iOS开发之核心动画(Core Animation)

1、概述

Core Animation是一组非常强大的动画处理API，使用它能做出非常炫丽的动画效果，而且往往是事半功倍，使用它需要先添加QuartzCore.framework和引入对应的框架<QuartzCore/QuartzCore.h>。

特别注意的是核心动画的动画效果只是“假象”，产生动画的那个view实际上并未发生任何变化。

开发步骤:

第一步：初始化一个动画对象(CAAnimation)并设置一些动画相关属性。

第二步：添加动画对象到层(CALayer)中，开始执行动画。

CALayer中很多属性都可以通过CAAnimation实现动画效果，包括：opacity、position、transform、bounds、contents等(可以在API文档中搜索：CALayer Animatable Properties)。

通过调用CALayer的addAnimation:forKey增加动画到层(CALayer)中，这样就能触发动画了。通过调用removeAnimationForKey可以停止层中的动画。

Core Animation的动画执行过程都是在后台操作的，不会阻塞主线程。Core Animation的使用步骤：

第一步：使用它需要先添加QuartzCore.framework框架和引入主头文件<QuartzCore/QuartzCore.h>。

第二步：初始化一个CAAnimation对象，并设置一些动画相关属性。

第三步：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。

第四步：通过调用CALayer的removeAnimationForKey:方法可以停止CALayer中的动画。

2、CAAnimation继承结构

上图中的黑色虚线代表”继承”某个类，红色虚线代表“遵守”某个协议。

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。

属性解析：(红色代表来自CAMediaTiming协议的属性)：

duration：动画的持续时间

repeatCount：动画的重复次数

repeatDuration：动画的重复时间

removedOnCompletion：默认为YES，代表动画执行完毕后就从图层上移除，图形会恢复到动画执行前的状态。如果想让图层保持显示动画执行后的状态，那就设置为NO，不过还要设置fillMode为kCAFillModeForwards

fillMode：决定当前对象在非active时间段的行为.比如动画开始之前,动画结束之后

beginTime：可以用来设置动画延迟执行时间，若想延迟2s，就设置为CACurrentMediaTime()+2，CACurrentMediaTime()为图层的当前时间

timingFunction：速度控制函数，控制动画运行的节奏

delegate：动画代理

速度控制函数(CAMediaTimingFunction):

（1）kCAMediaTimingFunctionLinear（线性）：匀速，给你一个相对静态的感觉

（2）kCAMediaTimingFunctionEaseIn（渐进）：动画缓慢进入，然后加速离开

（3）kCAMediaTimingFunctionEaseOut（渐出）：动画全速进入，然后减速的到达目的地

（4）kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut（渐进渐出）：动画缓慢的进入，中间加速，然后减速的到达目的地。这个是默认的动画行为。

CAAnimation在分类中定义了代理方法：

@interface  NSObject (CAAnimationDelegate)
- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim;
- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag;
@end

fillMode属性值（要想fillMode有效，最好设置removedOnCompletion=NO）。

kCAFillModeRemoved 这个是默认值,也就是说当动画开始前和动画结束后,动画对layer都没有影响,动画结束后,layer会恢复到之前的状态。

kCAFillModeForwards 当动画结束后,layer会一直保持着动画最后的状态。

kCAFillModeBackwards 在动画开始前,你只要将动画加入了一个layer,layer便立即进入动画的初始状态并等待动画开始.你可以这样设定测试代码,将一个动画加入一个layer的时候延迟5秒执行.然后就会发现在动画没有开始的时候,只要动画被加入了layer,layer便处于动画初始状态。

kCAFillModeBoth 这个其实就是上面两个的合成.动画加入后开始之前,layer便处于动画初始状态,动画结束后layer保持动画最后的状态。

CALayer上动画的暂停和恢复：

// t - active local time   图层的本地时间
// tp - parent layer time  父图层的时间
// 父图层和图层本地的时间换算公式
// t = (tp - beginTime) * speed + timeOffset
// beginTime = tp - (t - timeOffset)/speed
#pragma mark 暂停CALayer的动画
-(void)pauseLayer:(CALayer*)layer
{
CFTimeInterval pausedTime =
 [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];
    layer.speed = 0.0; // 让CALayer的时间停止走动
    layer.timeOffset = pausedTime; // 让CALayer的时间停留在pausedTime这个时刻
}
#pragma mark 恢复CALayer的动画
-(void)resumeLayer:(CALayer*)layer
{
    CFTimeInterval pausedTime = layer.timeOffset;
    layer.speed = 1.0; // 让CALayer的时间继续行走
    layer.timeOffset = 0.0; // 取消上次记录的停留时刻
    layer.beginTime = 0.0; // 取消上次设置的时间
   
