iOS学习——核心动画
1、什么是核心动画
Core Animation(核心动画)是一组功能强大、效果华丽的动画API，无论在iOS系统或者在你开发的App中，都有大量应用。核心动画所在的位置如下图所示，可以看到，核心动画位于UIKit的下一层，相比UIView动画，它可以实现更复杂的动画效果。
核心动画作用在CALayer（Core animation layer）上，CALayer的概念、作用以及layer与UIView的区别在上一篇文章中有详细的描述，想了解的朋友可以参见 iOS学习——核心动画之Layer基础，我们可以将UIView看成是一种特殊的CALayer（可以响应事件）。实际上，每一个view都有其对应的layer，这个layer是root layer：
@property (nonatomic, readonly, strong) CALayer *layer;
给view加上动画，本质上是对其layer进行操作，layer包含了各种支持动画的属性，动画则包含了属性变化的值、变化的速度、变化的时间等等，两者结合产生动画的过程。核心动画和UIView动画的对比：UIView动画可以看成是对核心动画的封装，和UIView动画不同的是，通过核心动画改变layer的状态（比如position），动画执行完毕后实际上是没有改变的（表面上看起来已改变）。总体来说核心动画的优点有：
1）性能强大，使用硬件加速，可以同时向多个图层添加不同的动画效果
2）接口易用，只需要少量的代码就可以实现复杂的动画效果。
3）运行在后台线程中，在动画过程中可以响应交互事件（UIView动画默认动画过程中不响应交互事件）。
4）CoreAnimation是跨平台的，既可以支持IOS，也支持MAC OS
2、核心动画类的层次结构
- CAAnimation是所有动画对象的父类，实现CAMediaTiming协议，负责控制动画的时间、速度和时间曲线等等，是一个抽象类，不能直接使用。
- CAPropertyAnimation ：是CAAnimation的子类，它支持动画地显示图层的keyPath，一般不直接使用。
- CASpringAnimation是iOS9.0之后新增的类，它实现弹簧效果的动画，是CABasicAnimation的子类。
- CAAnimationGroup使用Group可以将多个动画合并一起加入到层中，Group中所有动画并发执行，可以方便地实现需要多种类型动画的场景。
- CATransition 主要用于转场动画从一个场景以动画的形式过渡到另一个场景，比如Nav的默认Push视图的效果就是通过CATransition的kCATransitionPush类型来实现。
综上，核心动画类中可以直接使用的类有：
CABasicAnimation
CAKeyframeAnimation
CATransition
CAAnimationGroup
CASpringAnimation
3、 简单使用CoreAnimation的步骤
使用CoreAnimation做动画的时候，遵循四步就好
- 创建CAAnmation子对象，因为CAAnmation是抽象类，所以一般要使用自具体子类，就是上面说的五类
- 设置CAAnmation的属性，不同的动画类别属性参数不一样的
- 调用CALayer的addAnimation:forKey：将CAAnimation对象添加到CALayer上，就能执行动画
- 调用CALayer的removeAnimationForKey方法可以停止CALayer中的动画。
4、CABasicAnimation和CAKeyframeAnimation
CABasicAnimation和CAKeyframeAnimation都是CAPropertyAnimation的子类，这两类动画有着相似的地方，但是也有不同的地方。
- 这两类动画有相似的地方，就是这两类动画都是通过描绘路径来形成动画
- CABasicAnimation通过设定起始点，终点，时间，动画会沿着你这设定点进行移动
- CAKeyFrameAnimation则可以设置路径为更多的点构成的路径，动画会沿着我们设置的多个点进行移动。
- CABasicAnimation可以看成是只有两个点的特殊的CAKeyFrameAnimation动画
这其中主要的参数有：
| 属性 | 解释 |
|---|---|
| duration | 动画的持续时间 |
| repeatCount | 动画持续次数，最大次数用MAXFLOAT |
| repeatDuration | 设置动画的时间，在该时间内动画一直执行，不计次数 |
| beginTime | 指定动画开始的时间。从开始延迟几秒的话，设置为CACurrentMediaTime() + 秒数 的方式 |
| timingFunction | 设置动画的速度变化 |
| fillMode | 动画在开始和结束时的动作，默认值是 kCAFillModeRemoved |
| autoreverses | 动画结束时是否执行逆动画 |
| fromValue | 所改变属性的起始值（CABasicAnimation独有） |
| toValue | 所改变属性的结束时的值（CABasicAnimation独有） |
| byValue | 所改变属性相同起始值的改变量（CABasicAnimation独有） |
|
values |
