iOS 15:CALayer、核心动画

CALayer

CALayer 到底是一个什么样的东西呢?每个UIView都有这样一层。UIView与CALayer就像是一阴一阳一样,与UIView相对,隐藏在控件之下。UIView暴露在阳光之下,可以与用户交互,CALayer在底层,有着图形渲染与核心动画的功能。

  • 在iOS中,你能看得见摸得着的东西基本上都是UIView,比如一个按钮、一个文本标签、一个文本输入框、一个图标等等,这些都是UIView。其实UIView之所以能显示在屏幕上,完全是因为它内部的一个图层。
  • 在创建UIView对象时,UIView内部会自动创建一个图层(即CALayer对象),通过UIView的layer属性可以访问这个层
@property(nonatomic,readonly,retain) CALayer *layer; 
  • 当UIView需要显示到屏幕上时,会调用drawRect:方法进行绘图,并且会将所有内容绘制在自己的图层上,绘图完毕后,系统会将图层拷贝到屏幕上,于是就完成了UIView的显示。
  • 换句话说,UIView本身不具备显示的功能,是它内部的层才有显示功能。
  • 图层的功能:设置阴影、圆角半径、边框宽度和颜色 等等功能。还可以给图层添加一些动画,来实现比较酷炫的效果。
  • 关于CALayer 的疑惑
图片 1.png
  • UIView和CALayer的选择
图片 2.png
  • CALayer的属性:注意形变属性transform旋转的参考点事anchorPoint;添加内容到CALayer,设置的是contents属性。
//宽度和高度
@property CGRect bounds;

//位置(默认指中点,具体由anchorPoint决定)
@property CGPoint position;

//锚点(x,y的范围都是0-1),决定了position的含义
@property CGPoint anchorPoint;

//背景颜色(CGColorRef类型)
@property CGColorRef backgroundColor;

//形变属性
@property CATransform3D transform;

//边框颜色(CGColorRef类型)
@property CGColorRef borderColor;

//边框宽度
@property CGFloat borderWidth;

//圆角半径
@property CGColorRef borderColor;

//内容(比如设置为图片CGImageRef)
@property(retain) id contents;
  • position 与 anchorPoint

    • @property CGPoint position;用来设置CALayer在父层中的位置
    • @property CGPoint anchorPoint;称为“定位点”、“锚点”,决定着CALayer身上的哪个点会在position属性所指的位置
  • 使用KVC来对图形进行transform

// 快速进行图层缩放,KVC
// x,y同时缩放0.5
[_redView.layer setValue:@0.5 forKeyPath:@"transform.scale"];
//旋转180°
_redView.layer setValue:@(M_PI) forKeyPath:@"transform.rotation"];
        
  • 新建图层并显示
// 创建图层
    CALayer *layer = [CALayer layer];
    layer.frame = CGRectMake(50, 50, 200, 200);
    layer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
    // 设置图层内容
    layer.contents = (id)[UIImage imageNamed:@"阿狸头像"].CGImage;
    [self.view.layer addSublayer:layer];

隐式动画

使用CALayer 主要是为了动画,但是开发时使用到动画的场合比较少,还不如CALayer本身使用次数频繁。
  • 每一个UIView内部都默认关联着一个CALayer,即为这个Layer的Root Layer。
  • 所有的非Root Layer,也就是手动创建的CALayer对象,都存在着隐式动画。
  • 什么是隐式动画?
    • 当对非Root Layer的部分属性进行修改时,默认会自动产生一些动画效果。
    • 而这些属性在苹果文档中都有标记,为Animatable Properties(可动画属性)
  • 列举几个常见的Animatable Properties:
    • bounds:用于设置CALayer的宽度和高度。修改这个属性会产生缩放动画
    • backgroundColor:用于设置CALayer的背景色。修改这个属性会产生背景色的渐变动画
    • position:用于设置CALayer的位置。修改这个属性会产生平移动画
  • 可以通过动画事务(CATransaction)关闭默认的隐式动画效果
[CATransaction begin];
[CATransaction setDisableActions:YES];
self.myview.layer.position = CGPointMake(10, 10);
[CATransaction commit];

项目:时钟

截图如下,最终实现这样的一个效果
Snip20160407_1.png
  • 实现步骤:
    • 1.底层是一个UIImageView,并将不动的底盘抠出来。
    • 2.增加UIImageView 的子图层:时、分、针,注意锚点的设置。
    • 3.添加定时器,每隔1S调用一次 timeChange 方法
    • 4.获取当前系统的时间
    • 5.计算旋转角度,并对子图层进行形变
    // 获取当前日历对象
    NSCalendar *calendar = [NSCalendar currentCalendar];
    // 获取日期的组件:年月日小时分秒
    // components:需要获取的日期组件
    // fromDate:获取哪个日期的组件
    // 经验:以后枚举中有移位运算符,通常一般可以使用并运算(|)
    NSDateComponents  *cmp = [calendar components:NSCalendarUnitSecond | NSCalendarUnitMinute | NSCalendarUnitHour fromDate:[NSDate date]];
    // 获取秒
    NSInteger second = cmp.second;

