UIView和CALayer

UIView与CALayer的关系


在iOS系统中,你能看得见摸得着的东西基本上都是UIView,比如一个按钮、一个文本标签、一个文本输入框、一个图标等等,这些都是UIView。它本身完全是由CoreAnimation来实现的。

其实UIView之所以能显示在屏幕上,完全是因为它内部的一个层。在创建UIView对象时,UIView内部会自动创建一个层(即CALayer对象),它真正的绘图部分,是由一个CALayer类来管理。UIView通过layer属性可以访问这个层。通过操作这个CALayer对象,可以很方便地调整UIView的一些界面属性,比如:阴影、圆角大小、边框宽度和颜色等。UIView可以通过addSubview:方法添加子视图,类似地,CALayer可以通过addSublayer:方法添加子层。

UIView是iOS系统中界面元素的基础,所有的界面元素都是继承自它。UIView本身更像是一个CALayer的管理器,访问它的跟绘图、跟坐标有关的属性。例如frame、bounds等,实际上内部都是在访问它所包含的CALayer的相关属性。

UIView有个重要属性layer,可以返回它的主CALayer实例。要访问层,读取UIView实例的layer属性  (CALayer *layer = myView.layer)。所有从UIView继承来的对象都继承了这个属性。这意味着你可以转换、缩放、旋转,甚至可以在Navigation bars,Tables,Text boxes等其它的View类上增加动画。

UIView可以通过subviews属性访问所有的子视图。类似地,CALayer也可以通过sublayers属性访问所有的子层。UIView可以通过superview属性访问父视图。类似地,CALayer也可以通过superlayer属性访问父层。

每个UIView都有一个层,控制着各自的内容最终被显示在屏幕上的方式。 UIView的layerClass方法,可以返回主layer所使用的类,UIView的子类可以通过重载这个方法,来让UIView使用不同的CALayer来显示。代码示例:

-  (class) layerClass {    return ([CAEAGLLayer class]);   }

上述代码使得某个UIView的子类使用GL来进行绘制。

UIView的CALayer类似UIView的子View树形结构,也可以向它的layer上添加子layer,来完成某些特殊的表示。即CALayer层是可以嵌套的。UIView的layer树形在系统内部,被维护着三份copy。分别是:

“逻辑树”:这里是代码可以操纵的;

“动画树”:是一个中间层,系统就在这一层上更改属性,进行各种渲染操作;

“显示树”,其内容就是当前正被显示在屏幕上得内容。

对比CALayer,UIView多了一个事件处理的功能。也就是说,CALayer不能处理用户的触摸事件,而UIView可以。所以如果显示出来的东西需要跟用户进行交互的话,用UIView。如果不需要跟用户进行交互,用UIView或者CALayer都可以。CALayer的性能会高一些,因为它少了事件处理的功能更加轻量级。

当UIView需要显示到屏幕上时,会调用drawRect:方法进行绘图,并且会将所有内容绘制在自己的层上,绘图完毕后,系统会将层拷贝到屏幕上,于是就完成了UIView的显示。换句话说,UIView本身不具备显示的功能,是它内部的层才有显示功能。

动画的运作:对UIView的subLayer(非主Layer)属性进行更改,系统将自动进行动画生成,动画持续时间的缺省值似乎是0.5秒。坐标系统:CALayer的坐标系统比UIView多了一anchorPoint属性,使用CGPoint结构表示,值域是0~1,是个比例值。

渲染:当更新层,改变不能立即显示在屏幕上。当所有的层都准备好时,可以调用setNeedsDisplay方法来重绘显示。[gameLayer setNeedsDisplay];

若要重绘部分屏幕区域,请使用setNeedsDisplayInRect:方法。

通过在CGRect结构的区域更新:

[gameLayer setNeedsDisplayInRect:CGRectMake(150.0,100.0,50.0,75.0)];

