一、Core Animation简介

• Core Animation，中文翻译为核心动画，它是一组非常强大的动画处理API，使用它能做出非常炫丽的动画效果，而且往往是事半功倍。也就是说，使用少量的代码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。

屏幕快照 2016-11-02 上午10.35.20.png

1.Core Animation的使用步骤
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

2.CAAnimation的属性
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

duration：动画的持续时间
repeatCount：重复次数，无限循环可以设置HUGE_VALF或者MAXFLOAT
repeatDuration：重复时间
removedOnCompletion：默认为YES，代表动画执行完毕后就从图层上移除，图形会恢复到动画执行前的状态。如果想让图层保持显示动画执行后的状态，那就设置为NO，不过还要设置fillMode为kCAFillModeForwards
fillMode：决定当前对象在非active时间段的行为。比如动画开始之前或者动画结束之后
beginTime：可以用来设置动画延迟执行时间，若想延迟2s，就设置为CACurrentMediaTime()+2，CACurrentMediaTime()为图层的当前时间
timingFunction：速度控制函数，控制动画运行的节奏
delegate：动画代理

3.CAAnimation的动画填充模式
fillMode属性值（要想fillMode有效，最好设置removedOnCompletion = NO）

kCAFillModeRemoved 这个是默认值，也就是说当动画开始前和动画结束后，动画对layer都没有影响，动画结束后，layer会恢复到之前的状态
kCAFillModeForwards 当动画结束后，layer会一直保持着动画最后的状态 
kCAFillModeBackwards 在动画开始前，只需要将动画加入了一个layer，layer便立即进入动画的初始状态并等待动画开始。
kCAFillModeBoth 这个其实就是上面两个的合成.动画加入后开始之前，layer便处于动画初始状态，动画结束后layer保持动画最后的状态

4.CAAnimation的速度控制函数
速度控制函数(CAMediaTimingFunction)

• kCAMediaTimingFunctionLinear（线性）：匀速，给你一个相对静态的感觉
• kCAMediaTimingFunctionEaseIn（渐进）：动画缓慢进入，然后加速离开
• kCAMediaTimingFunctionEaseOut（渐出）：动画全速进入，然后减速的到达目的地
• kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut（渐进渐出）：动画缓慢的进入，中间加速，然后减速的到达目的地。这个是默认的动画行为。

5.CAAnimation在分类中定义了代理方法

@interface NSObject (CAAnimationDelegate)

/* Called when the animation begins its active duration. */

- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim;

/* Called when the animation either completes its active duration or
 * is removed from the object it is attached to (i.e. the layer). 'flag'
 * is true if the animation reached the end of its active duration
 * without being removed. */

- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag;

@end

6.CALayer上动画的暂停和恢复

#pragma mark 暂停CALayer的动画
-(void)pauseLayer:(CALayer*)layer
{
    CFTimeInterval pausedTime = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];

    // 让CALayer的时间停止走动
      layer.speed = 0.0;
    // 让CALayer的时间停留在pausedTime这个时刻
    layer.timeOffset = pausedTime;
}

pragma mark 恢复CALayer的动画
-(void)resumeLayer:(CALayer*)layer
{
    CFTimeInterval pausedTime = layer.timeOffset;
    // 1. 让CALayer的时间继续行走
      layer.speed = 1.0;
    // 2. 取消上次记录的停留时刻
      layer.timeOffset = 0.0;
    // 3. 取消上次设置的时间
      layer.beginTime = 0.0;    
    // 4. 计算暂停的时间(这里也可以用CACurrentMediaTime()-pausedTime)
    CFTimeInterval timeSincePause = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil] - pausedTime;
    // 5. 设置相对于父坐标系的开始时间(往后退timeSincePause)
      layer.beginTime = timeSincePause;
}

7.CAPropertyAnimation
是CAAnimation的子类，也是个抽象类，要想创建动画对象，应该使用它的两个子类：
CABasicAnimation
CAKeyframeAnimation