核心动画(简单了解)

Core Animation,中文翻译为核心动画,是一组非常强大的动画处理API,使用它能做出非常绚丽的动画效果,而且往往事半功倍。也就是说,使用少量的diamante就可以实现非常强大的功能。
  • Core Animation 可以用在Mac OS X 和 iOS平台。
  • Core Animation 的动画执行过程都是在后台操作的,不会阻塞主线程。
  • 要注意的是,Core Animation 是直接作用在CALayer上的,并非UIView。
  • 乔帮主在2007年的WWDC大会上亲自为你演示Core Animation的强大:点击查看视频
Snip20160408_3.png
  • 开发步骤
    • 1.首先得有CALayer
    • 2.初始化一个CAAnimation对象,并设置一些动画相关属性
    • 3.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
    • 4.通过调用CALayer的removeAnimationForKey:方法可以停止CALayer中的动画
  • CAAnimation:是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。
  • CAAnimation在分类中定义了代理方法
- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim;
- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag;
  • 基本动画 CABasicAnimaiton,过程说明如下:

    • 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
    • keyPath内容是CALayer的可动画Animatable属性
    • 如果fillMode=kCAFillModeForwards同时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。
  • 关键帧动画 CAKeyframeAnimation,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;CABasicAnimation可看做是只有2个关键帧的CAKeyframeAnimation。

  • 动画组 CAAnimationGroup,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

  • 转场动画CATransition是CAAnimation的子类,用于做转场动画,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。

  • CADisplayLink

    • 是一种以屏幕刷新频率触发的时钟机制,每秒钟执行大约60次左右
    • CADisplayLink是一个计时器,可以使绘图代码与视图的刷新频率保持同步,而NSTimer无法确保计时器实际被触发的准确时间
    • 使用方法:
      • 1.定义CADisplayLink并制定触发调用方法
      • 2.将显示链接添加到主运行循环队列

核心动画示例

  • CAKeyframeAnimation 有一个path 属性,可以设置按照路径走的动画。
  • 核心动画是作用在CALayer上的,并不修改UIView真实的属性,一切都是假象,而 UIView animationWithDuration 修改了UIView 真实的属性。
    • 注意:核心动画一切都是假象,并不会真实的改变图层的属性值,如果以后做动画的时候,不需要与用户交互,通常用核心动画(转场)。
    • UIView动画必须通过修改属性的真实值,才有动画效果。
  • initWithCoder: 初始化的时候,控件虽然创建了,但是并未连线,不能根据连线的变量来获取到xib/storyboard上的控件。
  • [UIScreen mainScreen].scale ,根据手机的不同获取真实的屏幕属性:点与像素的比值。
  • 代码裁剪图片
// 计算裁减区域
CGRect clipR = CGRectMake(i * imageW, 0, imageW, imageH);
        
// 裁减图片
CGImageRef imgR =  CGImageCreateWithImageInRect(bigImage.CGImage, clipR);
UIImage *image = [UIImage imageWithCGImage:imgR];
  • 自动以UIButton对象,可以设置很多默认的属性与做法。比如:修改内部UIIamgeView的尺寸、取消按钮的高亮状态。
  • 增加旋转的立体感,近大远小 transfrom.m34 = -1 / 500.0;
  • 渐变图层 CAGradientLayer
// 渐变图层
CAGradientLayer *gradientL = [CAGradientLayer layer];
// 注意图层需要设置尺寸
gradientL.frame = _bottomView.bounds;
gradientL.opacity = 0;
// 设置渐变颜色
gradientL.colors = @[(id)[UIColor clearColor].CGColor,(id)[UIColor blackColor].CGColor];
_gradientL = gradientL;
  • CAReplicatorLayer复制图层,可以把图层里面所有子层复制,并含有很多的属性可以设置子层之间的渐变差异。比如子层个数,偏移量,动画延迟时间等等。
  • 默认UIView的layer为CALayer类型,通过自定义UIView,可以将其转变为复制层。
// 设置控件主层的类型
+ (Class)layerClass
{
    return [CAReplicatorLayer class];
}
  • touchesBegan: 与 pan:的选择? 当拿不准的时候,pan的功能更为强大。为什么不用touch,因为会跟按钮监听事件冲突。
  • 消失时展示gif动画,使用UIImageView的animationImages属性。然后调用[imageView startAnimating];开始动画。
  • 修改UIView的形变,注意并不会影响UIView的bounds\center
  • 使用CAShapeLayer 可以将不规则路径生成一个图层。
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