【IOS功能实现】之Core Animation动画开发总结(CALayer)

一.重要参数

bounds,frame,position属于基本的几何定位，相互之间数值变化会相互影响

anchorPoint:单位参数(0-1)表示，变形(transform)时候的变换源点

zPosition:相当于css中z-index的概念，Apple建议不要用这个来替代CALayer层次设置。

cornerRadius:圆角

二.几何变形(Transforming a Layer's Geometry)

1.用CATransform3D系列方法

 //将CGAffineTransform转换成CATransform3D
 layer1_1.transform=CATransform3DMakeAffineTransform(CGAffineTransformMakeScale(1, -1));
 //CATransform3D系列方法
 layer1_1.transform=CATransform3DMakeScale(-1, 1, 1);
 layer1_1.transform=CATransform3DScale(CATransform3DMakeScale(-2, 1, 1), -1, 1, 1);
 layer1_1.transform=CATransform3DIdentity;

2.修改CATransform3D的data structure

 CATransform3D trans=CATransform3DIdentity;
 NSLog(@"%f",trans.m44);
 //不能是1除以，一定要1.0除以1000(zDistance)
 //wrong     trans.m34=1/100.00
 trans.m34=-1.0/1000;
 trans = CATransform3DTranslate(trans, 0, 0, -240);
 trans = CATransform3DRotate(trans, d2r(90), 1, 0, 0);
 trans = CATransform3DTranslate(trans, 0, 0, 240);
 [layer1 setTransform:trans];

3.key-valre设置key Paths(rotation,scale,translation)

 [layer1 setValue:[NSNumber numberWithInt:200] forKeyPath:@"transform.translation.x"];

三.Layer数层结构(Layer-Tree Hierarchy)

1.add,insert,remove,replace来进行树状结构的构建

2.重置(Reposition and Resizing)layer

a)你可以通过修改第一点提到的几个参数来调整大小。

b)needsDisplayOnBoundsChange设置YES,则在bounds变化时，自动调用setNeedsDisplay,调用layer的display的方法，或者直接显示调用setNeedsDisplay(不能使用setNeedsDisplayInRect)，也会调用自定义layer的display方法。或者是setNeesLayout,调用layer的layoutSubLayers。(PS:无法使用layoutManager和autoResizingMask方法，这个是Mac OS上的方法。)

c)在UIView的layoutSubviews里实现自定义layout的方法。

3.masksToBounds设置YES,则裁剪subLayers。否则不裁剪，subLayers可以超过superLayer的bounds。

4.Action

当更改layer的参数或者将layer添加，删除，隐藏，替换时触发

触发方法可以是子类化CALayer,-(id<CAAction>)actionForKey:(NSString*)key;代理方式-(id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer*) forKey:(NSString*)key

 -(id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event{
         CATransition *anim=nil;
         if([event isEqualToString:@"contents"]){
                 anim=[CATransition animation];
                 anim.duration=2;
                 anim.timingFunction=[CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
                 anim.type=@"cube";
                 anim.subtype=kCATransitionFromRight;
         }
         return anim;
         //不执行任何动画
         //return nil;
 }

苹果文档种提供了修改sublayers默认动画的方法

 NSMutableDictionary *cActions=[NSMutableDictionary dictionaryWithDictionary:[layer1_1 actions]];
 [cActions setObject:[NSNull null] forKey:@"sublayers"];
 layer1_1.actions=cActions;

实现CAAction Protocol

代理类中实现方法runActionForKey:object:arguments

 -(void)runActionForKey:(NSString *)event object:(id)anObject arguments:(NSDictionary *)dict{
         NSLog(@"runActionForKey:\"%@\" object:%@ arguments:%@", event, anObject, dict);
         CATransition *anim=nil;
         if([event isEqualToString:@"test"]){
                 anim=[CATransition animation];
                 anim.duration=2;
                 anim.timingFunction=[CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
                 anim.type=@"cube";
                 anim.subtype=kCATransitionFromRight;
         }

         [(CALayer*)anObject addAnimation:anim forKey:@"contets"];
 }

触发runActionForKey

 //添加自定义的action以及对应的触发方法所在的代理,应该可以定义一个动画子类(CAAnimation)
 layer1.actions = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:[[FCLayerDelegate alloc]init], @"test", nil];
 //实际触发的地方，当设置test参数，其实最后触发的是runActionForKey种的立方体旋转
 [layer1 setValue:[NSNumber numberWithInt:19] forKey:@"test"];

四.提供Layer内容(Providing Layer Content)

1.contents属性设置CGImageRef

 layer1.contents=(id)image1.CGImage;

