Core Animation的学习记录

层次

Core Animation是不会修改CALayer的属性的，它维护了三个平行的layer层次结构: model tree(模型层树)、presentation tree（表示层树）、rendering tree(渲染树).模型层反应了我们能直接看到的layer的状态，表示层是动画正在表现的状态的近似值，渲染层对Core Animation是私有的。

隐式动画

当我们修改CALayer的那些Animatable的属性时，会产生一个隐式动画，这个动画是从- (nullable id<CAAction>)actionForKey:(NSString *)event方法中返回的，一般会是一个CAAnimation对象。
是的，CAAnimation遵守了CAAction协议。

这个方法的查找顺序是：

1. 调用代理(如果有)的-actionForLayer:forKey:方法
2. 从layer的actions字典中查找
3. 从style字典中查找actions字典来获取
4. 调用+defaultActionForKey:来获取

查找返回的结果：

1. 返回NSNull, 停止查找
2. 返回nil，继续往下查找
3. 返回一个CAAnimation对象，来执行动画

NSNull也遵守CAAction协议:

// CALayer.h中
/** NSNull protocol conformance. **/
@interface NSNull (CAActionAdditions) <CAAction>
@end

如果我们自定义一个Layer，也可让自己定义的属性在被更改时产生隐式动画，只要重写- (nullable id<CAAction>)actionForKey:(NSString *)event或者+defaultActionForKey:，返回一个适当的CAAnimatin即可。

另外，隐式动画只存在于单独的Layer (stand alone layer)，对于依附于UIView的Layer (backing layer)，可动画属性的改变不会造成隐式动画。
这是因为UIView是CALayer的代理，当layer向代理询问是否有id<CAAction>时，UIView总是返回null。

- (nullable id<CAAction>)actionForLayer:(CALayer *)layer forKey:(NSString *)event {
    return [NSNull null];
}

保持动画后状态

保持动画完成后状态的两种方法:
一：设置removedOnCompletion 为NO，并设置fillMode 为kCAFillModeForward。
二：在addAnimation: 前将layer的属性置为动画后的属性。

方法二性能优于方法一，如果将已完成的动画保持在 layer 上时，会造成额外的开销，因为渲染器会去进行额外的绘画工作。

对于backing layer，在添加动画的前或后，将属性修改到最终状态都可以。

而对于stand alone layer，不能在添加显式动画后修改，因为修改属性会带来隐式动画，这样就会同时存在两个动画，在动画的渲染时，同一个keyPath对应多个动画，后添加的动画(隐式动画)值会覆盖前者，会造成动画不自然。

var myAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "position.x")
myAnimation.fromValue = oldValue 
myAnimation.toValue = newValue
myAnimation.duration  = 1.0

// set layer's position to newValue before add explicit animations
layer.position.x = newValue.floatValue // now there is a new model value

layer.addAnimation(myAnimation, forKey: "move along X")

在添加动画前和添加动画后更新layer属性值的对比：

before-vs-after.gif

具体可以阅读:Multiple Animations。

我们也可以在更新属性值时，使用CATransaction来禁用隐式动画，达到和backing layer一样的效果。

var myAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "position.x")
myAnimation.fromValue = oldValue // still the current model value
// if you want to be explicit about the toValue you can set it here
myAnimation.duration  = 1.0

CATransaction.begin()
CATransaction.setDisableActions(true)
myLayer.position.x = newValue // now there is a new model value
CATransaction.commit()

myLayer.addAnimation(myAnimation, forKey: "move along X")

动画的重用

addAnimation: 时layer 会拷贝一份动画对象，之后动画对象再发生改变，将不会影响原图层的动画。

[firstLayer addAnimation: animation];
animation.beginTime = CACurrentMediaTime() + 0.5;
[secondLayer addAnimation: animation];

