iOS动画-CALayer隐式动画原理与特性

Core Animation的一个非常显著的特性是就是实现动画，而且它支持隐式动画和显式动画两种形式，本篇我们主要从隐式动画说起；

本篇主要内容：
1.何为隐式动画
2.隐式动画原理-事务与图层行为
3.隐式动画的关闭与显示
4.隐式动画自定义图层行为

一、何为隐式动画？

Core Animation是基于这样的一个假设：屏幕上的任何东西都可以(或者可能)做动画，它并不需要手动打开，反而是需要我们明确的关闭，否则动画会一直存在。所谓隐式动画，其实是指我们可以在不设定任何动画类型的情况下，仅仅改变CALayer的一个可做动画的属性，就能实现动画效果。
这听起来似乎不太真实，我们可以通过下面的代码来验证，使用随机色修改了CALayer的背景色：

@interface TestLayerAnimationVC ()
@property (nonatomic,strong) CALayer *colorLayer;
@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    _colorLayer = [[CALayer alloc] init];
    _colorLayer.frame = CGRectMake(30, 30, kDeviceWidth - 60, 60);
    [self.view.layer addSublayer:_colorLayer];
}

- (IBAction)changeColor:(UIButton *)sender{
    CGFloat red = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat green = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat blue = arc4random() % 255 / 255.0;
    UIColor *randomColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1];
    
    _colorLayer.backgroundColor = randomColor.CGColor;
}

效果图如下：


测试隐式动画.gif

经过测试，我们会发现每次设置的颜色并不是立刻在屏幕上跳变出来，相反，它是从先前的值平滑过渡到新的值，这一切都是默认行为，你不需要做额外的操作，这就是隐式动画。

二、隐式动画的原理

当我们改变一个CALayer属性时，Core Animation是如何判断动画类型和持续时间呢？实际上动画执行的时间取决于当前事务的设置，动画类型则取决于图层行为。

1.事务

事务，其实是Core Animation用来包含一系列属性动画集合的机制，通过指定事务来改变图层的可动画属性，这些变化都不是立刻发生变化的，而是在事务被提交的时候才启动一个动画过渡到新值。任何可以做动画的图层属性都会被添加到栈顶的事务。

事务是通过CATransaction类来做管理，它没有属性或者实例方法，而且也不能通过alloc和init去创建它，它的常用操作如下：

//1.动画属性的入栈
+ (void)begin;

//2.动画属性出栈
+ (void)commit;

//3.设置当前事务的动画时间
+ (void)setAnimationDuration:(CFTimeInterval)dur;

//4.获取当前事务的动画时间
+ (CFTimeInterval)animationDuration;

//5.在动画结束时提供一个完成的动作
+ (void)setCompletionBlock:(nullable void (^)(void))block;

现在再来考虑隐式动画，其实是Core Animation在每个RunLoop周期中会自动开始一次新的事务，即使你不显式的使用[CATranscation begin]开始一次事务，任何在一次RunLoop运行时循环中属性的改变都会被集中起来，执行默认0.25秒的动画。
现在，我们就通过事务来设置动画做一个验证，代码如下：

- (IBAction)changeColor:(UIButton *)sender{
    [CATransaction begin];  //入栈
    //1.设置动画执行时间
    [CATransaction setAnimationDuration:3];
    //2.设置动画执行完毕后的操作：颜色渐变之后再旋转90度
    [CATransaction setCompletionBlock:^{
        CGAffineTransform transform = self.colorLayer.affineTransform;
        transform  = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2);
        self.colorLayer.affineTransform = transform;
    }];
    
    CGFloat red = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat green = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat blue = arc4random() % 255 / 255.0;
    UIColor *randomColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1];
    _colorLayer.backgroundColor = randomColor.CGColor;
    [CATransaction commit];  //出栈
}

效果图如下：


测试隐式动画事务.gif

可以看到，CALayer颜色的渐变动画已经变为了3秒，而旋转动画由于是默认事务变化，仍然以0.25秒快速执行。

2.图层行为

我们上述的实验对象是一个独立图层，如果直接对UIView或者CALayer关联的图层layer改变动画属性，这样是没有隐式动画效果的，这说明虽然Core Animation对所有的CALayer动画属性设置了隐式动画，但UIView把它关联的图层的这个特性给关闭了。
为了更好的理解中一点，我们需要知道隐式动画是如何实现的：
我们把改变属性时CALayer自动执行的动画称作行为，当CALayer的属性被修改时，它会调用-actionForKey:方法传递属性名称，我们可以找到这个方法的具体说明如下：

