UIDynamicBehavior的简单使用：接球小游戏

一、概念扩充：

1、在开发中，我们可以使用UIKit中提供的仿真行为，实现与现实生活中类似的物理仿真动画，UIKit动力学最大的特点是将现实世界动力驱动的动画引入了UIKit，比如重力，铰链连接，碰撞，悬挂等效果。我们使用仿真引擎（UIDynamicAnimator）或者叫仿真者来管理和控制各种仿真行为，同时各种仿真行为可以叠加使用，可以实现力的合成。

2、只有遵守了UIDynamicItem协议的对象才可以参与到UI动力学仿真中，从iOS 7开始，UIView和UICollectionViewLayoutAttributes 类默认实现了该协议。

二、主要涉及到系统提供的类（API）：

1、UIDynamicBehavior：仿真行为。是基本动力学行为的父类，可以理解为抽象类，用以生成子类。

2、UIDynamicAnimator ：动力学仿真者。程序运行过程中要保证对象一直存在，用来控制所有仿真行为。

3、基本的动力学行为类：UIGravityBehavior（重力）、UICollisionBehavior（碰撞）、UIAttachmentBehavior（链接）、UISnapBehavior（吸附）、UIPushBehavior（推动）以及UIDynamicItemBehavior（元素），本例中不讨论链接、吸附、推动。

4、UICollisionBehavior的代理协议方法：-collisionBehavior: beganContactForItem: withBoundaryIdentifier: atPoint:

5、UIResponder的触摸响应事件： -touchesMoved: withEvent：

三、案例开始，实现效果：

1、一些宏定义

//小球掉落的随机X坐标
#define randomX arc4random_uniform([UIScreen mainScreen].bounds.size.width-ballWH)

//随机颜色
#define randomColor [UIColor colorWithRed:arc4random_uniform(256)/255.0 green:arc4random_uniform(256)/255.0 blue:arc4random_uniform(256)/255.0 alpha:1.0]

//球大小
#define ballWH 20
//计时器间隔
#define timerCount 1

//球拍宽度
#define boardW 100

//到多少球开闸（小球阈值）
#define maxCount 50

//球的弹性系数
#define ballE 0.8

2、私有类扩展，全局变量声明，并遵循了碰撞检测的代理协议

@interface ZQpingPangView ()<UICollisionBehaviorDelegate>

//仿真者，用来管理仿真行为
@property(nonatomic,strong) UIDynamicAnimator * animator;

//仿真重力行为
@property(nonatomic,strong) UIGravityBehavior * gra ;

//仿真碰撞行为
@property(nonatomic,strong) UICollisionBehavior * col;

//仿真元素行为
@property(nonatomic,strong)UIDynamicItemBehavior * dyib;

//小球阈值
@property(nonatomic,weak) UILabel * numLabel;
//得分栏
@property(nonatomic,weak) UILabel * scoreLabel;
//得分
@property(nonatomic,assign) NSInteger score;

//球拍
@property(nonatomic,weak) UIImageView  * board;

//用于球拍边缘检测的路径
@property(nonatomic,strong) UIBezierPath * path;

//记录小球数目的变量
@property(nonatomic,assign) NSInteger ballCount;

@end

3、在自定义View的initWithFrame中实例化仿真者以及各个仿真行为，并且将他们赋值为全局属性

 -(instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame
 {
     self= [super initWithFrame:frame];
     //给视图添加大的背景
     self.backgroundColor=[UIColor colorWithPatternImage:[UIImage imageNamed:@"BackgroundTile"]];

     //初始化小球数量为0
     self.ballCount=;

     //创建仿真者对象
     UIDynamicAnimator * animator = [[UIDynamicAnimator alloc]initWithReferenceView:self];
     self.animator =animator;

     //创建重力行为，并将其添加到仿真者对象中
     UIGravityBehavior * gra = [[UIGravityBehavior alloc]init];
     self.gra=gra;
     [self.animator addBehavior:gra];

     //创建碰撞行为，并将其添加到仿真者对象中
     UICollisionBehavior * col = [[UICollisionBehavior alloc]init];
         //将屏幕边缘碰撞检测开启（屏幕边缘是在仿真者对象中规定的）
     col.translatesReferenceBoundsIntoBoundary=YES;
     col.collisionDelegate=self;
     self.col = col;
     [self.animator addBehavior:col];

     //创建仿真元素行为(弹性和摩擦)，这里摩擦力效果不明显
     UIDynamicItemBehavior * dyib=[[UIDynamicItemBehavior alloc]init];
         //弹性
     dyib.elasticity=ballE;
         //摩擦力
     dyib.friction=;
     self.dyib=dyib;
     [self.animator addBehavior:dyib];

