iOS 15：CALayer、核心动画

CALayer

CALayer 到底是一个什么样的东西呢？每个UIView都有这样一层。UIView与CALayer就像是一阴一阳一样，与UIView相对，隐藏在控件之下。UIView暴露在阳光之下，可以与用户交互，CALayer在底层，有着图形渲染与核心动画的功能。

• 在iOS中，你能看得见摸得着的东西基本上都是UIView，比如一个按钮、一个文本标签、一个文本输入框、一个图标等等，这些都是UIView。其实UIView之所以能显示在屏幕上，完全是因为它内部的一个图层。
• 在创建UIView对象时，UIView内部会自动创建一个图层(即CALayer对象)，通过UIView的layer属性可以访问这个层

@property(nonatomic,readonly,retain) CALayer *layer; 

• 当UIView需要显示到屏幕上时，会调用drawRect:方法进行绘图，并且会将所有内容绘制在自己的图层上，绘图完毕后，系统会将图层拷贝到屏幕上，于是就完成了UIView的显示。
• 换句话说，UIView本身不具备显示的功能，是它内部的层才有显示功能。
• 图层的功能：设置阴影、圆角半径、边框宽度和颜色 等等功能。还可以给图层添加一些动画，来实现比较酷炫的效果。
• 关于CALayer 的疑惑

图片 1.png

• UIView和CALayer的选择

图片 2.png

• CALayer的属性:注意形变属性transform旋转的参考点事anchorPoint；添加内容到CALayer，设置的是contents属性。

//宽度和高度
@property CGRect bounds;

//位置(默认指中点，具体由anchorPoint决定)
@property CGPoint position;

//锚点(x,y的范围都是0-1)，决定了position的含义
@property CGPoint anchorPoint;

//背景颜色(CGColorRef类型)
@property CGColorRef backgroundColor;

//形变属性
@property CATransform3D transform;

//边框颜色(CGColorRef类型)
@property CGColorRef borderColor;

//边框宽度
@property CGFloat borderWidth;

//圆角半径
@property CGColorRef borderColor;

//内容(比如设置为图片CGImageRef)
@property(retain) id contents;

• position 与 anchorPoint

  • @property CGPoint position;用来设置CALayer在父层中的位置
  • @property CGPoint anchorPoint;称为“定位点”、“锚点”，决定着CALayer身上的哪个点会在position属性所指的位置

• 使用KVC来对图形进行transform

// 快速进行图层缩放,KVC
// x,y同时缩放0.5
[_redView.layer setValue:@0.5 forKeyPath:@"transform.scale"];
//旋转180°
_redView.layer setValue:@(M_PI) forKeyPath:@"transform.rotation"];
        

• 新建图层并显示

// 创建图层
    CALayer *layer = [CALayer layer];
    layer.frame = CGRectMake(50, 50, 200, 200);
    layer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
    // 设置图层内容
    layer.contents = (id)[UIImage imageNamed:@"阿狸头像"].CGImage;
    [self.view.layer addSublayer:layer];

隐式动画

使用CALayer 主要是为了动画，但是开发时使用到动画的场合比较少，还不如CALayer本身使用次数频繁。

• 每一个UIView内部都默认关联着一个CALayer，即为这个Layer的Root Layer。
• 所有的非Root Layer，也就是手动创建的CALayer对象，都存在着隐式动画。
• 什么是隐式动画？
  • 当对非Root Layer的部分属性进行修改时，默认会自动产生一些动画效果。
  • 而这些属性在苹果文档中都有标记，为Animatable Properties（可动画属性）
• 列举几个常见的Animatable Properties：
  • bounds：用于设置CALayer的宽度和高度。修改这个属性会产生缩放动画
  • backgroundColor：用于设置CALayer的背景色。修改这个属性会产生背景色的渐变动画
  • position：用于设置CALayer的位置。修改这个属性会产生平移动画
• 可以通过动画事务（CATransaction）关闭默认的隐式动画效果

[CATransaction begin];
[CATransaction setDisableActions:YES];
self.myview.layer.position = CGPointMake(10, 10);
[CATransaction commit];

项目：时钟

截图如下，最终实现这样的一个效果

Snip20160407_1.png

• 实现步骤：
  • 1.底层是一个UIImageView，并将不动的底盘抠出来。
  • 2.增加UIImageView 的子图层：时、分、针，注意锚点的设置。
  • 3.添加定时器，每隔1S调用一次 timeChange 方法
  • 4.获取当前系统的时间
  • 5.计算旋转角度，并对子图层进行形变

    // 获取当前日历对象
    NSCalendar *calendar = [NSCalendar currentCalendar];
    // 获取日期的组件：年月日小时分秒
    // components:需要获取的日期组件
    // fromDate：获取哪个日期的组件
    // 经验：以后枚举中有移位运算符，通常一般可以使用并运算（|）
    NSDateComponents  *cmp = [calendar components:NSCalendarUnitSecond | NSCalendarUnitMinute | NSCalendarUnitHour fromDate:[NSDate date]];
    // 获取秒
    NSInteger second = cmp.second;

核心动画（简单了解）

Core Animation，中文翻译为核心动画，是一组非常强大的动画处理API，使用它能做出非常绚丽的动画效果，而且往往事半功倍。也就是说，使用少量的diamante就可以实现非常强大的功能。

