1. 动画过程中frame的变化

打印动画过程视图的frame，并且增加定时器打印视图的frame

frame.jpg

打印frame是动画结束后view和layer的frame，也就是说，执行动画后，view和layer的frame一次性修改到最终值

2. 关于modelLayer和presentionLayer

打开CALayer头文件，发现以下两个属性：

/* Returns a copy of the layer containing all properties as they were
 * at the start of the current transaction, with any active animations
 * applied. This gives a close approximation to the version of the layer
 * that is currently displayed. Returns nil if the layer has not yet
 * been committed.
 *
 * 返回一个层的副本，包含在当前事务开始时的所有属性，并应用任何活动动画。这与当前显示的层的版本非常接近。如果该层尚未提交，则返回nil。
 *
 * The effect of attempting to modify the returned layer in any way is
 * undefined.
 *
 * 试图以任何方式修改返回层的效果是未定义的。
 *
 * The `sublayers', `mask' and `superlayer' properties of the returned
 * layer return the presentation versions of these properties. This
 * carries through to read-only layer methods. E.g., calling -hitTest:
 * on the result of the -presentationLayer will query the presentation
 * values of the layer tree.
 *
 * 返回层的“子层”、“掩码”和“超层”属性返回这些属性的表示版本。这贯穿到只读层方法。例如，在-presentationLayer的结果上调用-hitTest:将查询层树的表示值。
 */

- (nullable instancetype)presentationLayer;

/* When called on the result of the -presentationLayer method, returns
 * the underlying layer with the current model values. When called on a
 * non-presentation layer, returns the receiver. The result of calling
 * this method after the transaction that produced the presentation
 * layer has completed is undefined.
 *
 * 当调用-presentationLayer方法的结果时，返回具有当前模型值的底层。在非表示层上调用时，返回接收方。在生成表示层的事务完成后调用该方法的结果是未定义的。
 */

- (instancetype)modelLayer;

这时我们打印presentationLayer，结果如下：

presentationLayer.jpg

打印结果证明presentationLayer才是动画执行时变化的视图。
动画的整个过程其实经历了三个树状结构，才显示到屏幕上：模型树-->呈现树-->渲染树

通常我们操作的是模型树。

在重绘周期后，我们会将模型树相关内容（层次结构、图形属性和动画）序列化，通过IPC传递给专门负责屏幕渲染的渲染进程。渲染进程拿到数据并反序列化出树状结构--呈现树。

这个呈现树图层实际上是模型图层的复制，但是它的属性值代表了在任何指定时刻当前外观效果。换句话说，你可以通过呈现图层的值来获取当前屏幕上真正显示出来的值。

我们可以通过CALayer的presentationLayer来访问对应的呈现树图层。

注意：呈现图层仅仅当图层首次被提交（就是首次第一次在屏幕上显示）的时候创建，所以在那之前调用-presentationLayer将会返回nil。

-modelLayer方法：在呈现树图层上调用-modelLayer将会返回它正在呈现所依赖的CALayer。通常在一个图层上调用-modelLayer会返回-self（实际上我们已经创建的原始图层就是一种数据模型）。

一个移动的图层是如何通过数据模型呈现的：

过程.png

大多数情况下，你不需要访问呈现图层，你可以通过和模型图层的交互，来让Core Animation更新显示。

两种情况下presentationLayer呈现图层会变得很有用：

• 同步动画
• 动画过程中处理用户交互

当模型树上带有动画特征是，提交到渲染进程后，渲染进程会根据动画特征，不断修改呈现树上的图层属性，并同时不断的在屏幕上渲染出来，这样我们就看到了动画。

3. 模型树与呈现树的关系比喻

在CALayer内部，它控制着两个属性presentationLayer（以下简称P）和modelLayer（以下简称M）。
P值负责显示，M只负责数据的存储和获取。
我们对layer的各种属性赋值比如frame，实际上是直接对M赋值
而P将在每一次屏幕刷新的时候回到M的状态。

比如此时M的状态是1，P的状态也是1，然后我们把M的状态改为2，那么此时P还没有过去，也就是我们看到的状态P还是1，在下一次屏幕刷新的时候，P才变为2.而我们几乎感知不到两次屏幕刷新之间的间隙，所以感觉就是我们一对M赋值，P就过去了。

P就像个瞎子，M就像是瘸子，瞎子背着瘸子，瞎子每走一步（也就是屏幕每次刷新的时候）都要去问瘸子应该怎样走（这里的走路就是绘制内容到屏幕上），瘸子没法走，只能指挥瞎子背着自己走。

