按照我的意思去做，而不是我說的。 -- 埃德娜，辛普森

我們在第一部分討論了Core Animation除了動畫之外可以做到的任何事情。但是動畫是Core Animation庫一個非常顯著的特性。

這一章我們來看看它是怎么做到的。具體來說，我們先來討論框架自動完成的隱式動畫（除非你明確禁用了這個功能）。

推薦閱讀：iOS開發(fā)——BAT面試題合集（持續(xù)更新中）

事務(wù)

Core Animation基于一個假設(shè)，說屏幕上的任何東西都可以（或者可能）做動畫。動畫并不需要你在Core Animation中手動打開，相反需要明確地關(guān)閉，否則他會一直存在。

當你改變CALayer的一個可做動畫的屬性，它并不能立刻在屏幕上體現(xiàn)出來。相反，它是從先前的值平滑過渡到新的值。這一切都是默認的行為，你不需要做額外的操作。

這看起來這太棒了，似乎不太真實，我們來用一個demo解釋一下：首先和第一章“圖層樹”一樣創(chuàng)建一個藍色的方塊，然后添加一個按鈕，隨機改變它的顏色。代碼見清單7.1。點擊按鈕，你會發(fā)現(xiàn)圖層的顏色平滑過渡到一個新值，而不是跳變（圖7.1）。

清單7.1 隨機改變圖層顏色

@interface ViewController ()

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

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //create sublayer
    self.colorLayer = [CALayer layer];
    self.colorLayer.frame = CGRectMake(50.0f, 50.0f, 100.0f, 100.0f);
    self.colorLayer.backgroundColor = [UIColor blueColor].CGColor;
    //add it to our view
    [self.layerView.layer addSublayer:self.colorLayer];
}

- (IBAction)changeColor
{
    //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;                                                                                       
}

@end

圖7.1

圖7.1 添加一個按鈕來控制圖層顏色

這其實就是所謂的隱式動畫。之所以叫隱式是因為我們并沒有指定任何動畫的類型。我們僅僅改變了一個屬性，然后Core Animation來決定如何并且何時去做動畫。Core Animaiton同樣支持顯式動畫，下章詳細說明。

但當你改變一個屬性，Core Animation是如何判斷動畫類型和持續(xù)時間的呢？實際上動畫執(zhí)行的時間取決于當前事務(wù)的設(shè)置，動畫類型取決于圖層行為。

事務(wù)實際上是Core Animation用來包含一系列屬性動畫集合的機制，任何用指定事務(wù)去改變可以做動畫的圖層屬性都不會立刻發(fā)生變化，而是當事務(wù)一旦提交的時候開始用一個動畫過渡到新值。

事務(wù)是通過CATransaction類來做管理，這個類的設(shè)計有些奇怪，不像你從它的命名預期的那樣去管理一個簡單的事務(wù)，而是管理了一疊你不能訪問的事務(wù)。CATransaction沒有屬性或者實例方法，并且也不能用+alloc和-init方法創(chuàng)建它。但是可以用+begin和+commit分別來入?；蛘叱鰲?。

任何可以做動畫的圖層屬性都會被添加到棧頂?shù)氖聞?wù)，你可以通過+setAnimationDuration:方法設(shè)置當前事務(wù)的動畫時間，或者通過+animationDuration方法來獲取值（默認0.25秒）。

Core Animation在每個run loop周期中自動開始一次新的事務(wù)（run loop是iOS負責收集用戶輸入，處理定時器或者網(wǎng)絡(luò)事件并且重新繪制屏幕的東西），即使你不顯式的用[CATransaction begin]開始一次事務(wù)，任何在一次run loop循環(huán)中屬性的改變都會被集中起來，然后做一次0.25秒的動畫。

