iOS Core Animation - Advanced Techniques-学习笔记（四）

经过之前学习，对于Core Animation除了动画外的特性有了一些了解。本篇开始，涉及到了框架最主要特性动画的相关知识

隐式动画

事务

Core Animation基于一个假设构建，屏幕上的任何东西都可以（或可能）做动画。动画不需要手动打开，但是要明确关闭，否则会一直存在

这里会有一个问题，为什么更改UIView的属性，不会产生任何动画效果，若有需要必须用animation块包裹呢
对于CALayer属性更改不需要特意开启动画效果，例如创建一个色块，然后随机改变它的颜色，你会发现图层的颜色是平滑过渡的，而不是跳变，这个过程的持续时间是0.25s

因为我们并未指定特定的动画类型即可实现动画效果，所以叫隐式动画。隐式动画执行时间、执行内容等由CATransaction类进行管理，这个类不能实例化，但可以用+begin和+commit控制入栈和出栈
每一次Runloop周期，Core Animation都会开始一次新的CATransaction，即使不显示使用+begin入栈，在任何一次的Runloop循环中，属性的改变都会被集中起来，做一次animationDuration时间的动画

注意：若使用+setAnimationDuration:方法来修改时间，最好压入一个新的Transaction，再修改时间，因为在当前事务的时间可能会导致同一时刻别的动画（屏幕旋转）时长被修改
回到之前的问题，UIView默认关闭了隐式动画，但提供了+animateWithDuration:animations:事务块，这和我们对新建事务出入栈的写法是不是类似呢。其实他们是在做一样的事
UIView在动画块结束时允许提供一个完成动作，它的实现原理，其实就是使用了事务的+setCompletionBlock:方法

图层行为

首先明确一个概念，我们把改变属性时CALayer自动应用的动画称作行为。我们知道UIView对于视图属性的修改，是即时响应的，也就是说UIKit禁用了关联图层的隐式动画，要了解UIKit怎么禁用的需要知道隐式动画的实现，实质上是以下几个步骤
- 图层检查CALayerDelegate协议是否实现了-actionForLayer:forKey方法，如果设置了则直接返回结果
- 如果没有实现协议或是-actionForLayer:forKey方法，图层继续检查包含属性名称对应行为的映射字典actions
- 如果actions字典没有包含对应的行为，图层会接着在它的style字典搜索属性名
- 如果style字典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方法-defaultActionForKey:
通过以上几个Core Animation响应行为的流程，我们可以发现，隐式动画实际上是通过框架定义的标准行为方法-defaultActionForKey:返回实现的
UIView对实现了对应关联图层的CALayerDelegate协议，如果属性变化不在动画块中，则UIView对所有图层行为返回了nil
禁用隐式动画还有一个方法，是使用事务类CATransacition的+setDisableActions:方法

总结：

UIView关联的图层禁用了隐式动画，对这种图层做动画的唯一办法就是使用UIView的动画函数（而不是依赖CATransaction），或者继承UIView，并覆盖-actionForLayer:forKey:方法，或者直接创建一个显式动画
对于单独存在的图层，我们可以通过实现图层的-actionForLayer:forKey:委托方法，或者提供一个actions字典来控制隐式动画

视觉呈现模型

有经验的开发者可能接触过类似MVVM模型的Vue框架，当你在VM更改了M属性后，视图层会立即回应你的修改。回到CALayer，它的属性行为其实略微有些奇怪，当你改变一个图层的属性时，视图上并没有立即生效（可以自己打一个断点实验），而是一段时间后，通过渐变更新。

通过之前的学习，我们现在可以容易的理解CALayer对属性渲染的流程，在更改属性后，runloop的下一个周期，会触发新的事务CATransaction，并查找这个属性的动画行为，如果未查到指定动画行为，则通过-defaultActionForKey:方法执行默认行为
其实，这就是一个微型的MVC模型，Core Animation扮演了一个控制器的角色，负责图层行为和事务设置去不断更新视图
在iOS中，屏幕每秒钟重绘60次（60fps）。如果动画时长比60分之一秒要长，Core Animation就需要在设置一次新值和新值生效之间，对屏幕上的图层进行重新组织。这意味着CALayer除了“真实”值（就是设置的值）之外，必须要知道当前显示在屏幕上的属性值的记录。presentationLayer记录了呈现图层的外观，可以通过这个属性获取屏幕上显示的真实值

多数情况，我们不用访问呈现图层，但例如如果你想要知道，用户的触摸行为是否作用在运动中的图层，这时呈现图层会很有用
书中有一个例子，有一个矩形图层，当我们点击图层时改变颜色，当点击图层外侧时移动图层

- (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];
    //create a red layer
    self.colorLayer = [CALayer layer];
    self.colorLayer.frame = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    self.colorLayer.position = CGPointMake(self.view.bounds.size.width / 2, self.view.bounds.size.height / 2);
    self.colorLayer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
    [self.view.layer addSublayer:self.colorLayer];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    //get the touch point
    CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self.view];
    //check if we've tapped the moving layer
    if ([self.colorLayer.presentationLayer hitTest:point]) {
        //randomize the layer background color
        CGFloat red = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
        CGFloat green = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
        CGFloat blue = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
        self.colorLayer.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0].CGColor;
    } else {
        //otherwise (slowly) move the layer to new position
        [CATransaction begin];
        [CATransaction setAnimationDuration:4.0];
        self.colorLayer.position = point;
        [CATransaction commit];
    }
}

显式动画

CAAnimation是所有动画类的抽象父类，他提供了动画类的工厂方法，以及动画类所需协议。具体的动画行为我们需要实例化他的子类

CAPropertyAnimation
- CABasicAnimation
- CAKeyframeAnimation
CAAnimationGroup
CATransition

