UIView Animation 动画学习总结

一、前言
二、UIView Animation
三、CALayer Animation
四、后记

一、前言

动画一直是 iOS 开发中很重要的一部分。设计良好，效果炫酷的动画往往能对用户体验的提升起到很大的作用，在这里将自己学习 iOS 动画的体会记录下来，希望能对别人有所帮助。

iOS 的动画框架，即 CoreAnimation，本身十分庞大和复杂，这里暂时分两个部分进行介绍，分别是 UIView 动画 和 CALayer 动画。

二、UIView Animation

2.1 简单动画

对于 UIView 上简单的动画，iOS 提供了很方便的函数：

animateWithDuration:animations:

第一个参数是动画的持续时间，
第二个参数是一个 block，在 animations block 中对 UIView 的属性进行调整，设置 UIView 动画结束后最终的效果，iOS 就会自动补充中间帧，形成动画。

可以更改的属性有:

frame
bounds
center
transform
alpha
backgroundColor
contentStretch

这些属性大都是 View 的基本属性，下面是一个例子，这个例子中的动画会同时改变 View 的 frame，backgroundColor 和 alpha ：

[UIView animateWithDuration:2.0 animations:^{

    myView.frame = CGRectMake(50, 200, 200, 200);

    myView.backgroundColor = [UIColor blueColor];

    myView.alpha = 0.7;

}];

其中有一个比较特殊的 transform 属性，它的类型是 CGAffineTransform，即 2D 仿射变换，这是个数学中的概念，用一个三维矩阵来表述 2D 图形的矢量变换。用 transform 属性对 View 进行：

旋转
缩放
其他自定义 2D 变换

iOS 提供了下面的函数可以创建简单的 2D 变换：

CGAffineTransformMakeScale
CGAffineTransformMakeRotation
CGAffineTransformMakeTranslation

例如下面的代码会将 View 缩小至原来的 1/4 大小：

[UIView animateWithDuration:2.0 animations:^{

    myView.transform = CGAffineTransformMakeScale(0.5, 0.5);

}];

调节参数

完整版的 animate 函数其实是这样的：

animateWithDuration:delay:options:animations:completion:

可以通过 delay 参数调节让动画延迟产生，同时还一个 options 选项可以调节动画进行的方式。可用的 options 可分为两类：

一、控制过程

例如 UIViewAnimationOptionRepeat 可以让动画反复进行， UIViewAnimationOptionAllowUserInteraction 可以让允许用户对动画进行过程中同 View 进行交互（默认是不允许的）

二、控制速度

动画的进行速度可以用速度曲线来表示（参考这里），提供的选项例如：

UIViewAnimationOptionCurveEaseIn 是先慢后快，
UIViewAnimationOptionCurveEaseOut 是先快后慢。

不同的选项直接可以通过“与”操作进行合并，同时使用，例如:

UIViewAnimationOptionRepeat | UIViewAnimationOptionAllowUserInteraction

2.2 关键帧动画

上面介绍的动画中，我们只能控制开始和结束时的效果，然后由系统补全中间的过程，有些时候我们需要自己设定若干关键帧，实现更复杂的动画效果，这时候就需要关键帧动画的支持了。下面是一个示例：

[UIView animateKeyframesWithDuration:2.0 delay:0.0 options:UIViewKeyframeAnimationOptionRepeat | UIViewKeyframeAnimationOptionAutoreverse animations:^{

    [UIView addKeyframeWithRelativeStartTime:0.0 relativeDuration:0.5 animations:^{

        self.myView.frame = CGRectMake(10, 50, 100, 100);

    }];

    [UIView addKeyframeWithRelativeStartTime: 0.5 relativeDuration:0.3 animations:^{

        self.myView.frame = CGRectMake(20, 100, 100, 100);

    }];

    [UIView addKeyframeWithRelativeStartTime:0.8 relativeDuration:0.2 animations:^{

        self.myView.transform = CGAffineTransformMakeScale(0.5, 0.5);