属性说明：
keyPath：通过指定CALayer的一个属性名称为keyPath（NSString类型），并且对CALayer的这个属性的值进行修改，达到相应的动画效果。比如，指定@“position”为keyPath，就修改CALayer的position属性的值，以达到平移的动画效果.
8.CABasicAnimation——基本动画
基本动画，是CAPropertyAnimation的子类

属性说明:

• fromValue：keyPath相应属性的初始值
• toValue：keyPath相应属性的结束值

动画过程说明：

• 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。

// 创建动画
    CABasicAnimation *anim = [CABasicAnimation animation];
    
    // 描述下修改哪个属性产生动画
//    anim.keyPath = @"position";
    // 只能是layer属性
    anim.keyPath = @"transform.scale";
    
    // 设置值
//    anim.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(250, 500)];
    
    anim.toValue = @0.5;
    
    // 设置动画执行次数
    anim.repeatCount = MAXFLOAT;
    
    // 取消动画反弹
    // 设置动画完成的时候不要移除动画
    anim.removedOnCompletion = NO;
    
    // 设置动画执行完成要保持最新的效果
    anim.fillMode = kCAFillModeForwards;
    
    [_imageV.layer addAnimation:anim forKey:nil];

8.CAKeyframeAnimation——关键帧动画
关键帧动画，也是CAPropertyAnimation的子类，与CABasicAnimation的区别是：
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

属性说明：

• values：上述的NSArray对象。里面的元素称为“关键帧”(keyframe)。动画对象会在指定的时间（duration）内，依次显示values数组中的每一个关键帧
• path：可以设置一个CGPathRef、CGMutablePathRef，让图层按照路径轨迹移动。path只对CALayer的anchorPoint和position起作用。如果设置了path，那么values将被忽略
• keyTimes：可以为对应的关键帧指定对应的时间点，其取值范围为0到1.0，keyTimes中的每一个时间值都对应values中的每一帧。如果没有设置keyTimes，各个关键帧的时间是平分的

CABasicAnimation可看做是只有2个关键帧的CAKeyframeAnimation

#import "DrawView.h"

@interface DrawView ()

@property (nonatomic, strong) UIBezierPath *path;

@end

@implementation DrawView

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // touch
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    
    // 获取手指的触摸点
    CGPoint curP = [touch locationInView:self];
    
    // 创建路径
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
    _path = path;
    
    // 设置起点
    [path moveToPoint:curP];
    
}

- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // touch
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    
    // 获取手指的触摸点
    CGPoint curP = [touch locationInView:self];
    
    [_path addLineToPoint:curP];
    
    [self setNeedsDisplay];// setNeedsDisplay会调用自动调用drawRect方法
}

- (void)touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 给imageView添加核心动画
    // 添加核心动画
    
    CAKeyframeAnimation *anim = [CAKeyframeAnimation animation];
    
    
    anim.keyPath = @"position";
    
    //    anim.values = @[@(angle2Radion(-10)),@(angle2Radion(10)),@(angle2Radion(-10))];
    
    anim.path = _path.CGPath;
    
    anim.duration = 1;
    
    anim.repeatCount = MAXFLOAT;
    
    [[[self.subviews firstObject] layer] addAnimation:anim forKey:nil];
}

- (void)drawRect:(CGRect)rect
{
    [_path stroke];
}

9.CAAnimationGroup——动画组
动画组，是CAAnimation的子类，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

属性说明：

• animations：用来保存一组动画对象的NSArray
• 默认情况下，一组动画对象是同时运行的，也可以通过设置动画对象的beginTime属性来更改动画的开始时间

// 同时缩放，平移，旋转
    CAAnimationGroup *group = [CAAnimationGroup animation];
    
    CABasicAnimation *scale = [CABasicAnimation animation];
    scale.keyPath = @"transform.scale";
    scale.toValue = @0.5;
    
    CABasicAnimation *rotation = [CABasicAnimation animation];
    rotation.keyPath = @"transform.rotation";
    rotation.toValue = @(arc4random_uniform(M_PI)); 
    // int i = arc4random() % 100;
    // int i = arc4random_uniform(100)

    CABasicAnimation *position = [CABasicAnimation animation];
    position.keyPath = @"position";
    position.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(arc4random_uniform(200), arc4random_uniform(200))];
    
    group.animations = @[scale,rotation,position];
    