如果是用的Core Graphics框架来执行渲染的话,可以直接渲染Core Graphics的内容。用renderInContext:来做这个事。

[gameLayer renderInContext:UIGraphicsGetCurrentContext()];

变换:要在一个层中添加一个3D或仿射变换,可以分别设置层的transform或affineTransform属性。

characterView.layer.transform = CATransform3DMakeScale(-1.0,-1.0,1.0);

CGAffineTransform transform = CGAffineTransformMakeRotation(45.0);

backgroundView.layer.affineTransform = transform;

变形:Quartz Core的渲染能力,使二维图像可以被自由操纵,就好像是三维的。图像可以在一个三维坐标系中以任意角度被旋转,缩放和倾斜。CATransform3D的一套方法提供了一些魔术般的变换效果。

为什么CALayer中使用CGColorRef和CGImageRef这2种数据类型,而不用UIColor和UIImage?

首先,CALayer是定义在QuartzCore框架中的。CGImageRef、CGColorRef两种数据类型是定义在CoreGraphics框架中的。UIColor、UIImage是定义在UIKit框架中的。

其次,QuartzCore框架和CoreGraphics框架是可以跨平台使用的,在iOS和Mac OS X上都能使用,但是UIKit只能在iOS中使用。为了保证可移植性,QuartzCore不能使用UIImage、UIColor,只能使用CGImageRef、CGColorRef。不过很多情况下,可以通过UIKit对象的特定方法,得到CoreGraphics对象,比如UIImage的CGImage方法可以返回一个CGImageRef。

自定义层的方法1:

创建一个CALayer的子类,然后覆盖drawInContext:方法,使用Quartz2D API进行绘图。需要调用setNeedsDisplay这个方法,才会触发drawInContext:方法的调用,然后进行绘图。

自定义层的方法2:

设置CALayer的delegate,然后让delegate实现drawLayer:inContext:方法。当CALayer需要绘图时,会调用delegate的drawLayer:inContext:方法进行绘图。这里要注意的是:不能再将某个UIView设置为CALayer的delegate,因为UIView对象已经是它内部根层的delegate,再次设置为其他层的delegate就会出问题。需要调用setNeedsDisplay这个方法,才会通知delegate进行绘图。

无论采取哪种方法来自定义层,都必须调用CALayer的setNeedsDisplay方法才能正常绘图。

UIView的详细显示过程

当UIView需要显示时,它内部的层会准备好一个CGContextRef(图形上下文),然后调用delegate(这里就是UIView)的drawLayer:inContext:方法,并且传入已经准备好的CGContextRef对象。而UIView在drawLayer:inContext:方法中又会调用自己的drawRect:方法。在drawRect:中通过UIGraphicsGetCurrentContext()获取的就是由层传入的CGContextRef对象,在drawRect:中完成的所有绘图都会填入层的CGContextRef中,然后被拷贝至屏幕。


每个 UIView 内部都有一个 CALayer 在背后提供内容的绘制和显示,并且 UIView 的尺寸样式都由内部的 Layer 所提供。两者都有树状层级结构,layer 内部有 SubLayers,View 内部有 SubViews.但是 Layer 比 View 多了个AnchorPoint

在 View显示的时候,UIView 做为 Layer 的 CALayerDelegate,View 的显示内容由内部的 CALayer 的 display

CALayer 是默认修改属性支持隐式动画的,在给 UIView 的 Layer 做动画的时候,View 作为 Layer 的代理,Layer  通过 actionForLayer:forKey:向 View请求相应的 action(动画行为)

layer 内部维护着三分 layer tree,分别是 presentLayer Tree(动画树),modeLayer Tree(模型树), Render Tree (渲染树),在做 iOS动画的时候,我们修改动画的属性,在动画的其实是 Layer 的 presentLayer的属性值,而最终展示在界面上的其实是提供 View的modelLayer

两者最明显的区别是 View可以接受并处理事件,而 Layer 不可以

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