    // 计算暂停的时间(这里用CACurrentMediaTime()-pausedTime也是一样的)
    CFTimeInterval timeSincePause = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil] - pausedTime;
    // 设置相对于父坐标系的开始时间(往后退timeSincePause)
    layer.beginTime = timeSincePause;
}

 

 

3、CAPropertyAnimation

是CAAnimation的子类，也是个抽象类，要想创建动画对象，应该使用它的两个子类：CABasicAnimation和CAKeyframeAnimation。

属性解析：

keyPath：通过指定CALayer的一个属性名称为keyPath(NSString类型)，并且对CALayer的这个属性的值进行修改，达到相应的动画效果。比如，指定@”position”为keyPath，就修改CALayer的position属性的值，以达到平移的动画效果。

4、CABasicAnimation

CAPropertyAnimation的子类，支持一些简单的动画。

属性解析:

fromValue：keyPath相应属性的初始值

toValue：keyPath相应属性的结束值

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。

如果fillMode=kCAFillModeForwards和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。比如，CALayer的position初始值为(0,0)，CABasicAnimation的fromValue为(10,10)，toValue为(100,100)，虽然动画执行完毕后图层保持在(100,100)这个位置，实质上图层的position还是为(0,0)。

 

例如：

// 平移动画
//第一步：创建动画对象
CABasicAnimation *anim =
[CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"position"];
//第二步：设置动画对象
anim.duration = 1; // 动画持续1秒
// 因为CGPoint是结构体，所以用NSValue包装成一个OC对象
anim.fromValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(50, 50)];
anim.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(100, 100)];
//第三步：添加动画
[layer addAnimation:anim forKey:@"MyAnim"];
// 通过MyAnim可以取回相应的动画对象，比如用来中途取消动画
// 缩放动画
CABasicAnimation *anim =
[CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform"];
// 没有设置fromValue说明当前状态作为初始值
// 宽度(width)变为原来的2倍，高度(height)变为原来的1.5倍
anim.toValue =
[NSValue valueWithCATransform3D:CATransform3DMakeScale(2, 1.5, 1)];
anim.duration = 1;
[layer addAnimation:anim forKey:nil];
// 旋转动画
CABasicAnimation *anim =
[CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform"];
// 这里是以向量(1, 1, 0)为轴，旋转π/2弧度(90°)
// 如果只是在手机平面上旋转，就设置向量为(0, 0, 1)，即Z轴
anim.toValue = [NSValue valueWithCATransform3D:CATransform3DMakeRotation(M_PI_2, 1, 1, 0)];
anim.duration = 1;
[layer addAnimation:anim forKey:nil];

5、CAKeyframeAnimation

CApropertyAnimation的子类，可以创造帧动画。跟CABasicAnimation的区别是：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。

属性解析：

values：就是上述的NSArray对象。里面的元素称为”关键帧”(keyframe)。动画对象会在指定的时间(duration)内，依次显示values数组中的每一个关键帧

path：可以放一个数组。比如设置一个CGPathRef\CGMutablePathRef,让层跟着路径移动。path只对CALayer的anchorPoint和position起作用。如果你设置了path，那么values将被忽略

keyTimes：可以为对应的关键帧指定对应的时间点,其取值范围为0到1.0,keyTimes中的每一个时间值都对应values中的每一帧.当keyTimes没有设置的时候,各个关键帧的时间是平分的