2.用delegate来提供内容

a)displayLayer:(CALayer*)

b)-(void)drawLayer:(CALayer*) inContext:(CGContextRef)

 //声明代理
 @interface FCLayerDeledegate : NSObject
 @end
 //实现代理
 @implementation FCLayerDelegate
 //覆盖这个方法，就不会执行后面的方法，2者取其一，根据传入的值来判断下一步操作
 -(void)displayLayer:(CALayer *)layer{
 NSLog(@"%@",[layer valueForKey:@"test"]);
 }
 -(void)drawLayer:(CALayer *)ly inContext:(CGContextRef)context
 {
 CGContextSetFillColorWithColor(context, [[UIColor redColor]CGColor]);
 CGContextFillRect(context, ly.bounds);
 }
 @end

 //执行代码
 CALayer* layer1_3=[CALayer layer];
 layer1_3.delegate=[[FCLayerDelegate alloc]init];
 [layer1_3 setValue:@"testString" forKey:@"test"];
 [layer1_3 setNeedsDisplay];

ps:以上方法用于CALayer本身（非自己子类）

3) 用子类提供内容

a)display

b)drawInContext:(CGContextRef)

和前面代理模式差不多，只不过少传layer参数，因为layer就是其本身(self);

4)内容的布局

默认情况下，内容图片是会铺开充满整个layer的bounds的，如果要使得contents按照原来尺寸显示在layer中，就要设置ContentsGravity

大致2种参数

1.位置参数，注意，ios坐标是y是相反的，所以bottom就是top

2.设置铺满方式，3种

 layer1_3.contentsGravity=kCAGravityBottomLeft;
 layer1_3.contents=(id)image3.CGImage;
 //layer1_3.contentsGravity=kCAGravityResizeAspectFill;

PS:此外contentsCenter这个属性在铺满方式的参数下可以指定拉伸区域，文档中指出是指定拉伸的范围，但是似乎没有作用。暂时忽略。

五.动画

1.动画类簇

a)CAMediaTiming protocol的主要参数

speed:执行速度，如果速度为2，则一个10秒的duration，则只需要5秒完成。子类参数相对父类参数的，如果子类是2，父类是2，则需要2.5秒完成

repeatCount|repeatDuration:重复的次数和重复的间隔 ，如果repeatCount设置成 1e100f则无限重复

fillMode:决定动画结束时候的状态。要和removeOnCompletion参数一起设置才有效。动画结束后的状态并没有影响layer的位置，其实layer还在原来的地方没变。

此外还有duration,autoreverses,beginTime,timeOffset

b)CAAnimation

timingFunction:指定一个CAMediaTimingFunction,有2种提供方式，一种是常量如kCAMediaTimingFunctionLinear，另外一种是自定义2个control points来定制一个时间曲线

functionWithControlPoints::::。

delegate:2个代理方法animationDidStart:和animationDidStop:finished:

2.一般动画

任何CALayer的animated的属性或者CTM改变时候都是动画形式来过渡的，这个称为implicit Animation。这里不多做介绍

主要介绍下(Explicit Animation)显示动画

a)CABasicAnimation 针对某个属性的设置变化

 CABasicAnimation *anim;
 anim=[CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation.y"];
 anim.duration=8;
 anim.autoreverses=NO;
 anim.repeatCount=2;
 anim.fromValue=[NSNumber numberWithFloat:d2r(0)];
 anim.toValue=[NSNumber numberWithFloat:d2r(-90)];
 //  layer1.transform=CATransform3DTranslate(CATransform3DIdentity, 0, 0, 100);
 [layer1 addAnimation:anim forKey:@"layer1Rotation"];

b)CAKeyframeAnimation

关键帧(key frame)有2种方式提供:

参数path,创建CGPathRef

path:CGPathRef 一般用于移动复杂的位置，如下例：

 CGMutablePathRef path=CGPathCreateMutable();
 CGPathMoveToPoint(path, NULL, 40, 420);
 CGPathAddCurveToPoint(path, NULL, 40, 40, 160, 40, 160, 420);
 CGPathAddCurveToPoint(path, NULL, 160, 40, 280, 40, 280, 420);
 CAKeyframeAnimation *anim=[CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"position"];
 anim.path=path;
 anim.duration=3;