     //构图(生成中间的障碍物)
     [self makeMainStructure];

     // 创建计时器、让小球不断生成
     NSTimer * timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:timerCount target:self selector:@selector(makeBalls) userInfo:nil repeats:YES];
     [timer fire];

     //生成球
     [self makeBalls];

     //生成屏幕上方的两个label，显示得分和剩余小球
     [self makeTwoLabel];

     //生成接小球的拍子
     [self makeBoard];

     return self;
 }

4、生成球的方法，生成小球以后就将小球添加到各个仿真行为中去

-(void)makeBalls
{
    CGRect frame = CGRectMake(randomX, , ballWH, ballWH);
    UIImageView * ball = [[UIImageView alloc]initWithFrame:frame];
    ball.backgroundColor = randomColor;
    ball.layer.cornerRadius= ballWH*0.5;
    ball.layer.masksToBounds=YES;

    //计数器累加
    self.ballCount +=;
    [self addSubview:ball];
    //添加到各个行为中
    [self.gra addItem:ball];
    [self.col addItem:ball];
    [self.dyib addItem:ball];

    //小球达到阈值，就“倾倒”出屏幕
    if (self.ballCount==maxCount) {
        self.col.translatesReferenceBoundsIntoBoundary=NO;
        //计数器归零
        self.ballCount =;
    }
    else{
        self.col.translatesReferenceBoundsIntoBoundary=YES;
    }

    NSInteger num =maxCount - self.ballCount % maxCount;
    NSString * numStr = [NSString stringWithFormat:@"即将开闸：%ld",num];
    self.numLabel.text=numStr;

}

5、生成屏幕中的构图：能得分的箱子，障碍物，障碍点。这些障碍物的边缘都要加入到碰撞检测当中去，而不是自身加入到碰撞检测中（这样自己也会被撞飞的）

#pragma mark - 生成构图

-(void)makeMainStructure
{
    //生成中间的障碍物
    [self makeBarrier];

    //生成得分障碍物
    [self makeScoreBarrier];

}

#pragma mark - 生成得分障碍物
-(void)makeScoreBarrier
{
//得分的箱子“box1”
    UIImageView * box1 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"RedeemCode"]];
    box1.bounds=CGRectMake(, , , );
    box1.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box1];
//得分的箱子“box2”
    UIImageView * box2 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"RedeemCode"]];
    box2.bounds=CGRectMake(, , , );
    box2.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box2];    

//通过箱子的frame，创建路径对象
    UIBezierPath * path1 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box1.frame];
    UIBezierPath * path2 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box2.frame];
//通过路径 ，添加边缘碰撞检测，而不是把箱子添加进检测
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"score1" forPath:path1];
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"score2" forPath:path2];

}

#pragma mark - 生成中间不得分的障碍物
-(void)makeBarrier
{
  // 创建6个箱子当做障碍物
    UIImageView * box1 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"Box1"]];
    box1.bounds=CGRectMake(, , , );
    box1.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box1];   

    UIImageView * box2 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"Box1"]];
    box2.bounds=CGRectMake(, , , );
    box2.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box2];

    UIImageView * box3 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"AttachmentPoint_Mask"]];
    [box3 sizeToFit];
    box3.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box3];

    UIImageView * box4 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"AttachmentPoint_Mask"]];
    [box4 sizeToFit];
    box4.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box4];

    UIImageView * box5 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"AttachmentPoint_Mask"]];
    [box5 sizeToFit];
    box5.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box5];

    UIImageView * box6 = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"AttachmentPoint_Mask"]];
    [box6 sizeToFit];
    box6.center=CGPointMake(, );
    [self addSubview:box6];

//创建6个路径
    UIBezierPath * path1 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box1.frame];
    UIBezierPath * path2 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box2.frame];
    UIBezierPath * path3 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box3.frame];
    UIBezierPath * path4 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box4.frame];
    UIBezierPath * path5 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box5.frame];
    UIBezierPath * path6 = [UIBezierPath bezierPathWithRect:box6.frame];

//添加6个路径到碰撞检测
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"box1" forPath:path1];
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"box1" forPath:path2];
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"box3" forPath:path3];
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"box4" forPath:path4];
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"box5" forPath:path5];
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"box6" forPath:path6];

}

6、生成屏幕上方两个显示数据的label

-(void)makeTwoLabel
{
    //创建一个记录球数的label

    UILabel * numLabel = [[UILabel alloc]initWithFrame:CGRectMake(, , , )];
    numLabel.backgroundColor=[UIColor greenColor];
    [self addSubview:numLabel];
    self.numLabel=numLabel;
    NSString * str = [NSString stringWithFormat:@"即将开闸：%d",maxCount];
    self.numLabel.text=str;