CABasicAnimation可看做是最多只有2个关键帧的CAKeyframeAnimation。

在关键帧动画中还有一个非常重要的参数,那便是calculationMode,计算模式.其主要针对的是每一帧的内容为一个座标点的情况,也就是对anchorPoint 和 position 进行的动画.当在平面座标系中有多个离散的点的时候,可以是离散的,也可以直线相连后进行插值计算,也可以使用圆滑的曲线将他们相连后进行插值计算. calculationMode目前提供如下几种模式：

kCAAnimationLinear calculationMode的默认值,表示当关键帧为座标点的时候,关键帧之间直接直线相连进行插值计算; 


kCAAnimationDiscrete 离散的,就是不进行插值计算,所有关键帧直接逐个进行显示; 


kCAAnimationPaced 使得动画均匀进行,而不是按keyTimes设置的或者按关键帧平分时间,此时keyTimes和timingFunctions无效; 


kCAAnimationCubic 对关键帧为座标点的关键帧进行圆滑曲线相连后插值计算，这里的主要目的是使得运行的轨迹变得圆滑；

kCAAnimationCubicPaced 看这个名字就知道和kCAAnimationCubic有一定联系,其实就是在kCAAnimationCubic的基础上使得动画运行变得均匀,就是系统时间内运动的距离相同,此时keyTimes以及timingFunctions也是无效的

例如：

示例代码一：

CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation];
   
    anim.keyPath = @"position";
   
    NSValue *v1 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointZero];
    NSValue *v2 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(100, 0)];
    NSValue *v3 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(100, 200)];
    NSValue *v4 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(0, 200)];
    anim.values = @[v1, v2, v3, v4];
   
    // anim.keyTimes = @[@(0.5), @(0.25), @(0.25)];//控制每一帧的时间
   
    anim.duration = 2.0;
   
   
    anim.removedOnCompletion = NO;
    anim.fillMode = kCAFillModeForwards;
   
[self.redView.layer addAnimation:anim forKey:nil];

示例代码二：

CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation];
   
    anim.keyPath = @"position";
    anim.removedOnCompletion = NO;
    anim.fillMode = kCAFillModeForwards;
    anim.duration = 2.0;
   
CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
//绕着一个圆走
    CGPathAddEllipseInRect(path, NULL, CGRectMake(100, 100, 200, 200));
    anim.path = path;
    CGPathRelease(path);
   
    // 设置动画的执行节奏
    // kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut : 一开始比较慢, 中间会加速,  临近结束的时候, 会变慢
    anim.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
    anim.delegate = self;//不用遵守协议就可设置代理
   
[self.redView.layer addAnimation:anim forKey:nil];
动画代理方法：
//动画开始的时候调用
- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim;
//动画结束的时候调用
- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag;

6、CAAnimationGroup

CAAnimation的子类，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。

属性解析：

animations：用来保存一组动画对象的NSArray

默认情况下，一组动画对象是同时运行的，也可以通过设置动画对象的beginTime属性来更改动画的开始时间

例如：

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 1.创建旋转动画对象
    CABasicAnimation *rotate = [CABasicAnimation animation];
    rotate.keyPath = @"transform.rotation";
    rotate.toValue = @(M_PI);
   
    // 2.创建缩放动画对象
    CABasicAnimation *scale = [CABasicAnimation animation];
    scale.keyPath = @"transform.scale";
    scale.toValue = @(0.0);
   
    // 3.平移动画
    CABasicAnimation *move = [CABasicAnimation animation];
    move.keyPath = @"transform.translation";
    move.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(100, 100)];
   
    // 4.将所有的动画添加到动画组中
    CAAnimationGroup *group = [CAAnimationGroup animation];
    group.animations = @[rotate, scale, move];
group.duration = 2.0;
//不恢复到最初状态
    group.removedOnCompletion = NO;
    group.fillMode = kCAFillModeForwards;
   
    [self.myvie.layer addAnimation:group forKey:nil];
}

7、CATransition

CAAnimation的子类，用于做转场动画，比如翻书动画。它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。

属性解析:

type：动画过渡类型

subtype：动画过渡方向

startProgress：动画起点(在整体动画的百分比)

endProgress：动画终点(在整体动画的百分比)

