Core animation

第一章    Core animation简介

1.    简介

Core animation 是以objc语言封装的一套图形渲染，投影及动画的库的集合。
Core animation 使创建用户界面变得非常容易，通过以下方法：
1.    使用简单的编程方法实现高性能的合成
2.    使用层对象创建复杂的用户界面
3.    轻量型数据结构，能够同时使几百个层产生动画。
4.    不依赖于应用程序主线程，动画在单独的线程里运行。
5.    改进了应用程序性能。应用程序只需要重画它变化的部分（局部刷新）。
6.    灵活的布局管理模式。


2.    相关类
    使用core animation，开发者不需要使用底层的API或者OpenGL就可以创建漂亮的动画界面。
core animation类分成以下几个：
1.    提供显示内容的层(layer)。
2.    动画和时间类(Animation and timing classes)。
3.    布局和约束类(Layout and constraint classes)。
4.    将多个层分成几个原子更新的执行类。

2.1    层(layrer)

    层是 core animation的基础。视图(UIView)的一个实例，有一个CALayer实例做为父层(superlayer) 以及在这层上添加的所有子层，创建的层结构称为layer tree（层之间的结构像一颗树）。在画层时，所有的层指定一个相对于父层的坐标，然后从最后一层往前画，就像画视图一样。层允许更复杂的转换，比如旋转，倾斜，放大缩小，投影层的内容。
层还管理与其相关的动画和作用(action，这里翻译不形象，高手请指教)。从layer tree中插入或者删除层，修改层的属性以及应用程序请求都会触发动画发生。


2.2动画和时间类

    隐式动画
    层的许多可视属性的改变可以产生隐式的动画效果，因为这些属性都默认地与一个动画相关联。通过简单地设置可视的属性值，层会由当前值到被设置的值产生渐变的动画效果。比如，设置层的隐藏属性为真，将触发一个逐渐消失的动画效果。
    显式动画
    可设置动画的属性也可以产生显式的动画效果，通过创建一个动画类和指定所需要的动画效果。显式的动画并不改变层的属性。
所有的核心动画类都由抽象类CAAnimation继承而来。CAAnimation采用CAMediaTiming协议。 CAMediaTiming规定了动画的持续时间，速度及重复次数。CAAnimation也采用了CAAction协议，该协议规定了在响应由层触发的动作时，开始一个动画的标准方式。

    核心动画还提供了其它 的动画类：
    CATransition。CATransition规定了影响整个层内容的转换效果。在动画期间，它使层产生渐变(fade)，推拉(push)以及揭示(reveal)的动画效果。这些常用的转换效果可以通过核心绘图过滤器进行扩展。
核心绘图过滤器相关中文链接: http://www.apple.com.cn/developer/Documentation/GraphicsImaging/Conceptual/CoreImaging/index.html
    CAAnimation。CAAnimation允许大量的动画对象被分成几组,并且可以同时运行。
    CAPropertyAnimation 。是CAAnimation 的子类，支持层在动画期间，为层指定一个关键路径。
    CABasicAnimation。该类为层的属性提供了简单的插值。(我理解为:由于要产生动画，因此为了使在开始和结束期间产生动画，要为层属性所设置的区间值插入其它的值。)
    CAKeyframeAnimation。 CAKeyframeAnimation提供关键帧动画的支持。你可以为可设置动画的层的属性指定一个关键路径，路径可以是一个数组，保存了动画每个阶段的    值，和关键帧的动画次数及时间函数。当动画运行时，在插值时，每个值会被轮流使用。

2.3布局管理类：
    CAKeyframeAnimation类用于管理所有子层的布局。每个由CAConstraint类封装的实例描述了各子层之间的几何位置关系。

2.4执行管理类
    可设置动画层的属性的修改必须是执行的一部分。CATransaction负责将许多动画分成几批原子型的更新进行显示。

3.    类层次图

 

第二章    核心动画渲染架构

核心对象的层和cocoa的视图非常相似，但是最大的区别是：层不直接渲染到屏幕。
在MVC设计模式中，视图明显是V对象，而层是M对象。层封装了布局，时序，可视的属性并且提供用于显示的内容，但是显示却不是层的职责。
每个可视的层是由两个相应的树支持的：一个presentation tree和一个render tree.
核心动画渲染架构图：

