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, width: 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(-)),@(angle2Rad()),@(angle2Rad(-))];

    //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(, , , )];

    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 = ;

    //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: options:UIViewAnimationOptionTransitionCrossDissolve animations:^{

        _i++;

        if (_i > ) {

            _i = ;

        }

        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 > ) {

        _i = ;

    }

    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 = ; //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 = .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 = @();

    //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];

}

参考资料：

iOS动画篇：核心动画

iOS动画详解(学习动画看这一篇就够了)

CALayer与核心动画

iOS动画-从不会到熟练应用