iOS核心动画以及UIView动画的介绍

我们看到很多App带有绚丽狂拽的特效，别出心裁的控件设计，很大程度上提高了用户体验，在增加了实用性的同时，也赋予了app无限的生命力。这些华丽的效果很多都是基于iOS的核心动画原理实现的，本文介绍一些iOS开发中最基本的动画效果实现，掌握了基本属性，才可以绘制出更华丽的效果。

补充：一篇隐式动画的介绍，对“事务”和“图层行为”进行了描述：https://www.jianshu.com/p/d35ba2d4cf07

一、概念扩充

 1、核心动画：

　　Core Animation，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。 Core Animation可以用在Mac OS X和iOS平台。在iOS平台中，动画效果会略少一些。另外，iOS开发中实现动画的方式也不只是核心动画一种，后面会介绍UIView的几种动画。

2、执行和创建动画过程：

（1）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。所以，CALayer是核心动画的基础。

（2）关于框架：iOS7以后，不再需要导入QuartzCore.framework框架和主头文件<QuartzCore/QuartzCore.h>

（3）基本的创建动画流程

• 创建动画对象；

• 设置动画属性；

• 把动画对象添加到某个 CALayer 对象上；

• 需要停止动画：可以调用 remove 方法移除动画。

3、动画类型：后面做详细的使用介绍

• 属性动画：设定某个属性的值，可以实现属性动画。
• 基本动画（CABasicAnimation）：设定某个属性从某个值到某个值，实现基本动画。
• 关键帧动画（CAKeyframeAnimation）：设定某个属性的值从某个值到某个值，再到某个值。按照关键值改变的顺序，实现动画。　　
• 组动画（CAAnimationGroup）：把所有其他的动画添加到组里面，这样就可以按照添加的动画一次执行。
• 转场动画（CATransition）：从一个场景转换到另一个场景，系统已经实现好了，不需要我们再去写，按照需求直接调用。

4、本质与继承关系：

（1）本质：在后台移动图层中的内容,  执行完毕后图层本身的位置并没有发生变化。

（2）所有的动画都继承自CAAnimation

二、CAAnimation

1、定义：

　　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。

2、 属性解析：(很多属性都是来自CAMediaTiming协议)

• duration：　　      动画的持续时间，默认0.25s

• repeatCount：      动画的重复次数

• repeatDuration： 动画的重复时间

• 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,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

3、隐式代理：delegate

（1）  CAAnimation有一个id类型的delegate属性，但是此属性没有遵守任何协议，本身也没有任何代理协议。

（2）  实现代理方法：注意，这里的两个方法，是在NSObject扩展中声明的，所以是本身就是NSObject的方法，每一个类都能实现该方法。o(╯□╰)o。。

• 监听动画开始   -(void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim

• 监听动画结束   - (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag;

（3）给CAAnimation的delegate赋值（说明谁来代理）、重写代理方法，就可以实现“隐式”代理。

三、CAPropertyAnimation

1、定义：

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和CAKeyframeAnimation。

2、属性解析：

• keyPath：将CALayer的一个属性名称作为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。下面三张图是官方给出的keyPath：

（1）图1：position属性———CGPoint类型

（2）图2：frame和bounds属性 ———CGRect类型

（3）图3：transform属性 ————CATransform3D 类型

四、CABasicAnimation 基本动画

1、定义：

　　基本动画，CAPropertyAnimation的子类。通过设置keyPath，两个值之间的变化实现动画。

2、属性解析:

• fromValue：  keyPath相应属性的初始值

• toValue：      keyPath相应属性的结束值

　　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，如果fillMode=kCAFillModeForwards和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。比如，CALayer的position初始值为(0,0)，CABasicAnimation的fromValue为(10,10)，toValue为(100,100)，虽然动画执行完毕后图层保持在(100,100)这个位置，实质上图层的position还是为(0,0)

3、代码案例：

　　给出一个基本动画和关键帧动画的基本配置案例

　　效果：

#pragma mark - 基本动画：按路径移动（默认返回原位）
- (IBAction)moveAtPathBack:(UIButton *)sender {

    //设置keyPath 为：transform.translation.x
    CABasicAnimation * animation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.translation.x"];

    //起始值
    animation.fromValue= @();
    //到达值
    animation.toValue = @(-);
    animation.duration=;

    //要添加到layer
    [self.button.layer addAnimation:animation forKey:nil];