明白這些之后，我們就可以輕松修改變色動畫的時間了。我們當然可以用當前事務(wù)的+setAnimationDuration:方法來修改動畫時間，但在這里我們首先起一個新的事務(wù)，于是修改時間就不會有別的副作用。因為修改當前事務(wù)的時間可能會導致同一時刻別的動畫（如屏幕旋轉(zhuǎn)），所以最好還是在調(diào)整動畫之前壓入一個新的事務(wù)。

修改后的代碼見清單7.2。運行程序，你會發(fā)現(xiàn)色塊顏色比之前變得更慢了。

清單7.2 使用CATransaction控制動畫時間

- (IBAction)changeColor
{
    //begin a new transaction
    [CATransaction begin];
    //set the animation duration to 1 second
    [CATransaction setAnimationDuration:1.0];
    //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;
    //commit the transaction
    [CATransaction commit];
}

如果你用過UIView的動畫方法做過一些動畫效果，那么應(yīng)該對這個模式不陌生。UIView有兩個方法，+beginAnimations:context:和+commitAnimations，和CATransaction的+begin和+commit方法類似。實際上在+beginAnimations:context:和+commitAnimations之間所有視圖或者圖層屬性的改變而做的動畫都是由于設(shè)置了CATransaction的原因。

在iOS4中，蘋果對UIView添加了一種基于block的動畫方法：+animateWithDuration:animations:。這樣寫對做一堆的屬性動畫在語法上會更加簡單，但實質(zhì)上它們都是在做同樣的事情。

CATransaction的+begin和+commit方法在+animateWithDuration:animations:內(nèi)部自動調(diào)用，這樣block中所有屬性的改變都會被事務(wù)所包含。這樣也可以避免開發(fā)者由于對+begin和+commit匹配的失誤造成的風險。

完成塊

基于UIView的block的動畫允許你在動畫結(jié)束的時候提供一個完成的動作。CATranscation接口提供的+setCompletionBlock:方法也有同樣的功能。我們來調(diào)整上個例子，在顏色變化結(jié)束之后執(zhí)行一些操作。我們來添加一個完成之后的block，用來在每次顏色變化結(jié)束之后切換到另一個旋轉(zhuǎn)90的動畫。代碼見清單7.3，運行結(jié)果見圖7.2。

清單7.3 在顏色動畫完成之后添加一個回調(diào)

- (IBAction)changeColor
{
    //begin a new transaction
    [CATransaction begin];
    //set the animation duration to 1 second
    [CATransaction setAnimationDuration:1.0];
    //add the spin animation on completion
    [CATransaction setCompletionBlock:^{
        //rotate the layer 90 degrees
        CGAffineTransform transform = self.colorLayer.affineTransform;
        transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2);
        self.colorLayer.affineTransform = transform;
    }];
    //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;
    //commit the transaction
    [CATransaction commit];
}

圖7.2

圖7.2 顏色漸變之完成之后再做一次旋轉(zhuǎn)

注意旋轉(zhuǎn)動畫要比顏色漸變快得多，這是因為完成塊是在顏色漸變的事務(wù)提交并出棧之后才被執(zhí)行，于是，用默認的事務(wù)做變換，默認的時間也就變成了0.25秒。

圖層行為

現(xiàn)在來做個實驗，試著直接對UIView關(guān)聯(lián)的圖層做動畫而不是一個單獨的圖層。清單7.4是對清單7.2代碼的一點修改，移除了colorLayer，并且直接設(shè)置layerView關(guān)聯(lián)圖層的背景色。

清單7.4 直接設(shè)置圖層的屬性

@interface ViewController ()

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

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //set the color of our layerView backing layer directly
    self.layerView.layer.backgroundColor = [UIColor blueColor].CGColor;
}

- (IBAction)changeColor
{
    //begin a new transaction
    [CATransaction begin];
    //set the animation duration to 1 second
    [CATransaction setAnimationDuration:1.0];
    //randomize the layer background color
    CGFloat red = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
    CGFloat green = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
    CGFloat blue = arc4random() / (CGFloat)INT_MAX;
    self.layerView.layer.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0].CGColor;
    //commit the transaction
    [CATransaction commit];
}

