iOS CoreAnimation专题——原理篇（二） UIView block动画实现原理

前言

上一章中我们深入研究了UIView和它持有的那个CALayer之间的关系，知道了我们对UIView的各种属性的操作实际上都是间接的操作了CALayer对应的属性。
这一章中我们将进一步探究iOS动画，看看UIView是如何将CoreAnimation封装成block动画的。

CALayer的可动画属性

CALayer拥有大量的属性，如果大家按住cmd点进CALayer的头文件中看的话，会发现很多的属性的注释中，最后会有一个词叫做Animatable，直译过来是可动画的。下面的截图只是CALayer众多可动画属性中的一部分（注意frame并不是可动画的属性）：

如果一个属性被标记为Animatable，那么它具有以下两个特点：

1、直接对它赋值可能产生隐式动画；
2、我们的CAAnimation的keyPath可以设置为这个属性的名字。

当我们直接对可动画属性赋值的时候，由于有隐式动画存在的可能，CALayer首先会判断此时有没有隐式动画被触发。它会让它的delegate（没错CALayer拥有一个属性叫做delegate）调用actionForLayer:forKey:来获取一个返回值，这个返回值在声明的时候是一个id对象，当然在运行时它可能是任何对象。这时CALayer拿到返回值，将进行判断：如果返回的对象是一个nil，则进行默认的隐式动画；如果返回的对象是一个[NSNull null] ，则CALayer不会做任何动画；如果是一个正确的实现了CAAction协议的对象，则CALayer用这个对象来生成一个CAAnimation，并加到自己身上进行动画。

根据上面的描述，我们可以进一步完善我们上一章中重写的CALayer的属性的setter方法，拿position作例子：

- (void)setPosition:(CGPoint)position
{
//    [super setPosition:position];
    if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(actionForLayer:forKey:)]) {
        id obj = [self.delegate actionForLayer:self forKey:@"position"];
        if (!obj) {
            // 隐式动画
        } else if ([obj isKindOfClass:[NSNull class]]) {
            // 直接重绘（无动画）
        } else {
            // 使用obj生成CAAnimation
            CAAnimation * animation;
            [self addAnimation:animation forKey:nil];
        }
    }
    // 隐式动画
}

UIView的block动画

Amazing things happen when they are in a block.

有趣的是，如果这个CALayer被一个UIView所持有，那么这个CALayer的delegate就是持有它的那个UIView，结合上一章讲的CALayer的各个属性是如何与UIView交互的，大家应该可以思考出这样的问题：为什么同样的一行代码在block里面就有动画在block外面就没动画，就像下面这样：

    // 这样写没有动画
    view.center = CGPointMake(80, 80);


    [UIView animateWithDuration:1.25 animations:^{
        // 写在block里面就有动画
        view.center = CGPointMake(80, 80);
    }];

既然UIView就是CALayer的delegate，那么actionForLayer:forKey:方法就是由UIView来实现的。所以UIView可以相当灵活的控制动画的产生。

当我们对UIView的一个属性赋值的时候，它只是简单的调用了它持有的那个CALayer的对应的属性的setter方法而已，根据上面的可动画属性的特点，CALayer会让它的delegate（也就是这个UIView）调用actionForLayer:forKey:方法。实际上结果大家都应该能想得到：在UIView的动画block外面，UIView的这个方法将返回NSNull，而在block里面，UIView将返回一个正确的CAAction对象（这里将不深究UIView是如何判断此时setter的调用是在动画block外面还是里面的）。

为了证明这个结论，我们将继续进行实验：

    NSLog(@"%@",[view.layer.delegate actionForLayer:view.layer forKey:@"position"]);

    [UIView animateWithDuration:1.25 animations:^{
        NSLog(@"%@",[view.layer.delegate actionForLayer:view.layer forKey:@"position"]);
}];

我们分别在block外面和block里面打印actionForLayer:forKey:方法的返回值，看看它究竟是什么玩意。

打印发现，我们的结论是正确的：在block外面，这个方法将返回一个NSNull（是尖括号的null，nil打印出来是圆括号的null），而在block里面返回了一个叫做UIViewAdditiveAnimationAction类的对象，这个类是一个私有类，遵循了苹果一罐的命名规范： xxAction，一定就是一个实现了CAAction协议的对象了。

这也就说明了为什么我们对一个view的center赋值，如果这行代码在动画block里面，就会有动画，在block外面则没有动画。

注意：

1、 如果你的代码大概是这样的：

    view.center = CGPointMake(80, 80);
    [UIView animateWithDuration:1.25 animations:^{
        view.center = CGPointMake(80, 80);
    } completion:^(BOOL finished) {
        NSLog(@"aaa");
}];

那么completion里面的block将会瞬间被调用而不是1.25秒之后调用，因为你这样写的动画是没有意义的（从一个地方移动到这个地方），所以就没有动画产生，也就是动画一开始就结束了。
2、 如果你的代码大概是这样的：

    [UIView animateWithDuration:1.25 animations:^{
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            view.center = CGPointMake(80, 80);
        });
        } completion:^(BOOL finished) {
        NSLog(@"aaa");
    }];

