iOS CoreAnimation详解(一) 有关Layer的动画

以前由于项目需要也写了一些动画，但是知识不系统，很散。这段时间趁着项目完成的空袭，来跟着大神的脚步系统的总结一下iOS中Core Animation的知识点。

原博客地址:http://blog.csdn.net/column/details/huangwenchen-ios-sdk.html

本文主要从CoreAnimation的Layer角度来讲解动画，我想从CALayer的角度更好理解，后续还会有第二篇从UIKIt的UIView角度来讲解动画，第三篇讲解UIDynamicAnimation，第三篇我会讲到UIViewController切换时候的动画。

本文主要涵盖四个部分

1.基础动画会讲到时间函数和一些关键的属性

2.基于关键帧的动画讲到沿着指定路径运行的动画

3.动画组多个动画组合到一起形成复杂的动画

4.简单讲一讲有关动画的代理

一为什么要设计动画

动画提供了一个渐变的方式来表达变化，使用动画可以避免各种动画突变，造成用户困惑。

iOS中，使用CoreAnimation只要指定始末状态或者关键帧状态，CoreAnimation会高效的为我们创建补间动画。

二从CALayer的角度来看三种动画

首先不熟悉CALayer的同学看看前两篇的CALayer的内容，这是CoreAnimation的基础。这里我重复的介绍两种CALayer的Tree。
Presentation Tree－对应在动画的过程中，CALayer的属性
Model Tree－对应CALayer的实际属性。
通过使用 -[CALayer presentationLayer] 和 -[CALayer modelLayer]可以访问两种Tree
动画的过程实际上是修改Presentation Tree

2.1 基础的动画 CABasicAnimation

属性说明

动画过程说明

随着动画的进行，在长度为duration的持续时间内，keyPath相应属性的值从fromValue渐渐地变为toValue。

keyPath内容是CALayer的可动画Animatable属性。

如果fillMode = kCAFillModeForwards同时removedOnComletion = NO，那么在动画执行完毕后，图层会保持显示动画执行后的状态。但在实质上，图层的属性值还是动画执行前的初始值，并没有真正被改变。

CAKeyframeAnimation——关键帧动画

关键帧动画，也是CAPropertyAnimation的子类，与CABasicAnimation的区别是：

CABasicAnimation只能从一个数值（fromValue）变到另一个数值（toValue），而CAKeyframeAnimation会使用一个NSArray保存这些数值
CABasicAnimation可看做是只有2个关键帧的CAKeyframeAnimation

属性说明：

CAAnimationGroup——动画组

动画组，是CAAnimation的子类，可以保存一组动画对象，将CAAnimationGroup对象加入层后，组中所有动画对象可以同时并发运行。

默认情况下，一组动画对象是同时运行的，也可以通过设置动画对象的beginTime属性来更改动画的开始时间。

属性说明：

第一个简单的动画，我希望imageview向右移动100的距离，移动方式easeInOut（加速开始，减速结束）。

代码如下,通常有两种方式来影响动画

CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position.x";//KVC的方式来访问属性
    animation.fromValue = @(self.imageView.layer.position.x);//该属性开始的值
    animation.toValue = @(self.imageView.layer.position.x + 100);//该属性的结束值
    animation.duration = 1;//完成一次动画需要的时间
    //设置动画进行的方式
    animation.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseOut];
    [self.imageView.layer addAnimation:animation forKey:@"basic"];

通过fromValue和toValue是一种方式，当然也可以通过byValue的方式，byValue在初值上加上byValue的变化，通过以下代码也可以实现上述动画

    CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position.x";//KVC的方式来访问属性
//    animation.fromValue = @(self.imageView.layer.position.x);//该属性开始的值
//    animation.toValue = @(self.imageView.layer.position.x + 100);//该属性的结束值
    animation.byValue = @(100);
    animation.duration = 1;//完成一次动画需要的时间
    //设置动画进行的方式
    animation.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseOut];
    [self.imageView.layer addAnimation:animation forKey:@"basic"];