}

#pragma mark - 基本动画：按路径移动（不返回原位）

- (IBAction)moveAtPath:(id)sender {

    //设置keyPath 为：transform.translation.x
    CABasicAnimation * animation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.translation.x"];

    animation.fromValue= @();
    animation.toValue = @(-);
    animation.duration=;

    //不回到原位置，但是控件的“真身”还在原位
    animation.removedOnCompletion=NO;

    //保持的状态
    animation.fillMode=kCAFillModeForwards;

    [self.button.layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

#pragma mark - 基本动画：旋转

- (IBAction)rotate:(UIButton *)sender {

    //设置keyPath 为：transform.rotation.y

    CABasicAnimation * animation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation.y"];

    //转一周
    NSNumber * num = @(M_PI*);

    animation.toValue=num;
    animation.removedOnCompletion=NO;
    animation.fillMode=kCAFillModeForwards;
    //转了3秒
    animation.duration=;
    //重复次数无限大
    animation.repeatCount=CGFLOAT_MAX;
    [self.button.layer addAnimation:animation forKey:nil];

}

五、CAKeyframeAnimation 关键帧动画

1、定义：

　　关键帧动画，也是CApropertyAnimation的子类。通过设置keyPath，多个值之间的变化实现动画。

2、属性解析：

• values：就是上述的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,让层跟着路径移动。path只对CALayer的anchorPoint和position起作用。如果你设置了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.当keyTimes没有设置的时候,各个关键帧的时间是平分的。

3、 与CABasicAnimation的区别：

• 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可看做是最多只有2个关键帧的CAKeyframeAnimation。

4、代码案例

#pragma mark - 关键帧：按方形路径移动
- (IBAction)keyPathPath:(UIButton *)sender {

    //设置keyPath 为：position

    CAKeyframeAnimation * animation = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"position"];

    //设置5个值
    NSValue * v1 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v2 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v3 =[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v4 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v5 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];

    //加入“值”数组
    animation.values=@[v1,v2,v3,v4,v5];
    animation.duration=;
    animation.repeatCount=CGFLOAT_MAX;
    animation.removedOnCompletion=NO;
    animation.fillMode=kCAFillModeForwards;

    [self.button.layer addAnimation:animation forKey:nil];

}

#pragma mark - 关键帧：size变化

- (IBAction)keyPathSize:(id)sender {

    //设置keyPath 为：bounds.size

    CAKeyframeAnimation * animation = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"bounds.size"];

    //设置三个值

    NSValue * v0 = [NSValue valueWithCGSize:CGSizeMake(, )];
    NSValue * v1 = [NSValue valueWithCGSize:CGSizeMake(, )];
    NSValue * v2 = [NSValue valueWithCGSize:CGSizeMake(, )];

    animation.values=@[v0,v1,v2];
    animation.duration=0.5;
    animation.repeatCount=CGFLOAT_MAX;
    animation.removedOnCompletion=NO;
    animation.fillMode=kCAFillModeForwards;

    [self.button.layer addAnimation:animation forKey:nil];

}

#pragma mark - 关键帧：抖动

- (IBAction)keyPathShake:(id)sender {

    //设置keyPath 为：transform.rotation.z

    CAKeyframeAnimation * animation = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation.z"];

    //设置两个角度值
    NSNumber * n1 = @(-M_PI_4/);
    NSNumber * n2 = @(M_PI_4/);
    //再三个值之间进行改变
    animation.values=@[n1,n2,n1,];
    animation.repeatCount=CGFLOAT_MAX;
    animation.duration=0.15;
    animation.removedOnCompletion=NO;
    animation.fillMode=kCAFillModeForwards;
    [self.button.layer addAnimation:animation forKey:nil];

}

六、CAAnimationGroup 组动画

1、定义：

• 组动画，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。

2、属性解析：

• 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。

3、代码案例

　　给出一个组动画和转场动画的基本配置案例

　　效果：

#pragma mark - 组动画

- (IBAction)groupAnimation:(UIButton *)sender {

    [self makeView:nil];

    //动画1：移动
    CAKeyframeAnimation * animation1 = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"position"];

    NSValue * v1 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v2 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v3 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v4 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    NSValue * v5 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(, )];
    animation1.values=@[v1,v2,v3,v4,v5];
    animation1.repeatCount=CGFLOAT_MAX;
    animation1.removedOnCompletion=NO;
    animation1.fillMode=kCAFillModeForwards;

