Advanced Collection Views and Building Custom Layouts

UICollectionView的结构回顾

首先回顾一下Collection View的构成，我们能看到的有三个部分：

Cells
Supplementary Views 追加视图（类似Header或者Footer）
Decoration Views 装饰视图（用作背景展示）

而在表面下，由两个方面对UICollectionView进行支持。其中之一和tableView一样，即提供数据的UICollectionViewDataSource以及处理用户交互的UICollectionViewDelegate。另一方面，对于cell的样式和组织方式，由于collectionView比tableView要复杂得多，因此没有按照类似于tableView的style的方式来定义，而是专门使用了一个类来对collectionView的布局和行为进行描述，这就是UICollectionViewLayout。

这次的笔记将把重点放在UICollectionViewLayout上，因为这不仅是collectionView和tableView的最重要求的区别，也是整个UICollectionView的精髓所在。

如果对UICollectionView的基本构成要素和使用方法还不清楚的话，可以移步到我之前的一篇笔记：Session笔记——205 Introducing Collection Views中进行一些了解。

UICollectionViewLayoutAttributes

UICollectionViewLayoutAttributes是一个非常重要的类，先来看看property列表：

@property (nonatomic) CGRect frame
@property (nonatomic) CGPoint center
@property (nonatomic) CGSize size
@property (nonatomic) CATransform3D transform3D
@property (nonatomic) CGFloat alpha
@property (nonatomic) NSInteger zIndex
@property (nonatomic, getter=isHidden) BOOL hidden

可以看到，UICollectionViewLayoutAttributes的实例中包含了诸如边框，中心点，大小，形状，透明度，层次关系和是否隐藏等信息。和DataSource的行为十分类似，当UICollectionView在获取布局时将针对每一个indexPath的部件（包括cell，追加视图和装饰视图），向其上的UICollectionViewLayout实例询问该部件的布局信息（在这个层面上说的话，实现一个UICollectionViewLayout的时候，其实很像是zap一个delegate，之后的例子中会很明显地看出），这个布局信息，就以UICollectionViewLayoutAttributes的实例的方式给出。

自定义的UICollectionViewLayout

UICollectionViewLayout的功能为向UICollectionView提供布局信息，不仅包括cell的布局信息，也包括追加视图和装饰视图的布局信息。实现一个自定义layout的常规做法是继承UICollectionViewLayout类，然后重载下列方法：

-(CGSize)collectionViewContentSize
- 返回collectionView的内容的尺寸
-(NSArray *)layoutAttributesForElementsInRect:(CGRect)rect
- 返回rect中的所有的元素的布局属性
- 返回的是包含UICollectionViewLayoutAttributes的NSArray
- UICollectionViewLayoutAttributes可以是cell，追加视图或装饰视图的信息，通过不同的UICollectionViewLayoutAttributes初始化方法可以得到不同类型的UICollectionViewLayoutAttributes：
  - layoutAttributesForCellWithIndexPath:
  - layoutAttributesForSupplementaryViewOfKind:withIndexPath:
  - layoutAttributesForDecorationViewOfKind:withIndexPath:
-(UICollectionViewLayoutAttributes )layoutAttributesForItemAtIndexPath:(NSIndexPath )indexPath
- 返回对应于indexPath的位置的cell的布局属性
-(UICollectionViewLayoutAttributes )layoutAttributesForSupplementaryViewOfKind:(NSString )kind atIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
- 返回对应于indexPath的位置的追加视图的布局属性，如果没有追加视图可不重载
-(UICollectionViewLayoutAttributes * )layoutAttributesForDecorationViewOfKind:(NSString)decorationViewKind atIndexPath:(NSIndexPath )indexPath
- 返回对应于indexPath的位置的装饰视图的布局属性，如果没有装饰视图可不重载
-(BOOL)shouldInvalidateLayoutForBoundsChange:(CGRect)newBounds
- 当边界发生改变时，是否应该刷新布局。如果YES则在边界变化（一般是scroll到其他地方）时，将重新计算需要的布局信息。

另外需要了解的是，在初始化一个UICollectionViewLayout实例后，会有一系列准备方法被自动调用，以保证layout实例的正确。

首先，-(void)prepareLayout将被调用，默认下该方法什么没做，但是在自己的子类实现中，一般在该方法中设定一些必要的layout的结构和初始需要的参数等。

