iOS核心动画高级技巧：第二部分-动画

传送门：《iOS核心动画高级技巧》部分源码

CA利用RunLoop收集图层 Animatable属性 的修改(如backgroundColor等)，并基于事务对【隐式动画】进行管理；简单来说隐式动画只能完成部分基础属性动画，而【显式动画】则通过 关键帧动画、动画组 对属性动画提供更具体的控制或组合，通过 过渡 支持 NonAnimatable属性和图层树的变化；而【图层时间】介绍了Core Animation用来操作时间控制动画的机制：CAMediaTiming协议和层级关系时间，并给出了手动动画的通用解决方案；【缓冲】通过控制 速度 使动画更平滑更自然；如果需要实时控制动画/更强的交互控制动画，可以使用【基于定时器的动画】。
　
从结构上来说，CAAnimation包括计时函数(CAMediaTimingFunction)、一个图层委托(CALayerDelegate，用于反馈动画状态)和一个removedOnCompletion(标识动画是否该在结束后自动释放，默认YES ,为了防止内存泄露)，另外还实现了以下协议：
　　- CAAction (允许 CAAnimation 的子类提供图层行为)
　　- CAMediaTiming (第九章“图层时间”将会详细解释)。

我发现一个很奇怪的问题：使用animation.beginTime有时导致动画失效、有时类似无序的timeOffset，未能实现延迟开始动画的功能？？？

一些常用的缓冲函数：
RBBAnimation
AHEasing

第七章：隐式动画

隐式动画：Core Animation在每个 RunLoop 周期中自动开始一次新的事务(RunLoop是iOS负责收集用户输入、处理定时器或者网络事件并且重新绘制屏幕的东西)，即使不显式调用[CATransaction begin];开始一次事务，任何在一次RunLoop循环中Animatable属性的改变也会被集中起来，然后Core Animation根据图层行为和事务设置(默认0.25秒)去不断更新视图的这些属性在屏幕上的状态。

• 呈现和模型
  • 呈现树 - 图层的当前位置
    • -presentationLayer
    • 呈现图层实际上是模型图层的复制，但是它的属性值代表了在任何指定时刻当前外观效果。换句话说，你可以通过呈现图层的值来获取当前屏幕上真正显示出来的值
    • 呈现图层仅仅当图层首次被提交（就是第一次在屏幕上显示）的时候创建，所以在那之前调用-presentationLayer将会返回nil。
    • 需要使用呈现图层的两种情况：
      • 同步动画 - 如果你在实现一个基于定时器的动画（见第11章“基于定时器的动画”），而不仅仅是基于事务的动画，这个时候准确地知道在某一时刻图层显示在什么位置就会对正确摆放图层很有用了。
      • 处理用户交互 - 如果你想让你做动画的图层响应用户输入，你可以使用-hitTest:方法来判断指定图层是否被触摸，这时候对呈现图层而不是模型图层调用-hitTest:会显得更有意义，因为呈现图层代表了用户当前看到的图层位置，而不是当前动画结束之后的位置。
  • 模型树 - 图层将要到达的位置
    • –modelLayer
    • 当设置CALayer的属性，实际上是在定义当前事务结束之后图层如何显示的模型。

第八章：显式动画

8.1 CAAnimation体系结构

• 8.1.1 CAPropertyAnimation - 属性动画
  • 1-CABasicAnimation
    • 特别注意：需要同步更新目标属性的值
      • 在动画开始之前更新

-(void)applyBasicAnimation:(CABasicAnimation *)animation toLayer:(CALayer *)layer{
　　animation.fromValue = [layer.presentationLayer ?: layer valueForKeyPath:animation.keyPath];
　
　　// note: this approach will only work if toValue != nil
　　[CATransaction begin];
　　[CATransaction setDisableActions:YES];
　　[layer setValue:animation.toValue forKeyPath:animation.keyPath];
　　[CATransaction commit];
　
　　[layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

        - 在动画之后更新(需结合KVC和fillMode) - CAAnimationDelegate

-(void)animationDidStop:(CABasicAnimation *)anim finished:(BOOL)flag
{
　　// CAAnimation实现了KVC（键-值-编码）协议，于是你可以用-setValue:forKey:和-valueForKey:方法来存取属性。
　　// 可以利用它来判断到底是哪个图层的调用
　　// 另外，为了确保更新属性更新发生在动画返回初始状态之前，还得考虑fillMode！！！
　　[CATransaction begin];
　　[CATransaction setDisableActions:YES];
　　self.colorLayer.backgroundColor = (__bridge CGColorRef)anim.toValue;
　　[CATransaction commit];
}

• 2-CAKeyframeAnimation
  • 虚拟属性 - transform.rotation
    • Core Animation自动通过CAValueFunction计算的值来更新属性
    • 我们可以不通过关键帧一步旋转多于180度的动画。
    • 可以用相对值而不是绝对值旋转（设置byValue而不是toValue）。
    • 可以不用创建CATransform3D，而是使用一个简单的数值来指定角度。
    • 不会和transform.position或者transform.scale冲突（同样是使用关键路径来做独立的动画属性）。