/* 过渡效果
 fade     //交叉淡化过渡(不支持过渡方向) kCATransitionFade
 push     //新视图把旧视图推出去  kCATransitionPush

 moveIn   //新视图移到旧视图上面   kCATransitionMoveIn
 reveal   //将旧视图移开,显示下面的新视图  kCATransitionReveal
 cube     //立方体翻滚效果
 oglFlip  //上下左右翻转效果
 suckEffect   //收缩效果，如一块布被抽走(不支持过渡方向)
 rippleEffect //滴水效果(不支持过渡方向)
 pageCurl     //向上翻页效果
 pageUnCurl   //向下翻页效果
 cameraIrisHollowOpen  //相机镜头打开效果(不支持过渡方向)
 cameraIrisHollowClose //相机镜头关上效果(不支持过渡方向)
*/
   
/* 过渡方向
 kCATransitionFromRight
 kCATransitionFromLeft
 kCATransitionFromBottom
 kCATransitionFromTop*/

CATransition的使用（示例代码）：

CATransition *anim = [CATransition animation];
anim.type = @“cube”; // 动画过渡类型
anim.subtype = kCATransitionFromTop; // 动画过渡方向
anim.duration = 1; // 动画持续1s
// 代理，动画执行完毕后会调用delegate的animationDidStop:finished:
anim.delegate = self;
//中间穿插改变layer属性的代码
[layer addAnimation:anim forKey:nil];

8、UIView动画

UIKit直接将动画集成到UIView类中，当内部的一些属性发生改变时，UIView将为这些改变提供动画支持。

执行动画所需要的工作由UIView类自动完成，但仍要在希望执行动画时通知视图，为此需要将改变属性的代码放在[UIView beginAnimations:nil context:nil]和[UIView commitAnimations]之间。

例如：

[UIView beginAnimations:nil context:nil];
    // 动画执行完毕后, 会自动调用self的animateStop方法
    [UIView setAnimationDelegate:self];
    [UIView setAnimationDidStopSelector:@selector(animateStop)];
    self.myview.center = CGPointMake(200, 300);
[UIView commitAnimations];

上述动画效果等效于：

[UIView animateWithDuration:1.0 animations:^{
        self.myview.center = CGPointMake(200, 300);
    } completion:^(BOOL finished) {
       
    }];

常见方法解析:

+ (void)setAnimationDelegate:(id)delegate。

设置动画代理对象，当动画开始或者结束时会发消息给代理对象

 

+ (void)setAnimationWillStartSelector:(SEL)selector。

当动画即将开始时，执行delegate对象的selector，并且把beginAnimations:context:中传入的参数传进selector。

 

+ (void)setAnimationDidStopSelector:(SEL)selector。

当动画结束时，执行delegate对象的selector，并且把beginAnimations:context:中传入的参数传进selector。

例如：

// 说明需要执行动画
[UIView beginAnimations:nil context:nil];
// 设置动画持续事件
[UIView setAnimationDuration:1];
// 设置转场动画
[UIView setAnimationTransition:UIViewAnimationTransitionCurlUp forView:self.view cache:YES];
// 交换子视图的位置
[self.view exchangeSubviewAtIndex:0 withSubviewAtIndex:1];
// 提交动画
[UIView commitAnimations];

 

+ (void)setAnimationDuration:(NSTimeInterval)duration

动画的持续时间，秒为单位

 

+ (void)setAnimationDelay:(NSTimeInterval)delay

动画延迟delay秒后再开始

 

+ (void)setAnimationStartDate:(NSDate *)startDate

动画的开始时间，默认为now

 

+ (void)setAnimationCurve:(UIViewAnimationCurve)curve

动画的节奏控制,具体看下面的”备注”

 

+ (void)setAnimationRepeatCount:(float)repeatCount

动画的重复次数

 

+ (void)setAnimationRepeatAutoreverses:(BOOL)repeatAutoreverses

如果设置为YES,代表动画每次重复执行的效果会跟上一次相反。

 

【备注】动画的节奏控制，跟CAAnimation的timingFunction属性类似

typedef NS_ENUM(NSInteger, UIViewAnimationCurve) {
    UIViewAnimationCurveEaseInOut, // slow at beginning and end
    UIViewAnimationCurveEaseIn,  // slow at beginning
    UIViewAnimationCurveEaseOut, // slow at end
    UIViewAnimationCurveLinear
};