    }];

} completion:nil];

这个例子添加了三个关键帧，在外面的 animateKeyframesWithDuration 中我们设置了持续时间为 2.0 秒，这是真实意义上的时间，里面的 startTime 和 relativeDuration 都是相对时间。以第一个为例，startTime 为 0.0，relativeTime 为 0.5，这个动画会直接开始，持续时间为 2.0 X 0.5 = 1.0 秒，下面第二个的开始时间是 0.5，正好承接上一个结束，第三个同理，这样三个动画就变成连续的动画了。

2.3 View 的转换

iOS 还提供了两个函数，用于进行两个 View 之间通过动画换场：

transitionWithView:duration:options:animations:completion:
transitionFromView:toView:duration:options:completion:

需要注意的是，换场动画会在这两个 View 共同的父 View 上进行，在写动画之前，先要设计好 View 的继承结构。

同样，View 之间的转换也有很多选项可选，例如

UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromLeft 从左边翻转，
UIViewAnimationOptionTransitionCrossDissolve 渐变等等。

三、CALayer Animation

UIView 的动画简单易用，但是能实现的效果相对有限，上面介绍的 UIView 的几种动画方式，实际上是对底层 CALayer 动画的一种封装。直接使用 CALayer 层的动画方法可以实现更多高级的动画效果。

3.1 基本动画（CABasicAnimation）

CABasicAnimation 用于创建一个 CALayer 上的基本动画效果，下面是一个例子：

CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"position.x"];

animation.toValue = @200;

animation.duration = 0.8;

animation.repeatCount = 5;

animation.beginTime = CACurrentMediaTime() + 0.5;

animation.fillMode = kCAFillModeRemoved;

[self.myView.layer addAnimation:animation forKey:nil];

KeyPath

这里我们使用了 animationWithKeyPath 这个方法来改变 layer 的属性，可以使用的属性有很多，具体可以参考这里和这里。其中很多属性在前面介绍的 UIView 动画部分我们也看到过，进一步验证了 UIView 的动画方法是对底层 CALayer 的一种封装。

需要注意的一点是，上面我们使用了 position 属性， layer 的这个 position 属性和 View 的 frame 以及 bounds 属性都不相同，而是和 Layer 的 anchorPoint有关，可以由下面的公式计算得到：

position.x = frame.origin.x + 0.5 * bounds.size.width；

position.y = frame.origin.y + 0.5 * bounds.size.height；

关于 anchorPoint 和 position 属性的以及具体计算的原理可以参考这篇文章。

属性

·CABasicAnimation 的属性有下面几个：

beginTime
duration
fromValue
toValue
byValue
repeatCount
autoreverses
timingFunction

可以看到，其中 beginTime，duration，repeatCount 等属性和上面在 UIView 中使用到的 duration，UIViewAnimationOptionRepeat等选项是相对应的，不过这里的选项能够提供更多的扩展性。

需要注意的是 fromValue，toValue，byValue 这几个选项，支持的设置模式有下面几种：

设置 fromValue 和 toValue：从 fromValue 变化到 toValue
设置 fromValue 和 byValue：从 fromValue 变化到 fromValue + byValue
设置 byValue 和 toValue：从 toValue - byValue 变化到 toValue
设置 fromValue：从 fromValue 变化到属性当前值
设置 toValue：从属性当前值变化到 toValue
设置 byValue：从属性当前值变化到属性当前值 + toValue

看起来挺复杂，其实概括起来基本就是：如果某个值不设置，就是用这个属性当前的值。

另外，可以看到上面我们使用的:

animation.toValue = @200;

而不是直接使用 200，因为 toValue 之类的属性为 id 类型，或者像这样使用 @ 符号，或者使用：

animation.toValue = [NSNumber numberWithInt:200];