重点：动画完成回到原地

可以简单的理解为：一般情况下，任何时刻P都会回到M的状态。

而当一个CAAnumation（以下简称A）加到layer上面后，A就把M从P身上挤下去了，现在P背着的是A，P同样在每次屏幕刷新的时候去问他背着的那个家伙，A就指挥它从fromValue到toValue来改变值。而动画结束后，A会自动被移除，只是P没有了指挥，就只能大喊“M你在哪”，M说我还在原地没动呢，于是P就顺声回到了M的位置。

这就是为什么动画结束后我们看到这个视图又回到了原来的位置，是因为我们看到在移动的是P，而指挥它移动的是A，M永远停在原来的位置没有动，动画结束后A被移除，P就回到了M的怀里。

动画结束后，P会回到M的状态（当然这是有前提的，因为动画已经被移除了，我们可以设置fillMode来继续影响P），但是这通常不是我们动画想要的效果。我们通常想要的是，动画结束后，视图就停留在结束的地方，并且此时我们去访问该视图的属性（也就是M的属性），也应该就是当前看到的样子。按照官方文档的描述，我们的CAAnimation动画都可以通过设置modelLayer到动画结束的状态来实现P和M的同步。

4. 动画的实现方式

iOS中，实现动画的方式主要分两大类：

• CoreAnimation动画
• 非CoreAnimation动画

CoreAnimation动画：
CoreAnimation动画，即基于事务的动画，是最常见的动画实现方式。动画执行者是专门负责渲染的渲染进程，操作的是呈现树presentationLayer。我们应该尽量使用CoreAnimation来控制动画，因为CoreAnimation是充分优化过的：

1. 更高效的绘制
   基于Layer的绘图过程中，CoreAnimation通过应该操作位图（变换、组合灯），产生的动画速度比软件操作的方式快很多。
   基于View的绘图过程中，view被改动时会触发drawRect：方法来重新绘制位图，但是这种方式需要CPU在主线程执行，比较耗时。而CoreAnimation则尽可能的操作硬件中已缓存的位图，来实现相同的效果，从而减少了资源损耗。
2. 更高效的动画
   在动画过程中，CoreAnimation会通过硬件来一帧一帧的绘制。你所做的就是指定动画的起点和终点，其他都让CoreAnimation来做。当然你也可以自定义动画参数，否则CoreAnimation会使用合适的默认值。

非CoreAnimation：
非CoreAnimation动画执行者是单签进程，操作的是模型树modelLayer。常见的有定时器动画和手势动画。定时器动画是在定时周期触发时修改模型树的图层属性；手动动画是手势事件（比如UIScrollView的didScroll）触发时修改模型树的图层属性。两者都能达到视图随着时间不断变化的效果，即实现了动画。
非CoreAnimation动画过程中实际上不断改动的是模型树，而呈现树紧紧成了模型树的复制品，状态与模型树保持一致。整个过程中，主要是CPU在主线程不断的调整图层属性、布局计算、提交数据，没有充分利用到CoreAnimation强大的动画控制功能。
以上部分关于layer的描述摘自文章链接

5. 动画过程中的点击交互

如果你想让你做动画的图层响应用户事件：
你可以使用-hitTest：方法来判断指定图层是否被触摸，这时候对呈现树图层而不是模型图层调用-hitTest：会显得更有意义，因为呈现图层代表了用户当前看到的图层位置，而不是当前动画结束之后的位置。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    
    self.button = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeCustom];
    self.button.frame = CGRectMake(0, 100, 50, 50);
    self.button.backgroundColor = [UIColor redColor];
    self.button.userInteractionEnabled = NO;
    [self.view addSubview:self.button];
    
    [UIView animateWithDuration:5 animations:^{
        self.button.frame = CGRectMake(300, 500, 50, 50);
//        NSLog(@"animate view frame %@", NSStringFromCGRect(button.frame));
//        NSLog(@"animate layer frame %@", NSStringFromCGRect(button.layer.frame));
//        NSLog(@"animate presentationLayer frame %@", NSStringFromCGRect(button.layer.presentationLayer.frame));
    }];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    CGPoint point = [touch locationInView:self.view];
    
//    // 方案一
//    if (CGRectContainsPoint(self.button.layer.presentationLayer.frame, point)) {
//        [self btnClick];
//    }
    
    // 方案二
    if ([self.button.layer.presentationLayer hitTest:point] != nil) {
        [self btnClick];
    }
}

- (void)btnClick
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}

方案一：直接使用看了CGRectContainsPoint(CGRect rect, CGPoint point)方法，该方法返回一个BOOL值，判断point是否在rect内部，刚好可以穿给presentationLayer的frame和当前点击的point。
方案二：直接使用了hitTest:(CGPoint)p方法，该方法返回一个CALayer对象，如果点击的point在其内部，返回一个layer对象。
这里还要注意一点，使用button时，需要将userInteractionEnabled设置为NO。