 

+ (void)setAnimationTransition:(UIViewAnimationTransition)transition forView:(UIView *)view cache:(BOOL)cache

设置视图view的过渡效果, transition指定过渡类型, cache设置YES代表使用视图缓存，性能较好

 

【备注】

typedef NS_ENUM(NSInteger, UIViewAnimationTransition) {
    UIViewAnimationTransitionNone,
    UIViewAnimationTransitionFlipFromLeft,
    UIViewAnimationTransitionFlipFromRight,
    UIViewAnimationTransitionCurlUp,
    UIViewAnimationTransitionCurlDown,
};

9、Block动画

+ (void)animateWithDuration:(NSTimeInterval)duration delay:

(NSTimeInterval)delay options:(UIViewAnimationOptions)options animations:(void (^)(void))animations completion:(void (^)(BOOL finished))completion

参数解析:

duration：动画的持续时间

delay：动画延迟delay秒后开始

options：动画的节奏控制

animations：将改变视图属性的代码放在这个block中

completion：动画结束后，会自动调用这个block

【备注】动画的节奏控制枚举常量

UIViewAnimationOptionCurveEaseInOut

UIViewAnimationOptionCurveEaseIn              

UIViewAnimationOptionCurveEaseOut

UIViewAnimationOptionCurveLinear

 

+ (void)transitionWithView:(UIView *)view duration:

(NSTimeInterval)duration options:(UIViewAnimationOptions)options animations:(void (^)(void))animations completion:(void (^)(BOOL finished))completion

参数解析:

duration：动画的持续时间

view：需要进行转场动画的视图

options：转场动画的类型

animations：将改变视图属性的代码放在这个block中

completion：动画结束后，会自动调用这个block

【备注】转场动画的类型

UIViewAnimationOptionTransitionNone

UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromLeft

UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromRight  

UIViewAnimationOptionTransitionCurlUp

UIViewAnimationOptionTransitionCurlDown

UIViewAnimationOptionTransitionCrossDissolve

UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromTop

UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromBottom

例如：

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    self.index++;
    if (self.index == 3) {
        self.index = 0;
    }
   
    NSString *filename = [NSString stringWithFormat:@"%d.jpg", self.index + 1];
    self.iconView.image = [UIImage imageNamed:filename];
[UIView transitionWithView:self.view duration:1.0 options:UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromTop animations:nil completion:nil];
 
}

 

+ (void)transitionFromView:(UIView *)fromView toView:(UIView *)toView duration:(NSTimeInterval)duration options:(UIViewAnimationOptions)options completion:(void (^)(BOOL finished))completion

方法调用完毕后，相当于执行了下面两句代码：

// 添加toView到父视图

[fromView.superview addSubview:toView];

// 把fromView从父视图中移除

[fromView.superview removeFromSuperview];

参数解析:

duration：动画的持续时间

options：转场动画的类型

animations：将改变视图属性的代码放在这个block中

completion：动画结束后，会自动调用这个block

10、UIImageView的帧动画

UIImageView可以让一系列的图片在特定的时间内按顺序显示。

相关属性解析:

animationImages：要显示的图片(一个装着UIImage的NSArray)

animationDuration：完整地显示一次animationImages中的所有图片所需的时间

animationRepeatCount：动画的执行次数(默认为0，代表无限循环)

相关方法解析:

- (void)startAnimating; 开始动画

- (void)stopAnimating;  停止动画

- (BOOL)isAnimating;  是否正在运行动画

11、UIActivityIndicatorView

是一个旋转进度轮，可以用来告知用户有一个操作正在进行中，一般用initWithActivityIndicatorStyle初始化。

方法解析:

- (void)startAnimating; 开始动画

- (void)stopAnimating;  停止动画

- (BOOL)isAnimating;  是否正在运行动画

UIActivityIndicatorViewStyle有3个值可供选择：

UIActivityIndicatorViewStyleWhiteLarge   //大型白色指示器    

UIActivityIndicatorViewStyleWhite      //标准尺寸白色指示器    

UIActivityIndicatorViewStyleGray    //灰色指示器，用于白色背景