 //图像在移动过程中是否旋转
 anim.rotationMode=kCAAnimationRotateAuto;
 //动画结束时候状态，我动画结束在哪里就停在哪里
 anim.removedOnCompletion = NO;
 anim.fillMode=kCAFillModeForwards;
 //设置keyTimes path加了2个点，所以将duration设置成了2段，前面一段快3/10，后面一段慢7/10
 anim.calculationMode=kCAAnimationLinear;
 anim.keyTimes=[NSArray arrayWithObjects:[NSNumber numberWithFloat:0.0],[NSNumber numberWithFloat:0.3],[NSNumber numberWithFloat:1.0], nil];
 [layer1 addAnimation:anim forKey:@"nm1"];
 CGPathRelease(path);

参数values：array of objects

如果objects是CGImage，key-path是"contents"的话，则是图像切换。

 CAKeyframeAnimation *anim=[CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"contents"];
 anim.duration=3;
 anim.values=[NSArray arrayWithObjects:(id)image1.CGImage,(id)image2.CGImage,(id)image3.CGImage,nil];
 [layer1 addAnimation:anim forKey:@"nm2"];

如果objects是CATransform3D的,key-path是“transform”,则是变换坐标

 CAKeyframeAnimation *anim2=[CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"transform"];
 anim2.duration=3;
 anim2.repeatCount=1000;
 anim2.autoreverses=YES;
 CATransform3D trans=CATransform3DScale(CATransform3DIdentity, 1.5, 1.5, 1);
 CATransform3D trans2=CATransform3DScale(CATransform3DIdentity, 1, 1, 1);
 anim2.values=[NSArray arrayWithObjects:[NSValue valueWithCATransform3D:trans],[NSValue valueWithCATransform3D:trans2],nil];
 [layer1 addAnimation:anim2 forKey:@"nm3"];

如果2个同时设置，还可以同时看到动画效果。比方说上述2个就可以看到图片切换并且放大和缩小的效果。
不要针对frame和size等参数设置keyframe动画，似乎没有效果。position是可以的。

3.动画事务(Transaction)

 [CATransaction begin];
 [CATransaction setValue:[NSNumber numberWithFloat:.5f] forKey:kCATransactionAnimationDuration];
 layer1.position=CGPointMake(0, 0);
 layer1.opacity=0;
 [CATransaction commit];

通过事务可以修改implicit 动画的时间,否则没有办法修改。

4.动画过渡(Transition)

 //CATransition
 CATransition *animation = [CATransition animation];
 animation.delegate = self;
 animation.duration = 2;
 animation.timingFunction = UIViewAnimationCurveEaseInOut;
 //animation.type = kCATransitionFade;
 animation.type = @"cube";
 animation.subtype = kCATransitionFromLeft;
 //2个view交换
 NSUInteger green = [[self.view subviews] indexOfObject:self.greenView];
 NSUInteger blue = [[self.view subviews] indexOfObject:self.blueView];
 [self.view exchangeSubviewAtIndex:green withSubviewAtIndex:blue];
 [layer1 addAnimation:animation forKey:@"animation"];

过渡有view的过渡和layer的过渡，2者是有区别的，网上有个例子transition包含了一共12种变换，相当有用。此外还可以设置startProgress和endProgress,这样就可以让动画执行到某个特定位置，比如说pageCurUp的话，就可以翻到一半，相当的酷哦！

六.CALayer的子类们

随着iOS 5.0的更新，CALayer添加了新的成员，我稍微研究了一些，现在做下总结，有的是新的，有的则是5.0以前的。

1.CAReplicatorLayer

顾名思义，这个类是用来创建重复的layer,并且可以根据设置的参数，进行一个渐变

 //每个单元的小layers设置
 CALayer *layer1 = [CALayer layer];
 layer1.position = CGPointMake(10,200);
 layer1.bounds = CGRectMake(0, 0, 20, 20);
 layer1.backgroundColor = [[UIColor yellowColor] CGColor];
 layer1.cornerRadius = 2;
 layer1.shadowColor = [[UIColor blackColor] CGColor];
 layer1.shadowRadius = 4.0f;
 layer1.shadowOffset = CGSizeMake(0.0f, 3.0f);
 layer1.shadowOpacity = .8;
 layer1.opacity = 0.8;
 layer1.borderColor = [[UIColor whiteColor] CGColor];
 layer1.borderWidth = 2.0;
 //设置父容器
 CAReplicatorLayer *xLayer = [CAReplicatorLayer layer];
 xLayer.instanceCount = 11;//生成多少个字元素
 xLayer.instanceDelay = .2;//延迟生成
 xLayer.instanceGreenOffset = -.03;//绿色偏移量
 xLayer.instanceRedOffset = -.02;//红色偏移量
 xLayer.instanceBlueOffset = -.01;//蓝色偏移量
 xLayer.instanceAlphaOffset = -.05;
 xLayer.instanceTransform =CATransform3DMakeTranslation(25, 0, 200);//元素位移偏移量
 [xLayer addSublayer:layer1];//将元素加入


 xLayer.preservesDepth = YES;//superLayer是否启用3D景深计算
 //设置景深
 CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
 transform.m34 = -1 / 2000.0f;
 xLayer.transform=transform;