/* Returns the action object associated with the event named by the
 * string 'event'. The default implementation searches for an action
 * object in the following places:
 *
 * 1. if defined, call the delegate method -actionForLayer:forKey:
 * 2. look in the layer's `actions' dictionary
 * 3. look in any `actions' dictionaries in the `style' hierarchy
 * 4. call +defaultActionForKey: on the layer's class
 *
 * If any of these steps results in a non-nil action object, the
 * following steps are ignored. If the final result is an instance of
 * NSNull, it is converted to `nil'. */

- (nullable id<CAAction>)actionForKey:(NSString *)event;

翻译过来大概就是说：

  1. 图层会首先检测它是否有委托，并且是否实现CALayerDelegate协议指定的-actionForLayer:forKey方法；如果有，就直接调用并返回结果。
  2. 如果没有委托或者委托没有实现-actionForLayer:forKey方法，图层将会检查包含属性名称对应行为映射的actions字典
  3. 如果actions字典没有包含对应的属性，图层接着在它的style字典里搜索属性名.
  4. 最后，如果在style也找不到对应的行为，那么图层将会直接调用定义了每个属性的标准行为的+defaultActionForKey:方法

从流程上分析来看，经过一次完整的搜索动画之后，-actionForKey:要么返回空(这种情况不会有动画发生)，要么返回遵循CAAction协议的对象(CALayer拿这个结果去对先前和当前的值做动画)。现在我们再来考虑UIKit是如何禁用隐式动画的：
每个UIView对它关联的图层都遵循了CALayerDelegate协议，并且实现了-actionForLayer:forKey方法。当不在一个动画块中修改动画属性时，UIView对所有图层行为都返回了nil，但是在动画Block范围就返回了非空值，下面通过一段代码来验证：

@interface TestLayerAnimationVC ()

@property (nonatomic,weak)IBOutlet UIView *layerView;

@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
   //测试图层行为：UIKit默认关闭了自身关联图层的隐式动画
    NSLog(@"OutSide:%@",[self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
   
    [UIView beginAnimations:nil context:nil];
    NSLog(@"InSide:%@",[self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
    [UIView commitAnimations];
}

//打印：
OutSide:<null>
InSide:<CABasicAnimation: 0x600001703100>

由此得出结论：当属性在动画块之外发生变化，UIView直接通过返回nil来禁用隐式动画。但是如果在动画块范围内，UIView则会根据动画具体类型返回响应的属性，

三、关闭和开启隐式动画

当然，返回nil并不是禁用隐式动画的唯一方法，CATransaction也为我们提供了具体的方法，可以用来对所有属性打开或者关闭隐式动画，方法如下：

+ (void)setDisableActions:(BOOL)flag;

UIView关联的图层禁用了隐式动画，那么对这种图层做动画的方法有有了以下几种方式：

  1. 使用UIView的动画函数(而不是依赖CATransaction)
  2. 继承UIView，并覆盖-actionforLayer:forkey:方法
  3. 直接创建显式动画

其实，对于单独存在的图层，我们也可以通过实现图层的-actionforLayer:forkey:方法，或者提供一个actions字典来控制隐式动画

四、自定义图层行为

通过对事务和图层行为的了解，我们可以这样思考，图层行为其实是被Core Animation隐式调用的显式动画对象。我们可以发现改变隐式动画的这种图层行为有两种方式：
1.给layer设置自定义的actions字典
2.实现委托代理，返回遵循CAAction协议的动画对象
现在，我们尝试使用第一种方法来自定义图层行为，这里用到的是一个推进过渡的动画(也是遵循了CAAction的动画类)，具体的代码如下：

@interface TestLayerAnimationVC ()
@property (nonatomic,strong) CALayer *colorLayer;
@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    _colorLayer = [[CALayer alloc] init];
    _colorLayer.frame = CGRectMake(30, 30, kDeviceWidth - 60, 60);
    _colorLayer.backgroundColor = [UIColor orangeColor].CGColor;
    //自定义动画对象
    CATransition *transition = [CATransition animation];
    transition.type = kCATransitionPush;
    transition.subtype = kCATransitionFromLeft;
    _colorLayer.actions = @{@"backgroundColor":transition};
    [self.view.layer addSublayer:_colorLayer];
}

- (IBAction)changeColor:(UIButton *)sender{
    CGFloat red = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat green = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat blue = arc4random() % 255 / 255.0;
    UIColor *randomColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1];
    _colorLayer.backgroundColor = randomColor.CGColor;
}

效果图如下：


测试隐式动画-自定义图层行为.gif

经测试，我们会看到colorLayer将会以从左到右推进过渡的形式改变色值；我们通过给layer设置自定义的actions字典实现了自定义的图层行为；

---End---
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