[attachment=5628]

Layer tree包含每个层的数据模型值（可设置动画的层属性）。
Presentation tree包含动画发生时，展现给用户的层属性值。
渲染整个层时，render tree将使用presentation tree的属性值。Render tree负责实现复合操作，它不依赖于应用程序主循环，它将在独立的进程或线程中执行。

 

 

第三章     层的坐标及转换

    这章节主要描述层坐标的构成要素，构成要素之间的关系及如何转换产生复杂的效果。

1    层坐标系统
层坐标使用了和Quanz图形一样的坐标系统。默认情况下，原点(0.0, 0.0)在左下角，向右及向上增长。请注意：该坐标系统是不同于UIView实例的坐标系统，UIView系统的原点在左上角，向右及向下增长。每个层的实例都维护自己的坐标系统，定位所有的子层及绘图时都是相对于这个坐标系统。

2    层的几何坐标
层的几何坐标系统图：
[attachment=5699]

2.1     Bounds
没有人不知道这东东，跳过。

2.2    Position
CGPoint类型，指定了相对于父层(superlayer)的位置，由父层的坐标系统来表示。
2.3    Frame
改变层的frame时，层的position和bounds会相应的改变，但层并没有frame属性，它是由层的position, bounds, anchorPoint（参照点） 和transform计算而来。

2.4    Anchor point 参照点
今天的重点属性。一定要理解。该属性是在层的bounds范围内的一个点，值为0.0到1.0。所有的转换都是相对于这个点进行计算的。
下图是三个anchor point的值：
  [attachment=5700]

接下来，我们来看一下frame, bounds, position 及 anchorPoint之间的关系。
如下图：
[attachment=5701]

在这个图中，anchor point的默认值为（0.5,0.5），相当于层的中心。如果你设置frame为(40.0, 60.0, 120.0, 80.0)，则position值会被自动设置为（100，100）。我们还可以看到旋转和缩放的转换计算都是相对于参照点进行的。

下图的frame的大小和图3是一样的，但是anchor point为(0.0,0.0):
[attachment=5702]

2.5    cornerRadius
当要绘图，剪辑子层，画边框及阴影时，可以指定层所使用的半径大小以产生圆角效果。

3    层的几何坐标转换
上面讲了那么多，都是为这一小节坐铺垫的。
CATransform3D结构体定义了一个用于旋转，缩放，偏移，倾斜及应用透视变换
的三维坐标变换。原型如下：
struct CATransform3D
{
  CGFloat m11, m12, m13, m14;
  CGFloat m21, m22, m23, m24;
  CGFloat m31, m32, m33, m34;
  CGFloat m41, m42, m43, m44;
};
typedef struct CATransform3D CATransform3D;
可以将该结构体赋值给层的两个属性transform 或者sublayerTransform，就可以实现坐标转换。

你可以通过以下三个方法来创建和修改这个结构体：
1)    使用CATransform3D函数获取
2)    直接修改结构体数据成员
3)    使用键值编码和键路径(key paths)

3.1    转换函数

3.1.1    平移，缩放及旋转转换函数（以下如何进行坐标转换计算实在是看不懂，线性代数太滥了，真后悔当初没好好学，^&^。高手请指教）：
[attachment=5703]

示例：
reflectionLayer.transform = CATransform3DMakeScale(1.0, -1.0, 1.0);
该函数使层的Y坐标反转，产生倒影效果。
论谈里有一个关于CATransform3DMakeScale矩阵转换的使用例子，大家可以看一下，对于理解矩阵转换还是很有帮助的，地址：http://www.cocoachina.com/macdev/ca/2009/0611/33.html

系统也提供了反转矩阵的函数CATransform3DInvert。

3.1.2    仿射转换函数：
  [attachment=5704]

3.1.3    测试是否是相等的函数：
[attachment=5705]

3.2    使用键路径(key paths)修改转换函数
[attachment=5706]

示例：
myLayer.transform.rotation.x=0;
[myLayer setValue:[NSNumber numberWithInt:0] forKeyPath:@"transform.rotation.x"];