之后，-(CGSize) collectionViewContentSize将被调用，以确定collection应该占据的尺寸。注意这里的尺寸不是指可视部分的尺寸，而应该是所有内容所占的尺寸。collectionView的本质是一个scrollView，因此需要这个尺寸来配置滚动行为。

接下来-(NSArray *)layoutAttributesForElementsInRect:(CGRect)rect被调用，这个没什么值得多说的。初始的layout的外观将由该方法返回的UICollectionViewLayoutAttributes来决定。

另外，在需要更新layout时，需要给当前layout发送 -invalidateLayout，该消息会立即返回，并且预约在下一个loop的时候刷新当前layout，这一点和UIView的setNeedsLayout方法十分类似。在-invalidateLayout后的下一个collectionView的刷新loop中，又会从prepareLayout开始，依次再调用-collectionViewContentSize和-layoutAttributesForElementsInRect来生成更新后的布局。

Demo

说了那么多，其实还是Demo最能解决问题。Apple官方给了一个flow layout和一个circle layout的例子，都很经典，需要的同学可以从这里下载。

LineLayout——对于个别UICollectionViewLayoutAttributes的调整

先看LineLayout，它继承了UICollectionViewFlowLayout这个Apple提供的基本的布局。它主要实现了单行布局，自动对齐到网格以及当前网格cell放大三个特性。如图：

先看LineLayout的init方法：

-(id)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        self.itemSize = CGSizeMake(ITEM_SIZE, ITEM_SIZE);
        self.scrollDirection = UICollectionViewScrollDirectionHorizontal;
        self.sectionInset = UIEdgeInsetsMake(200, 0.0, 200, 0.0);
        self.minimumLineSpacing = 50.0;
    }
    return self;
}

self.sectionInset = UIEdgeInsetsMake(200, 0.0, 200, 0.0); 确定了缩进，此处为上方和下方各缩进200个point。由于cell的size已经定义了为200x200，因此屏幕上在缩进后就只有一排item的空间了。

self.minimumLineSpacing = 50.0; 这个定义了每个item在水平方向上的最小间距。

UICollectionViewFlowLayout是Apple为我们准备的开袋即食的现成布局，因此之前提到的几个必须重载的方法中需要我们操心的很少，即使完全不重载它们，现在也可以得到一个不错的线状一行的gridview了。而我们的LineLayout通过重载父类方法后，可以实现一些新特性，比如这里的动对齐到网格以及当前网格cell放大。

自动对齐到网格

- (CGPoint)targetContentOffsetForProposedContentOffset: (CGPoint)proposedContentOffset withScrollingVelocity:(CGPoint)velocity
{
    //proposedContentOffset是没有对齐到网格时本来应该停下的位置
    CGFloat offsetAdjustment = MAXFLOAT;
    CGFloat horizontalCenter = proposedContentOffset.x + (CGRectGetWidth(self.collectionView.bounds) / 2.0);
    CGRect targetRect = CGRectMake(proposedContentOffset.x, 0.0, self.collectionView.bounds.size.width, self.collectionView.bounds.size.height);
    NSArray* array = [super layoutAttributesForElementsInRect:targetRect];
    //对当前屏幕中的UICollectionViewLayoutAttributes逐个与屏幕中心进行比较，找出最接近中心的一个
    for (UICollectionViewLayoutAttributes* layoutAttributes in array) {
        CGFloat itemHorizontalCenter = layoutAttributes.center.x;
        if (ABS(itemHorizontalCenter - horizontalCenter) &lt; ABS(offsetAdjustment)) {
            offsetAdjustment = itemHorizontalCenter - horizontalCenter;
        }
    }
    return CGPointMake(proposedContentOffset.x + offsetAdjustment, proposedContentOffset.y);
}