关键帧数组对象，里面每一个元素即为一个关键帧，动画会在对应的时间段内，依次执行数组中每一个关键帧的动画（CAKeyframeAnimation独有） |
|
keyTimes |
上面values设定了路径上的关键点，本参数则设定关键点之间的路径段上所需的时间，所以keyTimes的个数应该比values的个数小1（CAKeyframeAnimation独有） |
|
timingFunctions |
同上keyTimes的含义，及设置每一小段路径上的动画的变化速率（CAKeyframeAnimation独有） |
| path | 可以直接设置动画路径（CAKeyframeAnimation独有） |
KeyPath常用的属性：
| KeyPath值 | 说明 | 使用形式- swift 3.0 |
|---|---|---|
| transform.scale | 比例缩放 | 0.8 |
| transform.scale.x | 缩放宽的比例 | 0.8 |
| transform.scale.y | 缩放高的比例 | 0.8 |
| transform.rotation.x | 围绕x轴旋转 | 2 * M_PI |
| transform.rotation.y | 围绕y轴旋转 | 2 * M_PI |
| transform.rotation.z | 围绕z轴旋转 | 2 * M_PI |
| backgroundColor | 背景颜色的变化 | UIColor.red.cgColor |
| bounds | 大小缩放，中心不变 | NSValue(cgRect: CGRect(x: 800, y: 500, 90, height: 30)) |
| position | 位置(中心点的改变) | NSValue(cgPoint: CGPoint(x: 40, y: 240)) |
| contents | 内容，比如UIImageView的图片 | UIImage(named: "to")?.cgImage |
| opacity | 透明度 | 0.4 |
| contentsRect.size.width | 横向拉伸缩放 | 0.6 |
| contentsRect.size.height | 纵向拉伸缩放 | 0.5 |
timingFunction主要有五种类别：
- kCAMediaTimingFunctionLinear，在整个动画时间内动画都是以一个相同的速度来改变，也就是匀速运动。一个线性的计时函数，同样也是CAAnimation的timingFunction属性为空时候的默认函数。线性步调对于那些立即加速并且保持匀速到达终点的场景会有意义（例如射出枪膛的子弹）。
- kCAMediaTimingFunctionEaseIn：动画开始时会较慢，之后动画会加速，一个慢慢加速然后突然停止的方法。对于之前提到的自由落体的例子来说很适合，或者比如对准一个目标的导弹的发射。
- kCAMediaTimingFunctionEaseOut：动画在开始时会较快，之后动画速度减慢，它以一个全速开始，然后慢慢减速停止。它有一个削弱的效果，应用的场景比如一扇门慢慢地关上，而不是砰地一声。
- kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut：动画在开始和结束时速度较慢，中间时间段内速度较快。创建了一个慢慢加速然后再慢慢减速的过程。这是现实世界大多数物体移动的方式，也是大多数动画来说最好的选择。如果只可以用一种缓冲函数的话，那就必须是它了。那么你会疑惑为什么这不是默认的选择，实际上当使用UIView的动画方法时，他的确是默认的，但当创建CAAnimation的时候，就需要手动设置它了。
- kCAMediaTimingFunctionDefault：它和kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut很类似，但是加速和减速的过程都稍微有些慢。它和kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut的区别很难察觉，可能是苹果觉得它对于隐式动画来说更适合（然后对UIKit就改变了想法，而是使用kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut作为默认效果），虽然它的名字说是默认的，但还是要记住当创建显式的CAAnimation它并不是默认选项（换句话说，默认的图层行为动画用kCAMediaTimingFunctionDefault作为它们的计时方法）。
fillMode主要有四种类型：
- kCAFillModeForwards :动画开始之后layer的状态将保持在动画的最后一帧，而removedOnCompletion的默认属性值是 YES，所以为了使动画结束之后layer保持结束状态，应将removedOnCompletion设置为NO。
- kCAFillModeBackwards :将会立即执行动画的第一帧，不论是否设置了 beginTime属性。观察发现，设置该值，刚开始视图不见，还不知道应用在哪里。
- kCAFillModeBoth：该值是 kCAFillModeForwards 和 kCAFillModeBackwards的组合状态
- kCAFillModeRemoved：动画将在设置的 beginTime 开始执行（如没有设置beginTime属性，则动画立即执行），动画执行完成后将会layer的改变恢复原状。