但是，结束后会发现，imageview又恢复到原处。这是因为在动画的过程中，我们修改的是Presentation Tree，并没有实际修改CALayer的属性。想要让动画停在结束的位置，通常有两种方式，

（1）修改属性
代码如下

CABasicAnimation * animation = [CABasicAnimation animation];  
  animation.keyPath = @"position.x";  
  animation.fromValue = @(self.imageview.layer.position.x);  
  animation.toValue = @(self.imageview.layer.position.x + 100);  
  animation.duration = 1;  
  animation.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];  
  [self.imageview.layer addAnimation:animation forKey:@"basic"];  
  self.imageview.layer.position = CGPointMake(self.imageview.layer.position.x+100, self.imageview.layer.position.y);

（2）设置让动画停在结束的位置

CABasicAnimation * animation = [CABasicAnimation animation];  
    animation.keyPath = @"position.x";  
    animation.fromValue = @(self.imageview.layer.position.x);  
    animation.toValue = @(self.imageview.layer.position.x + 100);  
    animation.duration = 1;  
    animation.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];  
    animation.removedOnCompletion = NO;//动画结束了禁止删除  
    animation.fillMode = kCAFillModeForwards;//停在动画结束处  
    [self.imageview.layer addAnimation:animation forKey:@"basic"];

一般采用前者，因为动画往往的结束是实际的属性的改变。

这里再讲解下时间函数
时间函数决定了动画如何执行，时间函数决定了动画的数学模型，比如速度速度最好不要有突变，系统提供的时间函数有以下几种

NSString *constkCAMediaTimingFunctionLinear;线性
NSString *constkCAMediaTimingFunctionEaseIn;加速进入
NSString *constkCAMediaTimingFunctionEaseOut;减速停止
NSString*constkCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut;加速进入减速停止，这个是常用的
NSString *constkCAMediaTimingFunctionDefault;默认
当然，时间函数支持自定义，用如下函数
functionWithControlPoints::::
这个函数的4个点决定了一个三维的贝塞尔曲线来决定时间函数。这里不深入讲解了。
最后，这一点尤为重要，就是在传递CAAnimation的对象或者子类给Layer的时候，传递的是copy

2.2 基于关键帧的动画
以下是一个基于关键帧创建的抖动的动画，采用在时间点对应的位置来创建动画

CAKeyframeAnimation * animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position.x";
    NSInteger initalPositionX = self.imageView.layer.position.x;
    animation.values = @[@(initalPositionX),
                         @(initalPositionX + 10),
                         @(initalPositionX - 10),
                         @(initalPositionX + 10),
                         @(initalPositionX)];
    animation.keyTimes = @[
                           @(0),
                           @(1/6.0),
                           @(3/6.0),
                           @(5/6.0),
                           @(1)];
    [self.imageView.layer addAnimation:animation forKey:@"keyFrame"];

当然，基于关键帧的动画支持沿着路径运动，可以设置时间函数来决定运动的方式
例如以下创建一个比较复杂的运动,首先移动到（200，200），然后沿着以该点为圆心，逆时针旋转半圈，最后停在结束的位置。
动画的过程中，imageview沿着路径转动

CAKeyframeAnimation * animation = [CAKeyframeAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position";
    //Create Path
    CGMutablePathRef mutablepath = CGPathCreateMutable();
    CGPathMoveToPoint(mutablepath, nil,self.imageView.layer.position.x, self.imageView.layer.position.y);
    CGPathAddLineToPoint(mutablepath,nil,200,200);
    CGPathAddArc(mutablepath, nil,200,200,100,0,M_PI,YES);
    //set path
    animation.path = mutablepath;
    animation.duration = 4.0;
    animation.rotationMode = kCAAnimationRotateAuto;
    animation.removedOnCompletion = NO;//动画结束了禁止删除
    animation.fillMode = kCAFillModeForwards;//停在动画结束处
    [self.imageView.layer addAnimation:animation forKey:@"PathAnimation"];