当前item放大

-(NSArray *)layoutAttributesForElementsInRect:(CGRect)rect
{
    NSArray *array = [super layoutAttributesForElementsInRect:rect];
    CGRect visibleRect;
    visibleRect.origin = self.collectionView.contentOffset;
    visibleRect.size = self.collectionView.bounds.size;
    for (UICollectionViewLayoutAttributes* attributes in array) {
        if (CGRectIntersectsRect(attributes.frame, rect)) {
            CGFloat distance = CGRectGetMidX(visibleRect) - attributes.center.x;
            CGFloat normalizedDistance = distance / ACTIVE_DISTANCE;
            if (ABS(distance) &lt; ACTIVE_DISTANCE) {
                CGFloat zoom = 1 + ZOOM_FACTOR*(1 - ABS(normalizedDistance));
                attributes.transform3D = CATransform3DMakeScale(zoom, zoom, 1.0);
                attributes.zIndex = 1;
            }
        }
    }
    return array;
}

对于个别UICollectionViewLayoutAttributes进行调整，以达到满足设计需求是UICollectionView使用中的一种思路。在根据位置提供不同layout属性的时候，需要记得让-shouldInvalidateLayoutForBoundsChange:返回YES，这样当边界改变的时候，-invalidateLayout会自动被发送，才能让layout得到刷新。

CircleLayout——完全自定义的Layout，添加删除item，以及手势识别

CircleLayout的例子稍微复杂一些，cell分布在圆周上，点击cell的话会将其从collectionView中移出，点击空白处会加入一个cell，加入和移出都有动画效果。

这放在以前的话估计够写一阵子了，而得益于UICollectionView，基本只需要100来行代码就可以搞定这一切，非常cheap。通过CircleLayout的实现，可以完整地看到自定义的layout的编写流程，非常具有学习和借鉴的意义。

CircleLayout

首先，布局准备中定义了一些之后计算所需要用到的参数。

-(void)prepareLayout
{   //和init相似，必须call super的prepareLayout以保证初始化正确
    [super prepareLayout];
    CGSize size = self.collectionView.frame.size;
    _cellCount = [[self collectionView] numberOfItemsInSection:0];
    _center = CGPointMake(size.width / 2.0, size.height / 2.0);
    _radius = MIN(size.width, size.height) / 2.5;
}

其实对于一个size不变的collectionView来说，除了_cellCount之外的中心和半径的定义也可以扔到init里去做，但是显然在prepareLayout里做的话具有更大的灵活性。因为每次重新给出layout时都会调用prepareLayout，这样在以后如果有collectionView大小变化的需求时也可以自动适应变化。

然后，按照UICollectionViewLayout子类的要求，重载了所需要的方法：

//整个collectionView的内容大小就是collectionView的大小（没有滚动）
-(CGSize)collectionViewContentSize
{
    return [self collectionView].frame.size;
}
//通过所在的indexPath确定位置。
- (UICollectionViewLayoutAttributes *)layoutAttributesForItemAtIndexPath:(NSIndexPath *)path
{
    UICollectionViewLayoutAttributes* attributes = [UICollectionViewLayoutAttributes layoutAttributesForCellWithIndexPath:path]; //生成空白的attributes对象，其中只记录了类型是cell以及对应的位置是indexPath
    //配置attributes到圆周上
    attributes.size = CGSizeMake(ITEM_SIZE, ITEM_SIZE);
    attributes.center = CGPointMake(_center.x + _radius * cosf(2 * path.item * M_PI / _cellCount), _center.y + _radius * sinf(2 * path.item * M_PI / _cellCount));
    return attributes;
}
//用来在一开始给出一套UICollectionViewLayoutAttributes
-(NSArray*)layoutAttributesForElementsInRect:(CGRect)rect
{
    NSMutableArray* attributes = [NSMutableArray array];
    for (NSInteger i=0 ; i &lt; self.cellCount; i++) {
        //这里利用了-layoutAttributesForItemAtIndexPath:来获取attributes
        NSIndexPath* indexPath = [NSIndexPath indexPathForItem:i inSection:0];
        [attributes addObject:[self layoutAttributesForItemAtIndexPath:indexPath]];
    }
    return attributes;
}

现在已经得到了一个circle layout。为了实现cell的添加和删除，需要为collectionView加上手势识别，这个很简单，在ViewController中：

UITapGestureRecognizer* tapRecognizer = [[UITapGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(handleTapGesture:)];
[self.collectionView addGestureRecognizer:tapRecognizer];