也就是在动画block里面延迟调用一段代码，同样是没有卵用的，completionBlock将会直接被调用，因为当animateWithDuration…这个类方法被调用的时候animationBlock里面没有任何与动画相关的代码（view.center = CGPointMake(80, 80);这行代码被延迟调用了），UIView就认为你没有在里面写东西，那么肯定就没有动画了。接着两秒后，视图就瞬移了，因为当view.center = CGPointMake(80, 80);真正被调用的时候，animateWithDuration…这个方法早就返回了，这次调用肯定发生在动画block之外。

再次深入

我们继续深入探究一下，看看动画是怎样被加到CALayer上的。

还记得我们上一章中用来做实验的一个UIView一个私有的CALayer么，这里我们继续使用它们来完成我们的实验。

找到我们的TestAnimationView和它的私有CALayer：TestAnimationLayer。在TestAnimationView中重写方法：

- (id)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event
{
    id obj = [super actionForLayer:layer forKey:event];
    NSLog(@"%@",obj);
    return obj;
}

打好断点，然后在TestAnimationLayer中重写方法：

- (void)addAnimation:(CAAnimation *)anim forKey:(NSString *)key
{
    [super addAnimation:anim forKey:key];
    NSLog(@"%@",[anim debugDescription]);
}

同样打好断点。接下来在ViewController中调用一下：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    TestAnimationView * view = [[TestAnimationView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 100, 100)];
    [self.view addSubview:view];

    [UIView animateWithDuration:1.25 animations:^{
        view.center = CGPointMake(80, 80);
    } completion:^(BOOL finished) {
        NSLog(@"aaa");
    }];
}

在view.center = CGPointMake(80, 80);这里打断点，然后运行。

一开始断点会疯狂的进入actionForLayer方法，因为我们调用initWithFrame的时候view会调用createLayerWithFrame:（见上一章），如果大家打印event参数，会发现在createLayerWithFrame:方法中，系统会依次给layer的以下几个属性赋值：bounds, opaque, contentsScale, rasterizationScale, position，所以actionForLayer:forKey:方法会被调用5次，这5次是在动画block外面调用的，所以我们会发现obj打印出来都是NSNull。

接下来断点会进入到动画block里面，继续执行，肯定就又会进入actionForLayer:forKey:方法，事实也是如此，并且这次打印obj，出来的就是那个实现了CAAction协议的私有类了。我们再次继续执行，这时断点会进入到TestAnimationLayer中的addAnimation方法中。调用NSLog(@”%@”,[anim debugDescription]);后我们会打印出这样的内容：

没错，UIView将CAAction返回给layer后，layer使用这个对象生成了一个CABasicAnimation并且调用了[self addAnimation..]。通过这个CABasicAnimation对象的信息我们可以知道很多东西：

首先是additive这个属性为true（它默认为false），这就导致了fromValue和toValue的值显得似乎很奇怪。关于additive干了什么事情，我们在后面的章节将会提到。

接下来是delegate，CAAnimation将在动画结束后回调它delegate的animationDidStop方法，我们发现这个delegate又是一个私有类，因为我们在调用UIView动画的时候设置了completionBlock，也就是动画结束后要调用的block，所以UIView会将这个私有delegate的信息放进CAAction对象中告知CALayer动画结束后我要干事情（调用这个block）。

关于fillMode和timingFunction我们将在探究动画时间的时候来详细对它进行讲解。这里你会发现timingFunction默认的是easeInEaseOut，也就是淡入淡出效果。

keyPath被设置为了position，那是因为我们在动画block中是对center赋值，对应到layer中就是position了。

总结

CALayer中有大量属性在注释的时候标记了Animatable，表示这个属性是可动画的。可动画的属性具有两个特点：1、直接对它赋值可能产生隐式动画；2、我们的CAAnimation的keyPath可以设置为这个属性的名字。

当我们对这些属性赋值的时候，layer会让它的delegate调用actionForLayer:forKey:方法获取一个返回值，这个返回值可能是这样几种情况：1、是一个nil，则layer会走自己的隐式动画；2、是一个NSNull，则layer不会做任何动画；3、是一个实现了CAAction协议的对象，则layer会用这个对象生成一个CABasicAnimation加到自己身上执行动画。

有趣的是，如果一个UIView持有一个CALayer，那么这个layer的delegate就是这个view。当我们对view的一个属性，比如center赋值的时候，view同时会去对layer的position赋值。这时layer会让它的delegate（就是这个view）调用actionForLayer:forKey:方法，UIView在这个方法中是这样实现的：如果这次调用发生在[UIView animateWithDuration:animations:]的动画block里面，则UIView生成一个CAAction对象，返回给layer。如果没有发生在这个block外面，则返回NSNull。这也就说明了为什么我们对一个view的center赋值，如果这行代码在动画block里面，就会有动画，在block外面则没有动画。

在下一章中，我们将深入到CALayer内部，结合CABasicAnimation看看两个非常重要的概念：modelLayer和presentationLayer。