6. 手势识别与响应者链

image

从图中我们可以看到，在通过命中测试找到第一响应者之后，会将 UITouch 分发给 UIResponder 的 touches 系列方法，同时也会分发给手势识别系统，让这两个处理系统同时工作。
首先要注意的是，上图中蓝色部分的流程并不会只执行一次，举例来说：当我们用一根手指在一个视图上缓慢滑动时，会产生一个 UITouch 对象，这个 UITouch 对象会随着你手指的滑动，不断的更新自身，同时也不断地触发 touches 系列方法。一般来说，我们会得到如下类似的触发顺序：

touchesBegan     // 手指触摸屏幕
touchesMoved     // 手指在屏幕上移动
touchesMoved     // ...
...
touchesMoved     // ...
touchesMoved     // 手指在屏幕上移动
touchesEnded     // 手指离开屏幕

UITouch 的 gestureRecognizers 属性中的存储了在寻找第一响应者的过程中收集到的手势，而在不断触发 touches 系列方法的过程中，手势识别系统也在在不停的判断当前这个 UITouch 是否符合收集到的某个手势。
当手势识别成功： 被触摸的那个视图，也就是第一响应者会收到 touchesCancelled 的消息，并且该视图不会再收到来自该 UITouch 的 touches 事件。同时也让该 UITouch 关联的其他手势也收到 touchesCancelled，并且之后不再收到此 UITouch 的 touches 事件。这样做就实现了该识别到的手势能够独占该 UITouch。具体表现参考如下：

touchesBegan     // 手指触摸屏幕
touchesMoved     // 手指在屏幕上移动
touchesMoved     // ...
...
touchesMoved     // ...
touchesMoved     // 手指在屏幕上移动
touchesCancelled // 手势识别成功，touches 系列方法被阻断
// 现在手指💅并没有离开屏幕
// 但如果继续滑动🛹的话
// 并不会触发 touches 系列方法

当手势识别未成功： 指暂时未识别出来，不代表以后不会识别成功，不会阻断响应链。注意这里指的是未成功，并不一定是失败。在手势的内部状态中，手势大部分情况下状态是 .possible，指的是 UITouch 暂时与其不匹配，但之后可能有机会识别成功。而 .fail 是真的识别失败，指的是以目前的触摸情况来看已经不可能是这个手势了，并且在下个 runloop 会从 gestureRecognizers 中移除该手势。

下面举个简单的例子模拟一下响应链和手势的相互影响。现在用一根手指，在一个视图上触摸并滑动一段距离。下图给出了视图不带手势的情况，和带一个 UIPanGestureRecognizer 手势的情况。

image

从图中我们可以看到，当不带手势的情况下，手指按下去的时候，响应者的 touchBegan 方法会触发，随着手指的移动，touchMoved 会不断触发，当手指结束移动并抬起来的时候，touchEnded 会触发。在这个过程中，我们接收到一直是一个不断更新的 UITouch。

在该视图有添加一个 UIPanGestureRecognizer 手势的情况下，我们多了下方这一条来表示与响应链同时工作的手势识别系统，可以看到手势识别系统也是在手指按下去那一刻就开始工作的，前半段处于一直正在识别的状态。在我们拖动了很小一段距离之后（注意这时候我们的手指还没抬起）， 手势识别系统确定了该 UITouch 所做的动作是符合 UIPanGestureRecognizer 的特点的，于是给该视图的响应链发送了 touchCancelled 的信息，从而阻止这个 UITouch 继续触发这个视图的 touches 系列方法（同时也取消了别的相关手势的 touches 系列方法，图中未体现）。在这之后，被调用的只有与手势关联的 target-action 方法（也就是图中的墨绿色节点 call PanFunction）。

为了图片的美观和易读，在图片中我隐去了不少细节，在此列出：

1. 手势识别器的状态在图中未标出：
   • 手势在图中 recognizing 的橙色节点处和 recognized 棕色节点处都处于 .possible 状态
   • 手势在图中绿色节点处的状态变化是 .began -> [.changed] -> ended
2. 手势识别器不是响应者，但也有 touches 系列方法，比它所添加的视图的 touches 方法更早那么一点触发
   • 从图中也可以看出，手势那条线上的每个节点都稍靠左一些
   • 手势那条线上的橙、棕、墨绿色节点处也可以看做手势识别器的 touches 方法触发
3. 更详细的触发顺序应当如下图所示（在一个 UIView 上添加了 UIPanGestureRecognizer ，并单指在上面滑动一段距离的情况）

参考链接：
链接1
链接2
链接3
链接4