    [_redView.layer addAnimation:group forKey:nil];

10.转场动画——CATransition
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
动画属性:

• type：动画过渡类型
• subtype：动画过渡方向
• startProgress：动画起点(在整体动画的百分比)
• endProgress：动画终点(在整体动画的百分比)
  转场动画过渡效果:

屏幕快照 2016-11-02 上午11.59.19.png

 // 转场代码
static int i = 2;
    if (i == 4) {
        i = 1;
    }
    // 加载图片名称
    NSString *imageN = [NSString stringWithFormat:@"%d",i];
    
    _imageView.image = [UIImage imageNamed:imageN];
    
    i++;
    
    // 转场动画
    CATransition *anim = [CATransition animation];
    
    anim.type = @"pageCurl";
    
    anim.duration = 2;
    
    [_imageView.layer addAnimation:anim forKey:nil];

11.使用UIView动画函数实现转场动画
单视图

// 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。
+ (void)transitionWithView:(UIView *)view duration:(NSTimeInterval)duration options:(UIViewAnimationOptions)options animations:(void (^)(void))animations completion:(void (^)(BOOL finished))completion;

参数说明：
duration：动画的持续时间
view：需要进行转场动画的视图
options：转场动画的类型
animations：将改变视图属性的代码放在这个block中
completion：动画结束后，会自动调用这个block

双视图

+ (void)transitionFromView:(UIView *)fromView toView:(UIView *)toView duration:(NSTimeInterval)duration options:(UIViewAnimationOptions)options completion:(void (^)(BOOL finished))completion;

参数说明：
duration：动画的持续时间
options：转场动画的类型
animations：将改变视图属性的代码放在这个block中
completion：动画结束后，会自动调用这个block

12.CADisplayLink

• 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：
  • 定义CADisplayLink并制定触发调用方法
  • 将显示链接添加到主运行循环队列

// 当把CADisplayLink对象add到runloop中后，selector就能被周期性调用，类似于NSTimer被启动了；执行invalidate操作时， CADisplayLink对象就会从runloop中移除，selector 调用也随即停止，类似于NSTimer的invalidate方法。
- (void)startDisplayLink
{
    self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self
             selector:@selector(handleDisplayLink:)];
    [self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop]
        forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

- (void)handleDisplayLink:(CADisplayLink *)displayLink
{
  //do something
}

- (void)stopDisplayLink
{
    [self.displayLink invalidate];
    self.displayLink = nil;
}

下面不完整的列出了 CADisplayLink的几个重要属性：

• frameInterval

可读可写的NSInteger型值，标识间隔多少帧调用一次selector方法，默认值是1，即每帧都调用一次。官方文档中强调，当该值被设定小于1时，结果是不可预知的。

• duration

只读的CFTimeInterval值，表示两次屏幕刷新之间的时间间隔。需要注意的是，该属性在target的selector被首次调用以后才会被赋值。selector的调用间隔时间计算方式是：时间=duration×frameInterval。

现存的iOS设备屏幕的FPS都是60Hz，这一点可以从CADisplayLink的duration属性看出来。duration的值都是0.166666…，即1/60。尽管如此，我们并没法确定苹果不会改变 FPS ，如果以后某一天将 FPS 提升到了120Hz了怎么办呢？这时，你设置了frameInterval属性值为2期望每秒刷新30次，却发现每秒刷新了60次，结果可想而知，出于安全考虑，还是先根据duration判断屏幕的 FPS再去使用 CADisplayLink 。

• timestamp

只读的CFTimeInterval值，表示屏幕显示的上一帧的时间戳，这个属性通常被target用来计算下一帧中应该显示的内容。
打印timestamp值，其样式类似于：

179699.631584

虽然名为时间戳，但这和常见的unix时间戳差异很大，事实上这是CoreAnimation使用的时间格式。每个CALayer都有一个本地时间，可以获取当前CALayer的本地时间并打印：

CFTimeInterval localLayerTime = [myLayer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];
NSLog("localLayerTime:%f",localLayerTime);