運行程序，你會發(fā)現(xiàn)當按下按鈕，圖層顏色瞬間切換到新的值，而不是之前平滑過渡的動畫。發(fā)生了什么呢？隱式動畫好像被UIView關(guān)聯(lián)圖層給禁用了。

試想一下，如果UIView的屬性都有動畫特性的話，那么無論在什么時候修改它，我們都應(yīng)該能注意到的。所以，如果說UIKit建立在Core Animation（默認對所有東西都做動畫）之上，那么隱式動畫是如何被UIKit禁用掉呢？

我們知道Core Animation通常對CALayer的所有屬性（可動畫的屬性）做動畫，但是UIView把它關(guān)聯(lián)的圖層的這個特性關(guān)閉了。為了更好說明這一點，我們需要知道隱式動畫是如何實現(xiàn)的。

我們把改變屬性時CALayer自動應(yīng)用的動畫稱作行為，當CALayer的屬性被修改時候，它會調(diào)用-actionForKey:方法，傳遞屬性的名稱。剩下的操作都在CALayer的頭文件中有詳細的說明，實質(zhì)上是如下幾步：

• 圖層首先檢測它是否有委托，并且是否實現(xiàn)CALayerDelegate協(xié)議指定的-actionForLayer:forKey方法。如果有，直接調(diào)用并返回結(jié)果。
• 如果沒有委托，或者委托沒有實現(xiàn)-actionForLayer:forKey方法，圖層接著檢查包含屬性名稱對應(yīng)行為映射的actions字典。
• 如果actions字典沒有包含對應(yīng)的屬性，那么圖層接著在它的style字典接著搜索屬性名。
• 最后，如果在style里面也找不到對應(yīng)的行為，那么圖層將會直接調(diào)用定義了每個屬性的標準行為的-defaultActionForKey:方法。

所以一輪完整的搜索結(jié)束之后，-actionForKey:要么返回空（這種情況下將不會有動畫發(fā)生），要么是CAAction協(xié)議對應(yīng)的對象，最后CALayer拿這個結(jié)果去對先前和當前的值做動畫。

于是這就解釋了UIKit是如何禁用隱式動畫的：每個UIView對它關(guān)聯(lián)的圖層都扮演了一個委托，并且提供了-actionForLayer:forKey的實現(xiàn)方法。當不在一個動畫塊的實現(xiàn)中，UIView對所有圖層行為返回nil，但是在動畫block范圍之內(nèi)，它就返回了一個非空值。我們可以用一個demo做個簡單的實驗（清單7.5）

清單7.5 測試UIView的actionForLayer:forKey:實現(xiàn)

@interface ViewController ()

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

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //test layer action when outside of animation block
    NSLog(@"Outside: %@", [self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
    //begin animation block
    [UIView beginAnimations:nil context:nil];
    //test layer action when inside of animation block
    NSLog(@"Inside: %@", [self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
    //end animation block
    [UIView commitAnimations];
}

@end

運行程序，控制臺顯示結(jié)果如下：

$ LayerTest[21215:c07] Outside: <null>
$ LayerTest[21215:c07] Inside: <CABasicAnimation: 0x757f090>

于是我們可以預言，當屬性在動畫塊之外發(fā)生改變，UIView直接通過返回nil來禁用隱式動畫。但如果在動畫塊范圍之內(nèi)，根據(jù)動畫具體類型返回相應(yīng)的屬性，在這個例子就是CABasicAnimation（第八章“顯式動畫”將會提到）。

當然返回nil并不是禁用隱式動畫唯一的辦法，CATransaction有個方法叫做+setDisableActions:，可以用來對所有屬性打開或者關(guān)閉隱式動畫。如果在清單7.2的[CATransaction begin]之后添加下面的代碼，同樣也會阻止動畫的發(fā)生：

[CATransaction setDisableActions:YES];