对动画开始时间的修改将只影响第二个图层，这可以让我们有效地重用动画。

动画的 additive 属性为YES 时，动画中属性的值会叠加到modelLayer 上来产生presentationLayer ，也就是在原图层属性的基础上加上动画的属性值，这样动画中可以不必考虑原图层的具体属性值。
例如一个左右移动的关键帧动画:

CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animation];
animation.keyPath = @"position.x";
animation.values = @[ @0, @10, @-10, @10, @0 ];
animation.duration = 0.4;
animation.additive = YES;
[layer addAnimation:animation forKey:@"shake"];

动画中的属性值，不需要带入layer 的属性去计算最左、最右和中间点的坐标，而是直接叠加在layer 的属性上。这样也有利于动画的重用。

rotationMode

使用path 的关键帧动画，可以设置rotationMode 为kCAAnimationRotateAuto 让视图根据角度旋转。

rotationMode 为kCAAnimationRotateAuto

rotationMode 为nil

additive

一个键路径(key path)上有多个动画时，经常会让整体动画变得诡异莫测。因为在动画的渲染过程中，同一的键路径上添加的动画，后者的值会覆盖前者的。
而当这个动画的addtive属性为YES时，情况会有所改变，与上面说到的动画值的覆盖不同，一个addtive的动画，会将值在原动画的基础上叠加，layer的model也会及时更新到新的值。

在一个动画的执行过程中，我们可以在任意时间点加一个addtive的动画来改变整体的动画。这可以让我们的动画更加动态化。
比如在一个视图动画的过程中产生了用户交互，我们可以在交互发生时再增加一个addtive的动画来反馈出交互的效果。

多个addtive动画可以在同一键路径上，实现一些比较复杂的效果，比如下面的动画。

A repeating animation of one path (a circle) looping while following another path (a heart)

这样的效果如果使用其他方式实现，可能会比较复杂。而使用addtive动画，则可以轻松实现。

let followHeartShape = CAKeyframeAnimation(keyPath: "position")
followHeartShape.additive = true
followHeartShape.path     = heartPath
followHeartShape.duration = 5
followHeartShape.repeatCount     = HUGE
followHeartShape.calculationMode = "paced"

let circleAround = CAKeyframeAnimation(keyPath: "position")
circleAround.additive = true
circleAround.path     = circlePath
circleAround.duration = 0.275
circleAround.repeatCount     = HUGE
circleAround.calculationMode = "paced"

layer.addAnimation(followHeartShape, forKey: "follow a heart shape")
layer.addAnimation(circleAround,     forKey: "loop around")

CAMediaTimingFunction

CAMediaTimingFunction可以用来控制动画的节奏。
在代码中我们常使用[CAMediaTimingFunction functionWithName:]方法来使用一些系统封装好的CAMediaTimingFunction实例。其中有：

1. linear：

• kCAMediaTimingFunctionLinear

2. easing:

• kCAMediaTimingFunctionEaseIn

• kCAMediaTimingFunctionEaseOut

• kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut

• kCAMediaTimingFunctionDefault

也有一些第三方库（如RBBAnimation）提供了其他的easing效果方便使用。

此外, 我们还可以使用[CAMediaTimingFunction functionWithControlPoints:x1:y1:x2:y2]来创建自定义的timimgFunction，创建出来的函数是以贝塞尔曲线为模型，参数中提供两个控制点的坐标。但是这样创建出来的函数很难形象地看出曲线长什么样子，可以通过CAMediaTimingFunction playground网站，输出控制点得到最终的贝塞尔曲线：

或者使用他们提供的Mac AppTween-o-Matic, 也有类似的功能，还提供对应的Demo动画效果：

自定义缓冲函数

如果想要自定义缓冲函数对CAMediaTimingFunction进行丰富或实现它不能实现的效果，可以参考自定义缓冲函数。一些第三方也是以按其中的方法进行封装的。

参考资料：
Obj中国
卷首语
动画解释
Multiple Animations