CAPropertyAnimation - 属性动画

属性动画通过指定CALayer的可动画属性名称赋值给keyPath属性，并设置相应的初始值和结束值，以达到动画效果。我们不用关心动画中的渲染实现，《熟练的艺术家》会帮我们完成动画流程渲染
additive 如果这个属性为YES，则动画所指定值以添加的方式计算并得到一个新的值，仿射变化也会适用
cumulative 下一次动画是否接着上一次动画，默认为NO

CABasicAnimation - 基本动画

基本动画的实现非常简单，他定义三个状态值属性，控制动画前和动画后CALayerkeyPath属性的状态
- fromValue：keyPath相应属性的初始值
- toValue：keyPath相应属性的结束值
- byValue：keyPath相应属性的相对值
下面代码描述了使用基本动画改变图层背景色

- (IBAction)changeColor
{
    //create a new random color
    CGFloat red = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
    CGFloat green = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
    CGFloat blue = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
    UIColor *color = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0];
    //create a basic animation
    CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
    animation.keyPath = @"backgroundColor";
    animation.toValue = (__bridge id)color.CGColor;
    animation.delegate = self;
    //apply animation to layer
    [self.colorLayer addAnimation:animation forKey:nil];
}

上述代码，在fillMode=kCAFillModeForwards及removedOnComletion=NO时，图层会保持动画执行后的状态，但是不要被视图渲染结果所欺骗，图层的属性值还是动画执行前的初始值，所以，我们在代码中还要实现CAAnimationDelegate的代理方法，更改图层的属性值

- (void)animationDidStop:(CABasicAnimation *)anim finished:(BOOL)flag
{
    //set the backgroundColor property to match animation toValue
    [CATransaction begin];
    [CATransaction setDisableActions:YES];
    self.colorLayer.backgroundColor = (__bridge CGColorRef)anim.toValue;
    [CATransaction commit];
}

这里我们要禁用当前隐式动画事务，不然赋值最终值还要再被隐式动画再渲染一遍

不得不承认，显示地给图层添加CABasicAnimation动画，相较于直接添加隐式动画，只能说费力不讨好

CAKeyframeAnimation - 关键帧动画

关键帧动画依然作用于CALayer单一的一个属性，但他不限制于设置一个起始和结束的值，而是可以根据一连串随意的值来做动画。你只需要提供显著表现的帧值，Core Animation会在每帧之间平滑插入过度表现
一段简单的代码，表现了图层背景色在指定一系列颜色的变化

- (IBAction)changeColor
{
    //create a keyframe animation
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"backgroundColor";
    animation.duration = 2.0;
    animation.values = @[
                         (__bridge id)[UIColor blueColor].CGColor,
                         (__bridge id)[UIColor redColor].CGColor,
                         (__bridge id)[UIColor greenColor].CGColor,
                         (__bridge id)[UIColor blueColor].CGColor ];
    //apply animation to layer
    [self.colorLayer addAnimation:animation forKey:nil];
}

但用数组来描述动画的行为并不直观，所以关键帧动画有另外一种方式指定动画，就是使用path属性，它是CGPath类型，我们可以使用Core Graphics来绘制运动轨迹，但使用UIBezierPath类来绘制动画会更加简单

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //create a path
    ...
    //create the keyframe animation
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position";
    animation.duration = 4.0;
    animation.path = bezierPath.CGPath;
    animation.rotationMode = kCAAnimationRotateAuto;
    [shipLayer addAnimation:animation forKey:nil];
}

注意这里指定了rotationMode旋转模板为自动，这样图层会根据曲线切线自动旋转

CAAnimationGroup - 动画组

属性动画仅作用于单一属性的变化，CAAnimationGroup可以将这些动画组合在一起，变成复合动画
可以使用animations属性，数组内的所有动画对象都是并发进行的
可以通过设置数组内动画对象的beginTime属性改变开始时间

CATransition - 过渡动画

属性动画只能对图层的可动画属性起作用，所以如果要动态改变（如图片）不能动画的属性，或者移除添加图层，属性动画将会失效
过渡动画可以影响不能动画的属性，他首先展示之前的图层外观，然后通过指定的交换方式（type），平滑过渡到新的外观
过渡动画通过type来定以动画效果，他是一个NSString类型
- fade - kCATransitionFade 平滑淡化过渡(不支持过渡方向)
- moveIn - kCATransitionMoveIn 新视图移到旧视图上面
- push - kCATransitionPush 新视图把旧视图推出
- reveal - kCATransitionReveal 将旧视图移开显示下面的旧视图
- cube 立方体翻滚效果
- oglFlip 上下左右翻转效果
- suckEffect 收缩效果，如一块布被抽走(不支持过渡方向)
- rippleEffect 滴水效果(不支持过渡方向)
- pageCurl 向上翻页效果
- pageUnCurl 向下翻页效果
- cameraIrisHollowOpen 相机镜头打开效果(不支持过渡方向)
- cameraIrisHollowClose 相机镜头关上效果(不支持过渡方向)
subtype属性指定动画的方向
- kCATransitionFromRight
- kCATransitionFromLeft
- kCATransitionFromTop
- kCATransitionFromBottom
startProgress动画起点(在整体动画的百分比)
endProgress动画终点(在整体动画的百分比)
一个实例，切换UITabBarController标签时淡入淡出动画

- (void)tabBarController:(UITabBarController *)tabBarController didSelectViewController:(UIViewController *)viewController
{
    //set up crossfade transition
    CATransition *transition = [CATransition animation];
    transition.type = kCATransitionFade;
    //apply transition to tab bar controller's view
    [self.tabBarController.view.layer addAnimation:transition forKey:nil];
}