    //创建一个记录分数的label

    self.score=;
    UILabel * scoreLabel = [[UILabel alloc]initWithFrame:CGRectMake(, , , )];
    scoreLabel.backgroundColor=[UIColor yellowColor];
    [self addSubview:scoreLabel];
    self.scoreLabel=scoreLabel;
    self.scoreLabel.text=@"得分：0";

}

7、生成球拍，这里同样也要将球拍的边缘添加进碰撞检测

-(void)makeBoard
{
    UIImageView * board = [[UIImageView alloc]initWithImage:[UIImage imageNamed:@"RedButton"]];
    board.bounds=CGRectMake(, , boardW, );
    board.center=CGPointMake(self.center.x, self.frame.size.height*0.75);
    [self addSubview:board];

//获取球拍边缘
    UIBezierPath * path = [UIBezierPath bezierPathWithRect:board.frame];
//添加碰撞检测
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"board" forPath:path];

//做全局记录
    self.board=board;
    self.path=path;

}

8、触摸响应事件：（1）更新球拍的位置，让他能够根据手指触摸移动，并且不能移动到屏幕的上半部。

　　　　　　　　（2）更新球拍的碰撞检测的边缘，时刻保持球拍可以“击打”小球。

-(void)touchesMoved:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//获取屏幕触摸点的一些数据
    //当前点
    CGPoint currentPoint = [touches.anyObject locationInView:self];
//上一刻的点
    CGPoint prePoint = [touches.anyObject previousLocationInView:self];
//便宜亮
    CGPoint offset = CGPointMake(currentPoint.x-prePoint.x, currentPoint.y-prePoint.y);
    CGFloat boardX  = self.board.center.x;
    CGFloat boardY = self.board.center.y;

//给拍子添加一个 移动上边界
    //拍子在下半部，正常移动
    if (self.board.center.y>= self.center.y) {
    boardX += offset.x;
    boardY += offset.y;
    self.board.center=CGPointMake(boardX, boardY);
    }
    else
    {
        //拍子到达边界，下一刻向下移动，则正常移动
        if (offset.y>=) {
            CGFloat boardX  = self.board.center.x;
            CGFloat boardY = self.board.center.y;
            boardX += offset.x;
            boardY += offset.y;
            self.board.center=CGPointMake(boardX, boardY);
        }
        //拍子到达边界，下一刻向上移动，则竖直方向上不可移动（不能再向上移动了）
        else{
            CGFloat boardX  = self.board.center.x;
            boardX += offset.x;
            self.board.center=CGPointMake(boardX, boardY);
        }
    }

//先移除原来的拍子的边界碰撞
    [self.col removeBoundaryWithIdentifier:@"board"];

//添加拍子新的边界碰撞

    self.path= [UIBezierPath bezierPathWithRect:self.board.frame];
    [self.col addBoundaryWithIdentifier:@"board" forPath:self.path];

}

9、重写碰撞代理方法, 实现得分。在设定障碍物的边缘碰撞检测时，都有标记了“Identifier”，所以根据这个标识，区分不同的障碍物，可以设定不同的得分

-(void)collisionBehavior:(UICollisionBehavior *)behavior beganContactForItem:(id<UIDynamicItem>)item withBoundaryIdentifier:(id<NSCopying>)identifier atPoint:(CGPoint)p
{
    NSString * str = (NSString *)identifier;
    //得5分
    if ( [str isEqualToString:@"score1"]){
        self.score += ;
    }
    //得1分
    else if([str isEqualToString:@"score2"])
    {
        self.score +=;
    }
    self.scoreLabel.text=[NSString stringWithFormat:@"得分：%ld",self.score];

}

至此，案例效果实现。

四、总结

1、UIKit动力学的引入，并不是为了替代CA或者UIView动画，在绝大多数情况下CA或者UIView动画仍然是最优方案，只有在需要引入逼真的交互设计的时候，才需要使用UIKit动力学它是作为现有交互设计和实现的一种补充。

2、使用物理仿真比较消耗性能。

3、个人感觉，物理仿真看似功能强大，还是有很多小问题以及不够灵活，比如碰撞检测的边缘添加方式不够灵活，而且容易出现小bug。拖拽和刚性附着等行为也会有小bug出现，本人功力不够，还没有很好解决。

4、本例中还遗留了一些问题，包括游戏本身交互性没有完成，只是做一个仿真行为使用的小练习，而且小球的释放问题也没处理（没有影响，就懒得弄了），球拍的击打效果，球拍的摩擦效果都没有完善，大神勿喷。。