• 8.1.2 CAAnimationGroup - 动画组
• 8.1.3 CATransition - 过渡
  • 影响整个图层，可以用来对图层的任何内容做任何类型的动画，包括子图层的添加和移除。
    • type

kCATransitionFade //平滑的淡入淡出效果
　
kCATransitionPush  //从顶部滑动进入，但不像推送动画那样把老图层推走
kCATransitionMoveIn //新图层从边缘的一侧滑动进来，把旧图层从另一侧推出去的效果
kCATransitionReveal  //把原始的图层滑动出去来显示新的外观，而不是把新的图层滑动进入

+ [subtype](https://developer.apple.com/library/ios/documentation/GraphicsImaging/Reference/CATransition_class/index.html#//apple_ref/occ/instp/CATransition/subtype) - kCATransitionFromRight/Top/Left/Bottom
+ 对指定的图层一次只能使用一次CATransition

[self.imageView.layer addAnimation:transition forKey:nil];  //使用默认键 - kCATransition

• 隐式过渡

  • 对于你自己创建的图层，这意味着对图层contents图片做的改动都会自动附上淡入淡出的动画。
  • 对于视图关联的图层，或者是其他隐式动画的行为，这个特性依然是被禁用的

• 自定义动画

  • UIView的两个方法提供了Core Animation的过渡特性

+transitionFromView:toView:duration:options:completion://可能有图层树变化
+transitionWithView:duration:options:animations://图层树不变

• CALayer有一个-renderInContext:方法，可以通过把它绘制到Core Graphics的上下文中捕获当前内容的图片，然后把这个截屏视图置于原始视图之上，遮住真实视图的所有变化，于是创建了一个简单的过渡效果

UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.view.bounds.size, YES, 0.0);
[self.view.layer renderInContext:UIGraphicsGetCurrentContext()];
UIImage *coverImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

• -renderInContext:捕获了图层的图片和子图层，但是不能对子图层正确地处理变换效果，而且对视频和OpenGL内容也不起作用。但是用CATransition，或者用私有的截屏方式就没有这个限制了？？？

8.2 在动画过程中取消动画

• 注意：动画一旦被移除，图层的外观就立刻更新到当前的模型图层的值

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第九章：图层时间

Core Animation是如何跟踪时间的

• CAMediaTiming协议

• CALayer和CAAnimation都实现了这个协议，所以动画时间可以被任意基于一个图层或者一段动画的类控制。

• 层级关系时间

• 全局时间和本地时间
  • 全局时间 - 设备休眠时会暂停

CFTimeInterval time = CACurrentMediaTime(); // 马赫时间：对动画的时间测量提供了一个相对值

• 本地时间
  每个CALayer和CAAnimation实例都有自己本地时间的概念，是根据父图层/动画层级关系中的beginTime,timeOffset和speed属性计算。下述方法用来同步不同图层之间有不同的 speed,timeOffset和beginTime 的动画：

-(CFTimeInterval)convertTime:(CFTimeInterval)t from/toLayer:(CALayer *)l;

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第十章：缓冲

使动画移动更平滑更自然

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第十一章：基于定时器的动画

允许我们精确地控制一帧一帧展示；iOS按照每秒60次刷新屏幕，CAAnimation最机智的地方在于每次刷新需要展示的时候去计算插值和缓冲。

• 定时帧

• NSTimer
  受RunLoop中的任务列表影响，可能会有很大的延迟
  优化：
  • 我们可以用CADisplayLink让更新频率严格控制在每次屏幕刷新之后。
  • 基于真实帧的持续时间而不是假设的更新频率来做动画。
  • 调整动画计时器的run loop模式，这样就不会被别的事件干扰。
• CADisplayLink
  • 不能保证每一帧都按计划执行，一些失去控制的离散的任务或者事件（例如资源紧张的后台程序）可能会导致动画偶尔地丢帧。当使用NSTimer的时候，一旦有机会计时器就会开启，但是CADisplayLink却不一样：如果它丢失了帧，就会直接忽略它们，然后在下一次更新的时候接着运行。
  • 计算帧的持续时间
    然后根据缓冲函数计算下一帧的目标位置，达到精确控制、动画平滑

• 物理模拟
  • Chipmunk
    • 基础类
    • cpSpace - 所有的物理结构体的容器 (一个大小和一个可选的重力矢量)
    • cpBody - 固态无弹力的刚体 (坐标+其他物理属性，例如质量，运动和摩擦系数等等)
    • cpShape - 抽象的几何形状，有各种子类代表不同形状 (比如cpPolyShape)，可以给结构体添加一个多边形用来检测碰撞。
    • 添加用户交互
      • cpShapeSetCollisionType
      • cpSpaceAddStaticShape
    • 模拟时间以及固定的时间步长
      根据屏幕刷新的时间跟踪时间步长，然后根据每帧去计算一个或者多个模拟出来的效果。
      • 对于实现动画的缓冲效果来说，计算每帧持续的时间是一个很好的解决方案
      • 对模拟物理效果则应该使用固定的时间步长

while (self.lastStep < frameTime) {
　　cpSpaceStep(self.space, SIMULATION_STEP);
　　self.lastStep += SIMULATION_STEP;
}

- 避免死亡螺旋
 + cpSpaceStep()的计算造成帧率延迟的塔罗牌堆积效应