/* CABasicAnimation应用 心跳效果 思路:就是让一张图片做一个放大缩放小的动画. */ //代码实现: - (void) viewDidLoad { CABasicAnimation *anim =[CABasicAnimation animation]; //设置缩放属性 anim.keyPath = @"transform.scale"; //缩放到一半 anim.toValue = @0.5; //设置动画执行的次数 anim.repeatCount = MAXFLOAT; //设置动画执行的时长 anim.duration = 0.25; //设置动画自动反转(怎么去, 怎么回) anim.autoreverses = YES; //添加动画 [self.heartView.layer addAnimation:anim forKey:nil]; }
/* CAKeyframeAnimation的应用 图片抖动 思路：其实就是做一个左右旋转的动画.先让它往左边旋转-5,再往右边旋转5度,再从5度旋转到-5度. 就会有左右摇摆的效果了. */ //图标抖动代码实现 - (void)values{ //创建一个帧动画 CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation]; //设置属性 anim.keyPath = @"transform.rotation"; //设置属性值. anim.values = @[@(angle2Rad(-5)),@(angle2Rad(5)),@(angle2Rad(-5))]; //设置执行的次数 anim.repeatCount = MAXFLOAT; anim.duration = 0.25; //添加动画 [self.iconV.layer addAnimation:anim forKey:nil]; }
//我们还可以直接设置关键帧CAKeyframeAnimation动画的路径 path属性 -(void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event{ //创建一个帧动画 CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation]; //设置属性 anim.keyPath = @"position"; //直接设置动画的路径path是画弧 UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(50, 50, 300, 400)]; anim.path = path.CGPath; //设置执行的次数 anim.repeatCount = MAXFLOAT; //设置是否反转 anim.autoreverses = YES; anim.duration = 1; //添加动画 [self.iconV.layer addAnimation:anim forKey:nil]; }
5、 CATransition转场动画
iOS中实现转场动画有两种方式，一种是通过我们今天学的CATransition转场动画进行，还有一种则是通过UIView的动画进行。CAKeyframeAnimation的重要属性：
type：过渡动画的类型
//转场类型,字符串类型参数.系统提供了四中动画形式:
//kCATransitionFade//淡出效果//kCATransitionMoveIn//新视图移动到旧视图上//kCATransitionPush//新视图推出旧视图//kCATransitionReveal//移开旧视图显示新视图//另外,除了系统给的这几种动画效果,我们还可以使用系统私有的动画效果:
//@"cube",//立方体翻转效果
//@"oglFlip",//翻转效果
//@"suckEffect",//收缩效果,动画方向不可控
//@"rippleEffect",//水滴波纹效果,动画方向不可控
//@"pageCurl",//向上翻页效果
//@"pageUnCurl",//向下翻页效果
//@"cameralIrisHollowOpen",//摄像头打开效果,动画方向不可控
//@"cameraIrisHollowClose",//摄像头关闭效果,动画方向不可控
subtype：设置转场方向
//转场方向,系统一共提供四个方向: //kCATransitionFromRight//从右开始 //kCATransitionFromLeft//从左开始 //kCATransitionFromTop//从上开始 //kCATransitionFromBottom//从下开始
startProgress：开始进度，默认0.0.如果设置0.3，那么动画将从动画的0.3的部分开始
endProgress：结束进度，默认1.0.如果设置0.6，那么动画将从动画的0.6部分以后就会结束
