用UIKit和UIView在视图上执行iOS动画

本文旨在成为iOS动画的入门读物，目的是详尽地介绍不同的实现方法。

鉴于该主题的广泛性，我们将在相当高的层次上简洁地涵盖每个部分。这样做的目的是通过一组选项来教育读者将动画添加到他/她的iOS应用程序中。

在我们开始讨论与IOS相关的主题之前，让我们先简单地看一看动画的速度。

60 Fps动画

通常，在视频中，每一帧由图像表示，帧速率决定在序列中翻转的图像数量。这被称为“帧每秒”或FPS。

FPS确定在一秒钟内翻转的静止图像的数量，这实际上意味着图像/帧的数量越多，视频中显示的细节/信息就越多。这也适用于动画。

FPS通常用于确定动画的质量。有一种流行的观点认为，任何好的动画应该运行在60英尺或更高-任何低于60 fps将感到有点不对劲。

你想看看30 FPS和60 FPS之间的区别吗？看看这个!

你注意到区别了吗？人的眼睛肯定能感觉到低fps的抖动。因此，确保您所创建的任何动画都遵循运行在60 fps或更高的基本规则，这是一个很好的实践。这让它感觉更现实，更有活力。

在查看了FPS之后，现在让我们深入研究不同的核心iOS框架，这些框架为我们提供了一种执行动画的方法

核心框架

在本节中，我们将讨论可以用于创建视图动画的IOSSDK中的框架。我们将对它们进行快速的浏览，并以相关的示例说明它们的特性集。<

UIKIT/UIVIEW动画

UIView是任何在iOS应用程序中显示内容的视图的基类。

UIKit是为我们提供UIView的框架，它已经为我们提供了一些基本的动画功能，使得开发人员可以通过更少的操作来实现更多的目标。

APIUIView.animate，因为通过提供基于块的语法中的属性值，任何视图的属性都可以很容易地被动画化。

在UIKit动画中，建议只修改UIVIew的可动画属性，否则动画可能会导致视图处于意外状态。

动画(附图：动画：完成)

此方法接受动画持续时间，这是一组需要动画化的视图的可动画属性更改。完成块在视图执行动画时提供回调。

几乎任何类型的动画，如移动，缩放，旋转，褪色，等等，在一个视图可以实现这个单一的API。

现在，考虑您想要动画一个按钮大小的变化，或者您想要一个特定的视图放大到屏幕。这就是我们如何使用UIView.animateAPI：

let newButtonWidth: CGFloat = 60

UIView.animate(withDuration: 2.0) { //1
    self.button.frame = CGRect(x: 0, y: 0, width: newButtonWidth, height: newButtonWidth) //2
    self.button.center = self.view.center //3
}

我们在这里做的是：

1. 我们称之为UIView.animate方法具有传递给它的持续时间值，该值表示在块中描述的动画应该运行多长时间。
2. 我们设置按钮的新框架，它应该表示动画的最终状态。
3. 我们设置按钮center它的超级视图的中心，使它保持在屏幕的中心。

上面的动画代码块应该触发按钮框架的动画，而不是当前的框架：

Width = 0, Height = 0

最后一个框架：

Width = Height = newButtonWidth

下面是动画的样子：

 

animateWithDuration:delay:usingSpringWithDamping:initialSpringVelocity:options:animations:completion

此方法类似于动画方法的扩展，您可以在前面的API中执行所有可以执行的操作，并将一些物理行为添加到视图动画中。

例如，如果您想在上面所做的动画中实现弹簧阻尼效果，那么代码如下所示：

let newButtonWidth: CGFloat = 60
UIView.animate(withDuration: 1.0, //1
    delay: 0.0, //2
    usingSpringWithDamping: 0.3, //3
    initialSpringVelocity: 1, //4
    options: UIView.AnimationOptions.curveEaseInOut, //5
    animations: ({ //6
        self.button.frame = CGRect(x: 0, y: 0, width: newButtonWidth, height: newButtonWidth)
        self.button.center = self.view.center
}), completion: nil)

下面是我们使用的一组参数：

1. duration
   表示确定代码块应运行多长时间的动画持续时间。
2. delay
   表示我们希望在动画开始之前具有的初始延迟。
3. SpringWithDamping
   表示我们希望视图表现的弹性效果的值。数值必须在0到1之间。值越低，弹簧振荡越高。
4. velocity
   表示动画应以何种速度启动。
5. options
   要应用于视图动画的动画曲线类型。
6. 最后，我们设置需要动画的按钮框架的代码块。它和以前的动画一样。