總結(jié)一下，我們知道了如下幾點

• UIView關(guān)聯(lián)的圖層禁用了隱式動畫，對這種圖層做動畫的唯一辦法就是使用UIView的動畫函數(shù)（而不是依賴CATransaction），或者繼承UIView，并覆蓋-actionForLayer:forKey:方法，或者直接創(chuàng)建一個顯式動畫（具體細節(jié)見第八章）。
• 對于單獨存在的圖層，我們可以通過實現(xiàn)圖層的-actionForLayer:forKey:委托方法，或者提供一個actions字典來控制隱式動畫。

我們來對顏色漸變的例子使用一個不同的行為，通過給colorLayer設(shè)置一個自定義的actions字典。我們也可以使用委托來實現(xiàn)，但是actions字典可以寫更少的代碼。那么到底改如何創(chuàng)建一個合適的行為對象呢？

行為通常是一個被Core Animation隱式調(diào)用的顯式動畫對象。這里我們使用的是一個實現(xiàn)了CATransaction的實例，叫做推進過渡。

第八章中將會詳細解釋過渡，不過對于現(xiàn)在，知道CATransition響應(yīng)CAAction協(xié)議，并且可以當做一個圖層行為就足夠了。結(jié)果很贊，不論在什么時候改變背景顏色，新的色塊都是從左側(cè)滑入，而不是默認的漸變效果。

清單7.6 實現(xiàn)自定義行為

@interface ViewController ()

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

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];

    //create sublayer
    self.colorLayer = [CALayer layer];
    self.colorLayer.frame = CGRectMake(50.0f, 50.0f, 100.0f, 100.0f);
    self.colorLayer.backgroundColor = [UIColor blueColor].CGColor;
    //add a custom action
    CATransition *transition = [CATransition animation];
    transition.type = kCATransitionPush;
    transition.subtype = kCATransitionFromLeft;
    self.colorLayer.actions = @{@"backgroundColor": transition};
    //add it to our view
    [self.layerView.layer addSublayer:self.colorLayer];
}

- (IBAction)changeColor
{
    //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;
}

@end

圖7.3

圖7.3 使用推進過渡的色值動畫

呈現(xiàn)與模型

CALayer的屬性行為其實很不正常，因為改變一個圖層的屬性并沒有立刻生效，而是通過一段時間漸變更新。這是怎么做到的呢？

當你改變一個圖層的屬性，屬性值的確是立刻更新的（如果你讀取它的數(shù)據(jù)，你會發(fā)現(xiàn)它的值在你設(shè)置它的那一刻就已經(jīng)生效了），但是屏幕上并沒有馬上發(fā)生改變。這是因為你設(shè)置的屬性并沒有直接調(diào)整圖層的外觀，相反，他只是定義了圖層動畫結(jié)束之后將要變化的外觀。

當設(shè)置CALayer的屬性，實際上是在定義當前事務(wù)結(jié)束之后圖層如何顯示的模型。Core Animation扮演了一個控制器的角色，并且負責根據(jù)圖層行為和事務(wù)設(shè)置去不斷更新視圖的這些屬性在屏幕上的狀態(tài)。

我們討論的就是一個典型的微型MVC模式。CALayer是一個連接用戶界面（就是MVC中的view）虛構(gòu)的類，但是在界面本身這個場景下，CALayer的行為更像是存儲了視圖如何顯示和動畫的數(shù)據(jù)模型。實際上，在蘋果自己的文檔中，圖層樹通常都是值的圖層樹模型。

在iOS中，屏幕每秒鐘重繪60次。如果動畫時長比60分之一秒要長，Core Animation就需要在設(shè)置一次新值和新值生效之間，對屏幕上的圖層進行重新組織。這意味著CALayer除了“真實”值（就是你設(shè)置的值）之外，必須要知道當前顯示在屏幕上的屬性值的記錄。

