iOS学习——核心动画

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

  1. 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
  2. 设置CAAnmation的属性,不同的动画类别属性参数不一样的
  3. 调用CALayer的addAnimation:forKey:将CAAnimation对象添加到CALayer上,就能执行动画
  4. 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)

  • 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];
    
}

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