下面是用上面的动画配置动画的样子：

 

UIViewProperty动画

为了更好的控制动画，UIViewPropertyAnimator它为我们提供了暂停和恢复动画的方法。您可以有自定义的定时，并使您的动画具有交互性和可中断性。这在执行动画时非常有用，这些动画也可以与用户操作交互。

经典的“滑动解锁”手势和播放器视图“解散/扩展动画”(在音乐应用程序中)是交互式动画和可中断动画的例子。您可以开始用手指移动视图，然后释放它，视图将回到原来的位置。或者，您可以在动画期间捕捉视图并继续用手指拖动视图。

下面是一个简单的示例，说明如何使用UIViewPropertyAnimator:

let newButtonWidth: CGFloat = 60
let animator = UIViewPropertyAnimator(duration:0.3, curve: .linear) { //1
    self.button.frame = CGRect(x: 0, y: 0, width: newButtonWidth, height: newButtonWidth)
    self.button.center = self.view.center
}
animator.startAnimation() //2

我们正在做的事情如下：

1. 我们称之为UIViewPropertyAPI通过传递持续时间和动画曲线。
2. 与上面的UIView.动画API不同，除非您自己指定动画，即完全控制完整的动画过程/流，否则动画不会启动。

现在，让我们假设你想要更多的控制动画。例如，您希望设计和控制动画中的每个帧。还有另一个APIanimateKeyframes。但是在我们深入研究它之前，让我们快速地看看一个框架是什么，在一个动画中。

什么是Aframe?

视图的框架更改/转换集合(从开始状态到最终状态)定义为animation动画期间视图的每个位置都被称为frame.

动画关键帧

这个API提供了一种设计动画的方法，使您可以定义具有不同时间和转换的多个动画。发布这篇文章后，API简单地将所有动画集成到一个无缝体验中。

假设我们想以随机的方式移动屏幕上的按钮。让我们看看如何使用KeyFrame动画API来做到这一点。

UIView.animateKeyframes(withDuration: 5, //1
  delay: 0, //2
  options: .calculationModeLinear, //3
  animations: { //4
    UIView.addKeyframe( //5
      withRelativeStartTime: 0.25, //6
      relativeDuration: 0.25) { //7
        self.button.center = CGPoint(x: self.view.bounds.midX, y: self.view.bounds.maxY) //8
    }

    UIView.addKeyframe(withRelativeStartTime: 0.5, relativeDuration: 0.25) {
        self.button.center = CGPoint(x: self.view.bounds.width, y: start.y)
    }

    UIView.addKeyframe(withRelativeStartTime: 0.75, relativeDuration: 0.25) {
        self.button.center = start
    }
})

详细情况如下：

1. duration
   通过传递动画的持续时间来调用API。
2. delay
   动画的初始延迟持续时间。
3. options
   要应用于视图动画的动画曲线类型。
4. animations
   块，该块接受开发人员/用户设计的所有关键帧动画。
5. addKeyFrame
   调用API来设计每个动画。在我们的例子中，我们定义了按钮的每一个动作。我们可以有更多的这样的动画，我们需要，添加到块。
6. relativeStartTime
   定义动画块集合中动画的启动时间。
7. relativeDuration
   定义此特定动画的总体持续时间。
8. center
   在我们的示例中，我们只需更改按钮的中间属性，将按钮移动到屏幕周围。

最后的动画是这样的：

 

共动画

任何基于UIKit的动画都是在内部转换成核心动画。因此，核心动画框架充当任何UIKit动画的支持层或骨干。因此，所有UIKit动画API都只是以一种易于消费或方便的方式封装了核心动画API的层。

UIKit动画API不提供对视图执行的动画的太多控制，因为它们主要用于视图的可动画属性。因此，在这种情况下，如果您想要控制动画的每一个帧，最好直接使用底层的核心动画API。或者，UIView动画和核心动画也可以一起使用。

UIView+核心动画

让我们看看如何重新创建相同的按钮更改动画，同时使用UIView和Core动画API指定时间曲线。

我们可以用CATransaction的定时功能，它允许您指定和控制动画曲线。

让我们来看一个按钮大小变化动画的例子，它的角半径使用CATransaction的定时功能和UIView动画的组合：

let oldValue = button.frame.width/2
let newButtonWidth: CGFloat = 60

/* Do Animations */
CATransaction.begin() //1
CATransaction.setAnimationDuration(2.0) //2
CATransaction.setAnimationTimingFunction(CAMediaTimingFunction(name: CAMediaTimingFunctionName.easeInEaseOut)) //3