• Core Animation 可以用在Mac OS X 和 iOS平台。
• Core Animation 的动画执行过程都是在后台操作的，不会阻塞主线程。
• 要注意的是，Core Animation 是直接作用在CALayer上的，并非UIView。
• 乔帮主在2007年的WWDC大会上亲自为你演示Core Animation的强大：点击查看视频

Snip20160408_3.png

• 开发步骤
  • 1.首先得有CALayer
  • 2.初始化一个CAAnimation对象，并设置一些动画相关属性
  • 3.通过调用CALayer的addAnimation:forKey:方法，增加CAAnimation对象到CALayer中，这样就能开始执行动画了
  • 4.通过调用CALayer的removeAnimationForKey:方法可以停止CALayer中的动画
• CAAnimation：是所有动画对象的父类，负责控制动画的持续时间和速度，是个抽象类，不能直接使用，应该使用它具体的子类。
• CAAnimation在分类中定义了代理方法

- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim;
- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag;

• 基本动画 CABasicAnimaiton，过程说明如下：

  • 随着动画的进行，在长度为duration的持续时间内，keyPath相应属性的值从fromValue渐渐地变为toValue
  • keyPath内容是CALayer的可动画Animatable属性
  • 如果fillMode=kCAFillModeForwards同时removedOnComletion=NO，那么在动画执行完毕后，图层会保持显示动画执行后的状态。但在实质上，图层的属性值还是动画执行前的初始值，并没有真正被改变。

• 关键帧动画 CAKeyframeAnimation，CABasicAnimation只能从一个数值（fromValue）变到另一个数值（toValue），而CAKeyframeAnimation会使用一个NSArray保存这些数值；CABasicAnimation可看做是只有2个关键帧的CAKeyframeAnimation。

• 动画组 CAAnimationGroup，可以保存一组动画对象，将CAAnimationGroup对象加入层后，组中所有动画对象可以同时并发运行

• 转场动画CATransition是CAAnimation的子类，用于做转场动画，能够为层提供移出屏幕和移入屏幕的动画效果。iOS比Mac OS X的转场动画效果少一点；UINavigationController就是通过CATransition实现了将控制器的视图推入屏幕的动画效果。

• CADisplayLink

  • 是一种以屏幕刷新频率触发的时钟机制，每秒钟执行大约60次左右
  • CADisplayLink是一个计时器，可以使绘图代码与视图的刷新频率保持同步，而NSTimer无法确保计时器实际被触发的准确时间
  • 使用方法：
    • 1.定义CADisplayLink并制定触发调用方法
    • 2.将显示链接添加到主运行循环队列

核心动画示例

• CAKeyframeAnimation 有一个path 属性，可以设置按照路径走的动画。
• 核心动画是作用在CALayer上的，并不修改UIView真实的属性，一切都是假象，而 UIView animationWithDuration 修改了UIView 真实的属性。
  • 注意：核心动画一切都是假象，并不会真实的改变图层的属性值，如果以后做动画的时候，不需要与用户交互，通常用核心动画（转场）。
  • UIView动画必须通过修改属性的真实值，才有动画效果。
• initWithCoder: 初始化的时候，控件虽然创建了，但是并未连线，不能根据连线的变量来获取到xib/storyboard上的控件。
• [UIScreen mainScreen].scale ，根据手机的不同获取真实的屏幕属性：点与像素的比值。
• 代码裁剪图片

// 计算裁减区域
CGRect clipR = CGRectMake(i * imageW, 0, imageW, imageH);
        
// 裁减图片
CGImageRef imgR =  CGImageCreateWithImageInRect(bigImage.CGImage, clipR);
UIImage *image = [UIImage imageWithCGImage:imgR];

• 自动以UIButton对象，可以设置很多默认的属性与做法。比如：修改内部UIIamgeView的尺寸、取消按钮的高亮状态。
• 增加旋转的立体感，近大远小 transfrom.m34 = -1 / 500.0;
• 渐变图层 CAGradientLayer

// 渐变图层
CAGradientLayer *gradientL = [CAGradientLayer layer];
// 注意图层需要设置尺寸
gradientL.frame = _bottomView.bounds;
gradientL.opacity = 0;
// 设置渐变颜色
gradientL.colors = @[(id)[UIColor clearColor].CGColor,(id)[UIColor blackColor].CGColor];
_gradientL = gradientL;

• CAReplicatorLayer复制图层，可以把图层里面所有子层复制，并含有很多的属性可以设置子层之间的渐变差异。比如子层个数，偏移量，动画延迟时间等等。
• 默认UIView的layer为CALayer类型，通过自定义UIView，可以将其转变为复制层。

// 设置控件主层的类型
+ (Class)layerClass
{
    return [CAReplicatorLayer class];
}

• touchesBegan: 与 pan:的选择？ 当拿不准的时候，pan的功能更为强大。为什么不用touch,因为会跟按钮监听事件冲突。
• 消失时展示gif动画，使用UIImageView的animationImages属性。然后调用[imageView startAnimating];开始动画。
• 修改UIView的形变，注意并不会影响UIView的bounds\center
• 使用CAShapeLayer 可以将不规则路径生成一个图层。