甚至可以对layer加入组合式的动画，从而各个元素会有序的一起动画，主要的方法如下：

这个是针对layer的instanceTransform，从而可以影响每一个cell进行同样动画的移动，下面是进行平移的动画

 - (CABasicAnimation *)pushAnimation {
     CABasicAnimation *pushAnim =
     [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"instanceTransform"];
     pushAnim.fromValue =[NSValue valueWithCATransform3D:CATransform3DMakeTranslation(SUBLAYER_WIDTH+INTERSPACE, 0, 0)];
     pushAnim.toValue = [NSValue valueWithCATransform3D:CATransform3DMakeTranslation(SUBLAYER_WIDTH+INTERSPACE+60, 0, 0)];
     pushAnim.duration = 3.0;
     pushAnim.autoreverses = YES;
     pushAnim.repeatCount = HUGE_VAL;
     pushAnim.timingFunction =
     [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
     return pushAnim;
 }

2.CAEmitterLayer&CAEmitterCell

网上有很多粒子相关的代码，比如雪花的飘动，燃烧的火焰，烟雾效果，其实都是通过这个类的设置来实现的，用法和CAReplicatorLayer差不多，主要介绍下参数

    // Configure the particle emitter to the top edge of the screen
 CAEmitterLayer *snowEmitter = [CAEmitterLayer layer];
 snowEmitter.emitterPosition = CGPointMake(self.view.bounds.size.width / 2.0, -30);//设置发射位置，这个和emitterMode有关
    snowEmitter.emitterZPosition=50;//发射点z的位置，这个和emitterMode有关
 snowEmitter.emitterSize     = CGSizeMake(self.view.bounds.size.width * 2.0, 0.0);//发射点的范围，这个和emitterMode有关
 snowEmitter.emitterDepth=100;
    //从线上发射
    //    snowEmitter.emitterMode        = kCAEmitterLayerOutline;
    //   snowEmitter.emitterShape    = kCAEmitterLayerLine;
    //从一个立方体内发射出，这样的话雪花会有不同的大小在3D的情况下
    snowEmitter.emitterMode      = kCAEmitterLayerVolume;
 snowEmitter.emitterShape    = kCAEmitterLayerCuboid;

 //设置发射单元
 CAEmitterCell *snowflake = [CAEmitterCell emitterCell];
 snowflake.birthRate     = 3.0;//每秒发生1个
 snowflake.lifetime      = 120.0;//生存时间为120秒
 snowflake.velocity      = 20;               //初始速度
 snowflake.velocityRange = 10;//初始速度的随机范围
 snowflake.yAcceleration = 10;//y轴加速度，当然还有z,x轴

 //snowflake.emissionRange = -0.5 * M_PI;        // 发射角度范围 ,这个参数一设置，似乎方向只能朝屏幕内，就是z的负轴

    snowflake.spin=0.0;
 snowflake.spinRange     =- 0.25 * M_PI;     // 自旋转范围

 snowflake.contents      = (id) [[UIImage imageNamed:@"flake"] CGImage];
 snowflake.color         = [[UIColor colorWithRed:0.600 green:0.658 blue:0.743 alpha:1.000] CGColor];

 // Make the flakes seem inset in the background
 snowEmitter.shadowOpacity = 1.0;
 snowEmitter.shadowRadius  = 0.0;
 snowEmitter.shadowOffset  = CGSizeMake(0.0, 1.0);
 snowEmitter.shadowColor   = [[UIColor whiteColor] CGColor];

    //snowflake.emissionLatitude=-M_PI_2;//按照Z轴旋转
    snowEmitter.preservesDepth=YES;
    CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
    transform.m34 = -1.0/300.0f;
    self.view.layer.transform=transform;

 // Add everything to our backing layer below the UIContol defined in the storyboard
 snowEmitter.emitterCells = [NSArray arrayWithObject:snowflake];
 [self.view.layer insertSublayer:snowEmitter atIndex:0];

主要是3DZ轴方向的应用，如果越靠近你的视野，则图片更大，这个效果可以通过设置父Layer的景深来实现。

参考文档:

Animation Types and Timing Programming Guide

Core Animation Programming Guide