// View animations //4
UIView.animate(withDuration: 1.0) {
    self.button.frame = CGRect(x: 0, y: 0, width: newButtonWidth, height: newButtonWidth)
    self.button.center = self.view.center
}

// Layer animations
let cornerAnimation = CABasicAnimation(keyPath: #keyPath(CALayer.cornerRadius)) //5
cornerAnimation.fromValue = oldValue //6
cornerAnimation.toValue = newButtonWidth/2 //7

button.layer.cornerRadius = newButtonWidth/2 //8
button.layer.add(cornerAnimation, forKey: #keyPath(CALayer.cornerRadius)) //9

CATransaction.commit() //10

详细情况如下：

1. begin
   表示动画代码块的开始。
2. duration
   整体动画持续时间。
3. curve
   表示需要应用于动画的计时曲线。
4. UIView.animate
   我们的第一个动画改变框架的按钮。
5. CABasicAnimation
   我们创建CABasicAnimation引用cornerRadius按钮作为键盘，因为这是我们想要的动画。类似地，如果希望对关键帧动画具有粒度级控制，则可以使用CAKeyframeAnimation班级。
6. fromValue
   表示动画的起始值，即cornerRadius从动画必须从哪里开始的按钮的值。
7. toValue
   表示动画的最终值，即最终值。cornerRadius动画必须结束的按钮的值。
8. cornerRadius
   我们必须设置`cornerRadius属性的属性，以动画的最终值，否则，按钮的角半径值将在动画完成后自动恢复到其初始值。
9. addAnimation
   通过表示动画需要执行的Keypath，我们将包含整个动画过程配置的动画对象附加到该层。
10. commit
    表示动画代码块的结束并开始动画。

最后的动画是这样的：

 

这个博客是一个伟大的阅读，以帮助创建更高级的动画，因为它整齐地带您通过大多数核心动画框架API指导您通过每一步的道路。

UIKITDYNAMICS

UIKitDynamic是UIKit的物理引擎，它使您能够在UIKit控件中添加任何物理行为，如碰撞、重力、推、扣等。

UIKitDynamic动画

这是UIKitDynamicyFramework的管理类，它规范由任何给定UI控件触发的所有动画。

UIKitDynamicBehavior

它使您可以将任何物理行为添加到动画师中，从而使其能够在附在其上的视图上执行操作。

UIKitDynamic的各种行为包括：

• UIAttachmentBehavior
• UICollisionBehavior
• UIFieldBehavior
• UIGravityBehavior
• UIPushBehavior
• UISnapBehavior

UIKitDynamic的体系结构类似于这。请注意，项目1至5可以替换为单个视图。

让我们把一些物理行为应用到我们的按钮上。我们将看到如何将重力应用到按钮上，这样它就能给我们一种处理真实物体的感觉。

var dynamicAnimator   : UIDynamicAnimator!
var gravityBehavior   : UIGravityBehavior!

dynamicAnimator = UIDynamicAnimator(referenceView: self.view) //1

gravityBehavior = UIGravityBehavior(items: [button]) //2
dynamicAnimator.addBehavior(gravityBehavior) //3

详细情况如下：

1. UIKitDynamicAnimator
   我们创建了一个UIKitDynamicAnimator对象，它充当执行动画的协调器。我们还传递了作为引用视图的按钮的SuperView。

2. UIGravityBehavior
   我们创建了一个UIGravityBehavior对象，并将我们的按钮传递到注入此行为的数组元素中。

3. addBehavior
   我们给动画师添加了重力物体。

   这将创建如下所示的动画：

   
   
    

   

注意按钮是如何从屏幕的中心(它的原始位置)掉到底部和后面的。

我们应该告诉动画师考虑屏幕底部是地面。这里是`UICollisionBehavior`进入画面。

```
var dynamicAnimator   : UIDynamicAnimator!
var gravityBehavior   : UIGravityBehavior!
var collisionBehavior : UICollisionBehavior!

dynamicAnimator = UIDynamicAnimator(referenceView: self.view) //1

gravityBehavior = UIGravityBehavior(items: [button]) //2
dynamicAnimator.addBehavior(gravityBehavior) //3

collisionBehavior = UICollisionBehavior(items: [button]) //4
collisionBehavior.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = true //5
dynamicAnimator.addBehavior(collisionBehavior) //6
```