    //动画2 ：

    CAKeyframeAnimation * animation2 = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation.z"];
    NSNumber * n1 = @(-M_PI_4/);
    NSNumber * n2 = @(M_PI_4/);
    animation2.values=@[n1,n2,n1,];
    animation2.repeatCount=CGFLOAT_MAX;
    animation2.duration=0.15;
    animation2.removedOnCompletion=NO;
    animation2.fillMode=kCAFillModeForwards;

    //创建组动画

    CAAnimationGroup * animation = [CAAnimationGroup animation];
    animation.animations=@[animation1,animation2];
    animation.duration=;
    animation.repeatCount=CGFLOAT_MAX;

    //将组动画加入到layer就可以了，各个动画并发执行
    [self.button.layer addAnimation:animation forKey:nil];

}

七、CATransition 转场动画

1、定义：

　　转场动画，CAAnimation的子类，用于做页面跳转时的转场动画，能够为层提供移出屏幕和移入屏幕的动画效果。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。这些动画的效果系统已经写好，我们只要配置一些属性即可。

2、属性解析:

• 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)

3、代码案例（这里把下面的UIView动画一起实现，方便比较）

#pragma mark - 转场动画

-(void)makeImage
{

    //生成一个测试转场动画的视图

    UIImageView * imageView = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@""]];
    imageView.center =self.view.center;
    self.imageView=imageView;
    [self.view addSubview: imageView];

    //创建手势识别器，用来响应屏幕滑动
    UISwipeGestureRecognizer * swipeLeft = [[UISwipeGestureRecognizer alloc]initWithTarget:self action:@selector(swipeImage:)];
    UISwipeGestureRecognizer * swipeRight =[[UISwipeGestureRecognizer alloc]initWithTarget:self action:@selector(swipeImage:)];
    //添加识别器属性
    swipeLeft.direction = UISwipeGestureRecognizerDirectionLeft;
    swipeRight.direction = UISwipeGestureRecognizerDirectionRight;

    //添加到视图

    [self.view addGestureRecognizer:swipeLeft];
    [self.view addGestureRecognizer:swipeRight];

}

#pragma mark - 滑动屏幕响应事件

-(void)swipeImage:(UISwipeGestureRecognizer *)rec
{

    //判断滑动方向
    //向左滑动
    if (rec.direction==UISwipeGestureRecognizerDirectionLeft) {
        self.index++;
        //图片可以循环播放
        if (self.index==) {
            self.index=;
        }
    }

    //向右滑动
    else{
        self.index--;
        if (self.index==) {
            self.index=;
        }
    }

#pragma mark - 方式一，使用过CATransition实现转场（渐变消失）

    //这里的changeStyle只是点击按钮的判断
    if (self.changeStyle==) {

        //创建动画

        CATransition * animation = [CATransition animation];

        //前一张消失
        animation.type = kCATransitionFade;

        //将动画添加到控件layer，控件属性变化时（图片更换）将采用设定动画
        [self.imageView.layer addAnimation:animation forKey:nil];

    }

#pragma mark - 方式二 ,使用UIView（block）实现转场（向左拖：左右旋转+ 向右拖：上下翻页）
    else if(self.changeStyle==) {

        //如果向左滑动，向左旋转显示

        if (rec.direction==UISwipeGestureRecognizerDirectionLeft) {

            [UIView transitionWithView:self.imageView duration: options:UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromRight animations:^{

               //block里面是控件的属性变化，这里和CATransition实现不同
                UIImage * image = [UIImage imageNamed:[NSString stringWithFormat:@"%ld",self.index]];
                self.imageView.image=image;

            } completion:nil];
        }

        //如果向右滑动，子页面向下推出

        else{
            [UIView transitionWithView:self.imageView duration: options:UIViewAnimationOptionTransitionCurlUp animations:^{

                UIImage * image = [UIImage imageNamed:[NSString stringWithFormat:@"%ld",self.index]];
                self.imageView.image=image;

            } completion:nil];

        }
    }

#pragma mark - 方式三，使用过CATransition实现转场（向左滑：向左退出 + 向右滑：向下推出）
    else{

        CATransition * animation = [CATransition animation];
        //如果向右滑动，子页面从左推出
        if (rec.direction == UISwipeGestureRecognizerDirectionRight) {
            animation.subtype = kCATransitionFromBottom;

        }
        //如果向右滑动，子页面从下推出

        else{
            animation.subtype = kCATransitionFromRight;

        }

        animation.type = kCATransitionPush;

        [self.imageView.layer addAnimation:animation forKey:nil];