2.3 动画组
所谓，动画组就是把几个动画组合到一起，然后一起执行，通常复杂的动画都是由动画组来实现的。
举个例子：沿着上个例子的路径运动，运动的同时透明度渐变。

CAKeyframeAnimation * pathAnimation = [CAKeyframeAnimation animation];  
  pathAnimation.keyPath = @"position";  
  //Create Path  
  CGMutablePathRef mutablepath = CGPathCreateMutable();  
  CGPathMoveToPoint(mutablepath, nil,self.imageview.layer.position.x, self.imageview.layer.position.y);  
  CGPathAddLineToPoint(mutablepath,nil,200,200);  
  CGPathAddArc(mutablepath, nil,200,200,100,0,M_PI,YES);  
  //set path  
  pathAnimation.path = mutablepath;  
  pathAnimation.rotationMode = kCAAnimationRotateAuto;  
  [self.imageview.layer addAnimation:pathAnimation forKey:@"PathAnimation"];  
    
  //透明度变化  
  CAKeyframeAnimation * opacityAnimation = [CAKeyframeAnimation animation];  
  opacityAnimation.keyPath = @"opacity";  
  opacityAnimation.values = @[@(1.0),  
                       @(0.5),  
                       @(0.0),  
                       @(0.5),  
                       @(1.0)];  
  opacityAnimation.calculationMode = kCAAnimationPaced;  
  [self.imageview.layer addAnimation:opacityAnimation forKey:@"OpacityAnination"];  
  //配置动画组  
  CAAnimationGroup * animationGroup = [[CAAnimationGroup alloc] init];  
  animationGroup.animations = @[pathAnimation,opacityAnimation];  
  animationGroup.duration = 4.0;  
  animationGroup.removedOnCompletion = NO;  
  animationGroup.fillMode = kCAFillModeBackwards;  
  [self.imageview.layer addAnimation:animationGroup forKey:@"GroupAnimation"];

（三）动画的代理
通过设置代理可以监听动画开始和结束的事件
通过设置delegate，来监听两个函数
animationDidStart:(CAAnimation *)anim
animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag
这里的flag判断动画是否执行完毕

4.付coreAnimation中的keyPath 属性

CAAnimation——简介

是所有动画对象的父类，负责控制动画的持续时间和速度，是个抽象类，不能直接使用，应该使用它具体的子类。

基本属性说明

fillMode 属性设置

kCAFillModeRemoved 这个是默认值，也就是说当动画开始前和动画结束后，动画对layer都没有影响，动画结束后，layer会恢复到之前的状态

kCAFillModeForwards 当动画结束后，layer会一直保持着动画最后的状态

kCAFillModeBackwards 在动画开始前，只需要将动画加入了一个layer，layer便立即进入动画的初始状态并等待动画开始。

kCAFillModeBoth 这个其实就是上面两个的合成.动画加入后开始之前，layer便处于动画初始状态，动画结束后layer保持动画最后的状态

CALayer上动画的暂停和恢复

#pragma mark 暂停CALayer的动画
-(void)pauseLayer:(CALayer*)layer
{
    CFTimeInterval pausedTime = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];

    // 让CALayer的时间停止走动
      layer.speed = 0.0;
    // 让CALayer的时间停留在pausedTime这个时刻
    layer.timeOffset = pausedTime;
}

#pragma mark 恢复CALayer的动画
-(void)resumeLayer:(CALayer*)layer
{
    CFTimeInterval pausedTime = layer.timeOffset;
    // 1. 让CALayer的时间继续行走
      layer.speed = 1.0;
    // 2. 取消上次记录的停留时刻
      layer.timeOffset = 0.0;
    // 3. 取消上次设置的时间
      layer.beginTime = 0.0;
    // 4. 计算暂停的时间(这里也可以用CACurrentMediaTime()-pausedTime)
    CFTimeInterval timeSincePause = [layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil] - pausedTime;
    // 5. 设置相对于父坐标系的开始时间(往后退timeSincePause)
      layer.beginTime = timeSincePause;
}