4. UICollisionBehavior
   我们创建了一个UICollisionBehavior对象并沿按钮传递，以便将行为添加到元素中。

5. translatesReferenceBoundsIntoBoundary
   启用此属性会告诉动画师将引用视图边界作为结束，在我们的示例中，这是屏幕的底部。

6. addBehavior
   我们在这里给动画师添加了碰撞行为。

   现在，我们的按钮应该按在地面上，静止不动，如下所示：

    

   
   
   挺不错的，不是吗？

现在，让我们尝试添加一个弹跳效应，使我们的对象感觉更真实。为此，我们将使用UIDynamicItemBehavior班级。

```
var dynamicAnimator   : UIDynamicAnimator!
var gravityBehavior   : UIGravityBehavior!
var collisionBehavior : UICollisionBehavior!
var bouncingBehavior  : UIDynamicItemBehavior!

dynamicAnimator = UIDynamicAnimator(referenceView: self.view) //1

gravityBehavior = UIGravityBehavior(items: [button]) //2
dynamicAnimator.addBehavior(gravityBehavior) //3

collisionBehavior = UICollisionBehavior(items: [button]) //4
collisionBehavior.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = true //5
dynamicAnimator.addBehavior(collisionBehavior) //6

//Adding the bounce effect
bouncingBehavior = UIDynamicItemBehavior(items: [button]) //7
bouncingBehavior.elasticity = 0.75 //8
dynamicAnimator.addBehavior(bouncingBehavior) //9
```

7. UIDynamicItemBehavior
   我们创建了一个UIDynamicItemBehavior对象并沿按钮传递，以便将行为添加到元素中。
8. elasticity
   数值必须在0-1之间，它代表弹性，即物体在地面上和地面上弹跳的次数。这就是魔术发生的地方--通过调整这个属性，你可以区分不同种类的物体，比如球、瓶子、硬物品等等。
9. addBehavior
   我们在这里给动画师添加了碰撞行为。

现在，我们的按钮在触地时应该会反弹，如下所示：

 

这个回购是非常有用的，并显示了所有的UIKitDynamicsActions在行动中。它还提供了用于处理每一种行为的源代码。在我看来，这应该是一系列在视图上执行iOS动画的方法。

在下一节中，我们将简要介绍帮助我们测量动画性能的工具。我也建议你看看优化Xcode构建的方法因为它将节省大量的开发时间。

性能调谐

在本节中，我们将研究如何测量和调优iOS动画的性能。作为iOS开发人员，您可能已经使用Xcode工具(如内存泄漏和分配)来衡量整个应用程序的性能。同样，也有一些工具可以用来衡量动画的表现。

Core Animation仪器

试试看Core Animation仪器和你应该能够看到你的应用屏幕提供的FPS。这是一个很好的方法来衡量任何动画呈现在你的iOS应用程序的性能/速度。

绘图

FPS在这个应用程序中被大大降低了，它显示的内容很重，就像图像中的阴影一样。在这种情况下，而不是直接将图像分配给UIImageView的图像属性，尝试使用CoreGraphicsAPI在上下文中分别绘制图像。当在单独的线程中而不是在主线程中执行图像解压缩逻辑时，这会过度地减少图像显示时间。

光栅化

Rasteralization是一个用于缓存复杂层信息的过程，以便这些视图在呈现时不会被重新绘制。重绘视图是FPS减少的主要原因，因此，最好对将要重复使用的视图应用栅格化。

包起来

最后，我还总结了用于iOS动画的有用资源列表。当你在iOS动画上工作时，你可能会发现这很方便。此外，您可能还会发现这套设计工具在深入研究动画之前，作为一个(设计)步骤很有帮助。

我希望我已经能够涵盖尽可能多的主题，围绕iOS动画。如果我在这篇文章中遗漏了什么，请在下面的评论部分告诉我，我很乐意做这个补充！

作为一个开发者，有一个学习的氛围跟一个交流圈子特别重要，这是一个我的iOS交流群：1012951431 不管你是小白还是大牛欢迎入驻 ，分享BAT,阿里面试题、面试经验，讨论技术， 大家一起交流学习成长！

另附上一份各好友收集的大厂面试题，进群可自行下载！