对应的处理方法handleTapGesture:为

- (void)handleTapGesture:(UITapGestureRecognizer *)sender {
    if (sender.state == UIGestureRecognizerStateEnded) {
        CGPoint initialPinchPoint = [sender locationInView:self.collectionView];
        NSIndexPath* tappedCellPath = [self.collectionView indexPathForItemAtPoint:initialPinchPoint]; //获取点击处的cell的indexPath
        if (tappedCellPath!=nil) { //点击处没有cell
            self.cellCount = self.cellCount - 1;
            [self.collectionView performBatchUpdates:^{
                [self.collectionView deleteItemsAtIndexPaths:[NSArray arrayWithObject:tappedCellPath]];
            } completion:nil];
        } else {
            self.cellCount = self.cellCount + 1;
            [self.collectionView performBatchUpdates:^{
                [self.collectionView insertItemsAtIndexPaths:[NSArray arrayWithObject:[NSIndexPath indexPathForItem:0 inSection:0]]];
            } completion:nil];
        }
    }
}

performBatchUpdates:completion: 再次展示了block的强大的一面..这个方法可以用来对collectionView中的元素进行批量的插入，删除，移动等操作，同时将触发collectionView所对应的layout的对应的动画。相应的动画由layout中的下列四个方法来定义：

initialLayoutAttributesForAppearingItemAtIndexPath:
initialLayoutAttributesForAppearingDecorationElementOfKind:atIndexPath:
finalLayoutAttributesForDisappearingItemAtIndexPath:
finalLayoutAttributesForDisappearingDecorationElementOfKind:atIndexPath:

更正：正式版中API发生了变化（而且不止一次变化 initialLayoutAttributesForInsertedItemAtIndexPath:在正式版中已经被废除。现在在insert或者delete之前，prepareForCollectionViewUpdates:会被调用，可以使用这个方法来完成添加/删除的布局。关于更多这方面的内容以及新的示例demo，可以参看这篇博文（需要翻墙）。新的示例demo在Github上也有，链接

在CircleLayout中，实现了cell的动画。

//插入前，cell在圆心位置，全透明
- (UICollectionViewLayoutAttributes *)initialLayoutAttributesForInsertedItemAtIndexPath:(NSIndexPath *)itemIndexPath
{
    UICollectionViewLayoutAttributes* attributes = [self layoutAttributesForItemAtIndexPath:itemIndexPath];
    attributes.alpha = 0.0;
    attributes.center = CGPointMake(_center.x, _center.y);
    return attributes;
}
//删除时，cell在圆心位置，全透明，且只有原来的1/10大
- (UICollectionViewLayoutAttributes *)finalLayoutAttributesForDeletedItemAtIndexPath:(NSIndexPath *)itemIndexPath
{
    UICollectionViewLayoutAttributes* attributes = [self layoutAttributesForItemAtIndexPath:itemIndexPath];
    attributes.alpha = 0.0;
    attributes.center = CGPointMake(_center.x, _center.y);
    attributes.transform3D = CATransform3DMakeScale(0.1, 0.1, 1.0);
    return attributes;
}

在插入或删除时，将分别以插入前和删除后的attributes和普通状态下的attributes为基准，进行UIView的动画过渡。而这一切并没有很多代码要写，几乎是free的，感谢苹果…

布局之间的切换

有时候可能需要不同的布局，Apple也提供了方便的布局间切换的方法。直接更改collectionView的collectionViewLayout属性可以立即切换布局。而如果通过setCollectionViewLayout:animated:，则可以在切换布局的同时，使用动画来过渡。对于每一个cell，都将有对应的UIView动画进行对应，又是一个接近free的特性。

对于我自己来说，UICollectionView可能是我转向iOS 6 SDK的最具有吸引力的特性之一，因为UIKit团队的努力和CoreAnimation的成熟，使得创建一个漂亮优雅的UI变的越来越简单了。可以断言说UICollectionView在今后的iOS开发中，一定会成为和UITableView一样的强大和最常用的类之一。在iOS 6还未正式上市前，先对其特性进行一些学习，以期尽快能使用新特性来简化开发流程，可以说是非常值得的。