每個圖層屬性的顯示值都被存儲在一個叫做呈現(xiàn)圖層的獨立圖層當中，他可以通過-presentationLayer方法來訪問。這個呈現(xiàn)圖層實際上是模型圖層的復制，但是它的屬性值代表了在任何指定時刻當前外觀效果。換句話說，你可以通過呈現(xiàn)圖層的值來獲取當前屏幕上真正顯示出來的值（圖7.4）。

我們在第一章中提到除了圖層樹，另外還有呈現(xiàn)樹。呈現(xiàn)樹通過圖層樹中所有圖層的呈現(xiàn)圖層所形成。注意呈現(xiàn)圖層僅僅當圖層首次被提交（就是首次第一次在屏幕上顯示）的時候創(chuàng)建，所以在那之前調(diào)用-presentationLayer將會返回nil。

你可能注意到有一個叫做–modelLayer的方法。在呈現(xiàn)圖層上調(diào)用–modelLayer將會返回它正在呈現(xiàn)所依賴的CALayer。通常在一個圖層上調(diào)用-modelLayer會返回–self（實際上我們已經(jīng)創(chuàng)建的原始圖層就是一種數(shù)據(jù)模型）。

圖7.4

圖7.4 一個移動的圖層是如何通過數(shù)據(jù)模型呈現(xiàn)的

大多數(shù)情況下，你不需要直接訪問呈現(xiàn)圖層，你可以通過和模型圖層的交互，來讓Core Animation更新顯示。兩種情況下呈現(xiàn)圖層會變得很有用，一個是同步動畫，一個是處理用戶交互。

• 如果你在實現(xiàn)一個基于定時器的動畫（見第11章“基于定時器的動畫”），而不僅僅是基于事務(wù)的動畫，這個時候準確地知道在某一時刻圖層顯示在什么位置就會對正確擺放圖層很有用了。
• 如果你想讓你做動畫的圖層響應(yīng)用戶輸入，你可以使用-hitTest:方法（見第三章“圖層幾何學”）來判斷指定圖層是否被觸摸，這時候?qū)?em>呈現(xiàn)圖層而不是模型圖層調(diào)用-hitTest:會顯得更有意義，因為呈現(xiàn)圖層代表了用戶當前看到的圖層位置，而不是當前動畫結(jié)束之后的位置。

我們可以用一個簡單的案例來證明后者（見清單7.7）。在這個例子中，點擊屏幕上的任意位置將會讓圖層平移到那里。點擊圖層本身可以隨機改變它的顏色。我們通過對呈現(xiàn)圖層調(diào)用-hitTest:來判斷是否被點擊。

如果修改代碼讓-hitTest:直接作用于colorLayer而不是呈現(xiàn)圖層，你會發(fā)現(xiàn)當圖層移動的時候它并不能正確顯示。這時候你就需要點擊圖層將要移動到的位置而不是圖層本身來響應(yīng)點擊（這就是為什么用呈現(xiàn)圖層來響應(yīng)交互的原因）。

清單7.7 使用presentationLayer圖層來判斷當前圖層位置

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) CALayer *colorLayer;

@end

@implementation ViewController

- (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];
    }
}

@end

總結(jié)

這一章討論了隱式動畫，還有Core Animation對指定屬性選擇合適的動畫行為的機制。同時你知道了UIKit是如何充分利用Core Animation的隱式動畫機制來強化它的顯式系統(tǒng)，以及動畫是如何被默認禁用并且當需要的時候啟用的。最后，你了解了呈現(xiàn)和模型圖層，以及Core Animation是如何通過它們來判斷出圖層當前位置以及將要到達的位置。

在下一章中，我們將研究Core Animation提供的顯式動畫類型，既可以直接對圖層屬性做動畫，也可以覆蓋默認的圖層行為。

作為一個開發(fā)者，有一個學習的氛圍跟一個交流圈子特別重要，這是一個我的iOS交流群：638302184，不管你是小白還是大牛歡迎入駐 ，分享BAT,阿里面試題、面試經(jīng)驗，討論技術(shù)， 大家一起交流學習成長！

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