最后一个比较有意思的是 timingFunction 属性，使用这个属性可以自定义动画的运动曲线（节奏，pacing），系统提供了五种值可以选择：

kCAMediaTimingFunctionLinear 线性动画
kCAMediaTimingFunctionEaseIn 先快后慢
kCAMediaTimingFunctionEaseOut 先慢后快
kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut 先慢后快再慢
kCAMediaTimingFunctionDefault 默认，也属于中间比较快

此外，我们还可以使用 [CAMediaTimingFunction functionWithControlPoints] 方法来自定义运动曲线，这个网站提供了一个将参数调节可视化的效果，关于动画时间系统的具体介绍可以参考这篇文章。

3.2 关键帧动画（CAKeyframeAnimation）

同 UIView 中的类似，CALayer 层也提供了关键帧动画的支持，CAKeyFrameAnimation 和 CABasicAnimation 都继承自 CAPropertyAnimation，因此它有具有上面提到的那些属性，此外，CAKeyFrameAnimation 还有特有的几个属性。

values 和 keyTimes

使用 values 和 keyTimes 可以共同确定一个动画的若干关键帧，示例代码如下：

CAKeyframeAnimation *anima = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation"];//在这里@"transform.rotation"==@"transform.rotation.z"

NSValue *value1 = [NSNumber numberWithFloat:-M_PI/180*4];

NSValue *value2 = [NSNumber numberWithFloat:M_PI/180*4];

NSValue *value3 = [NSNumber numberWithFloat:-M_PI/180*4];

anima.values = @[value1,value2,value3];

// anima.keyTimes = @[@0.0, @0.5, @1.0];

anima.repeatCount = MAXFLOAT;

[_demoView.layer addAnimation:anima forKey:@"shakeAnimation"];

可以看到上面这个动画共有三个关键帧，如果没有指定 keyTimes 则各个关键帧会平分整个动画的时间(duration)。

path

使用 path 属性可以设置一个动画的运动路径，注意 path 只对 CALayer 的 anchorPoint 和position 属性起作用，另外如果你设置了 path ，那么 values 将被忽略。

CAKeyframeAnimation *anima = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"position"];

UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(SCREEN_WIDTH/2-100, SCREEN_HEIGHT/2-100, 200, 200)];

anima.path = path.CGPath;

anima.duration = 2.0f;

[_demoView.layer addAnimation:anima forKey:@"pathAnimation"];

3.3 动画组（CAAnimationGroup)

组动画可以将一组动画组合在一起，所有动画对象可以同时运行，示例代码如下：

CAAnimationGroup *group = [[CAAnimationGroup alloc] init];

//1.基础动画一

CABasicAnimation *animationOne = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.scale"];

animationOne.toValue = @2.0;

animationOne.duration = 1.0;

//2.基础动画二

CABasicAnimation *animationTwo = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"position.x"];

animationTwo.toValue = @400;

animationTwo.duration = 1.0;

[group setAnimations:@[animationOne, animationTwo]];

[self.myView.layer addAnimation:group forKey:nil];

需要注意的是，一个 group 组内的某个动画的持续时间（duration），如果超过了整个组的动画持续时间，那么多出的动画时间将不会被展示。例如一个 group 的持续时间是 5s，而组内一个动画持续时间为 10s ，那么这个 10s 的动画只会展示前 5s 。

3.4 切换动画（CATransition）

CATransition 可以用于 View 或 ViewController 直接的换场动画：

self.myView.backgroundColor = [UIColor blueColor];

CATransition *trans = [CATransition animation];

trans.duration = 1.0;

trans.type = @"push";

[self.myView.layer addAnimation:trans forKey:nil];

// 这句放在下面也可以

// self.myView.backgroundColor = [UIColor blueColor];

为什么改变颜色放在前后都可以呢？具体的解释可以参考 SO 上的这个回答。简单来说就是动画和绘制之间并不冲突。

四、后记

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