-(void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event{ //UIView执行转场动画 [UIView transitionWithView:self.imageV duration:1 options:UIViewAnimationOptionTransitionCrossDissolve animations:^{ _i++; if (_i > 3) { _i = 1; } NSString *imageName = [NSString stringWithFormat:@"%d",_i]; self.imageV.image = [UIImage imageNamed:imageName]; } completion:nil]; }
-(void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event{ //转场代码必须得要和转场动画在同一个方法当中. //创建动画 CATransition *anim = [CATransition animation]; //设置转场类型 anim.type = @"cube"; //设置转场的方向 anim.subtype = kCATransitionFromTop; //设置动画的开始点. anim.startProgress = 0.2; //设置动画的结束点. anim.endProgress = 0.8; [self.imageV.layer addAnimation:anim forKey:nil]; //转场代码必须得要和转场动画在同一个方法当中. _i++; if (_i > 3) { _i = 1; } NSString *imageName = [NSString stringWithFormat:@"%d",_i]; self.imageV.image = [UIImage imageNamed:imageName]; }
6、CASpringAnimation
CASpringAnimation是iOS9新加入动画类型，是CABasicAnimation的子类，用于实现弹簧动画。CASpringAnimation的重要属性：
- mass：质量（影响弹簧的惯性，质量越大，弹簧惯性越大，运动的幅度越大）
- stiffness：弹性系数（弹性系数越大，弹簧的运动越快）
- damping：阻尼系数（阻尼系数越大，弹簧的停止越快）
- initialVelocity：初始速率（弹簧动画的初始速度大小，弹簧运动的初始方向与初始速率的正负一致，若初始速率为0，表示忽略该属性）
- settlingDuration：结算时间（根据动画参数估算弹簧开始运动到停止的时间，动画设置的时间最好根据此时间来设置）
- (void)springAni { CASpringAnimation * ani = [CASpringAnimation animationWithKeyPath:@"bounds"]; ani.mass = 10.0; //质量，影响图层运动时的弹簧惯性，质量越大，弹簧拉伸和压缩的幅度越大 ani.stiffness = 5000; //刚度系数(劲度系数/弹性系数)，刚度系数越大，形变产生的力就越大，运动越快 ani.damping = 100.0;//阻尼系数，阻止弹簧伸缩的系数，阻尼系数越大，停止越快 ani.initialVelocity = 5.f;//初始速率，动画视图的初始速度大小;速率为正数时，速度方向与运动方向一致，速率为负数时，速度方向与运动方向相反 ani.duration = ani.settlingDuration; ani.toValue = [NSValue valueWithCGRect:self.centerShow.bounds]; ani.removedOnCompletion = NO; ani.fillMode = kCAFillModeForwards; ani.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut]; [self.cartCenter.layer addAnimation:ani forKey:@"boundsAni"]; }
7、CAAnimationGroup
使用Group可以将多个动画合并一起加入到层中，Group中所有动画并发执行，可以方便地实现需要多种类型动画的场景。
-(void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event{ CAAnimationGroup *group = [CAAnimationGroup animation]; //缩放 CABasicAnimation *scaleAnim = [CABasicAnimation animation]; //设置属性 scaleAnim.keyPath = @"transform.scale"; scaleAnim.toValue = @0.5; //平移 CABasicAnimation *Anim = [CABasicAnimation animation]; //设置属性 Anim.keyPath = @"position.y"; Anim.toValue = @(400); //将上面两个动画添加到动画组 group.animations = @[scaleAnim,Anim]; //设置动画的属性，一定要在动画组上设置 group.removedOnCompletion = NO; group.fillMode = kCAFillModeForwards; //添加动画 [self.redView.layer addAnimation:group forKey:nil]; }