    }

    UIImage * image = [UIImage imageNamed:[NSString stringWithFormat:@"%ld",self.index]];

    //这是添加了动画的控件，属性改变时按照我们设定的有动画效果
    self.imageView.image=image;

}

八、UIView block动画———（也可实现转场动画）

1、定义：

　　UIKit框架直接将动画集成到UIView类中，当内部的一些属性发生改变时，UIView将为这些改变提供动画支持。

2、UIView动画的几种类别：

（1）三种block方式实现：所谓block方式，就是将改变视图属性的代码写在block中，实现动画

• + (void)animateWithDuration:(NSTimeInterval)duration delay:(NSTimeInterval)delay options:(UIViewAnimationOptions)options animations:(void (^)(void))animations completion:(void (^)(BOOL finished))completion　　

　　　　参数解析:

　　　　duration：  　动画的持续时间

　　　　delay： 　　　动画延迟delay秒后开始

　　　　options： 　　动画的节奏控制

　　　　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

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

　　　　参数解析:

　　　　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

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

　　　　方法调用完毕后，相当于执行了下面两句代码：

　　　　// 添加toView到父视图

　　　　　　[fromView.superview addSubview:toView];

　　　　// 把fromView从父视图中移除

　　　　　　[fromView.superview removeFromSuperview];

　　　　参数解析:

　　　　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

（2）首尾式动画等（下文单独介绍）。

九、UIView 首尾式动画

1、定义：

　　UIView的另一种实现动画方式。

2、执行方式：

　　执行动画所需要的工作由UIView类自动完成，但仍要在希望执行动画时通知视图，为此需要将改变属性的代码放在[UIView beginAnimations:nil context:nil]和[UIView commitAnimations]之间，俗称首尾式动画。

3、常见方法解析:

• + (void)setAnimationDelegate:(id)delegate

　　设置动画代理对象，当动画开始或者结束时会发消息给代理对象

• + (void)setAnimationWillStartSelector:(SEL)selector

　　当动画即将开始时，执行delegate对象的selector，并且把beginAnimations:context:中传入的参数传进selector

• + (void)setAnimationDidStopSelector:(SEL)selector

　　当动画结束时，执行delegate对象的selector，并且把beginAnimations:context:中传入的参数传进selector

• + (void)setAnimationDuration:(NSTimeInterval)duration

　　动画的持续时间，秒为单位

• + (void)setAnimationDelay:(NSTimeInterval)delay

　　动画延迟delay秒后再开始

• + (void)setAnimationStartDate:(NSDate *)startDate

　　动画的开始时间，默认为now

• + (void)setAnimationCurve:(UIViewAnimationCurve)curve

　　动画的节奏控制,具体看下面的”备注”

• + (void)setAnimationRepeatCount:(float)repeatCount

　　动画的重复次数

• + (void)setAnimationRepeatAutoreverses:(BOOL)repeatAutoreverses

　　如果设置为YES,代表动画每次重复执行的效果会跟上一次相反

• + (void)setAnimationTransition:(UIViewAnimationTransition)transition forView:(UIView *)view cache:(BOOL)cache

　　设置视图view的过渡效果, transition指定过渡类型, cache设置YES代表使用视图缓存，性能较好

九、UIImageView的帧动画

1、定义：

　　UIImageView可以让一系列的图片在特定的时间内按顺序显示。

2、属性解析:

• animationImages：要显示的图片(一个装着UIImage的NSArray)

• animationDuration：完整地显示一次animationImages中的所有图片所需的时间

• animationRepeatCount：动画的执行次数(默认为0，代表无限循环)

3、方法解析:

• - (void)startAnimating;  开始动画

• - (void)stopAnimating;  停止动画

• - (BOOL)isAnimating;   是否正在运行动画

十、UIActivityIndicatorView 转轮动画

1、定义：

　　是一个旋转进度轮，可以用来告知用户有一个操作正在进行中，一般用initWithActivityIndicatorStyle初始化（之前的文章有做介绍）。

2、方法解析:

• - (void)startAnimating; 开始动画

• - (void)stopAnimating;  停止动画

• - (BOOL)isAnimating;  是否正在运行动画

• UIActivityIndicatorViewStyle  有3个值可供选择：

　　　　UIActivityIndicatorViewStyleWhiteLarge    //大型白色指示器

　　　　UIActivityIndicatorViewStyleWhite             //标准尺寸白色指示器

　　　　UIActivityIndicatorViewStyleGray               //灰色指示器，用于白色背景

总结：

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