《iOS Core Animation Advanced Tec

1. The Layer Tree

Ogres have layers. Onions have layers. You get it? We both have layers.
——Shrek

• Core Animation 的名字很容易引起误解，让大家都认为它的主要目的是实现动画的，实际上动画只是 Core Animation 框架的功能之一，Core Animation 框架最开始的名字是 Layer kit。

• Core Animation 是一个组装引擎（compositing engine），它的工作是尽快地将屏幕上的各块独立的内容组合起来用来展示。这些由各独立内容组合起来的层级结构就是 layer tree。

• Layers 和 Views 的关系：表面上看，UIView 和 CAlayer 一样，都是方形的，可以通过叠加组成层级关系，可以展示图片、文字、颜色等内容，可以管理子层级的位置，可以执行动画；实际上，对于 UIView，关于渲染（rendering）、布局（layout）、动画（animation）的这些工作，都不是由 view 自己处理的，而是 layer 处理的；唯一一个 CALyer 不能处理而由 UIView 自己处理的任务是触摸事件等用户交互。

• 每一个 UIView 都有一个叫做 layer 的 CALayer 属性。也就是常说的 backing layer，view 的职责就是创建和管理这个 layer，来保证当添加或移除 subviews 时，layer 层也在添加或移除相应的 layer。

• 实际上，UIView 在屏幕上的展示和动画都是由 backing layers 来实现的，UIView 只是一个 CALayer 的简单的封装，只提供一些像触摸事件响应等 iOS 独有的功能，以及一些 Core Animation 底层功能的高级接口。

• 为什么 iOS 有这两个分别基于 UIView 和 CALayer 的并列层级？为什么不是一个能够管理所有任务的层级？原因就在于分清职责，避免代码重复。

• 在 iOS 和 Mac OS 上，对事件（event）和用户交互（user interaction）的处理方式是不同的；处理手势操作和处理鼠标键盘的机制是不同的，所以 iOS 中有 UIKit 和 UIView，而 Mac OS 有 AppKit 和 NSView，它们的功能很相似，但是实现方式却有显著的差异。

• 渲染（rendering）、布局（layout）、动画（animation）这些功能在iPhone、iPad等触屏设备上和在 MacBook 等非触屏设备上是一样的。通过将这些功能相关的逻辑单独分离出来成 Core Animation 框架，Apple 就能够在 iOS 和 Mac OS 之间共享这些代码了，这对于Apple 自家的 OS 开发团队以及那些要开发能在两个平台都能运行的 app 的第三方开发者来说，事情变得更简单了。

• 事实上，除了 view hierarchy 和 layer tree 这两个层级之外，还有 presentation tree 和 render tree 另外两个层级，这四个层级，每个层级都扮演着不同的角色。

• 如果 CALayer 不过是 UIView 内部的具体实现而已，那我们为什么还要去了解它？从某种程度上来讲，我们确实不需要接触 CALayer 就可以直接通过 UIView 得高级接口来绘制图形，实现动画。但是，使用简单同时也意味着失去了灵活性，如果你想实现一些与接口本身所提供的功能不一样，或者要使用一些 Apple 没有在 UIView 中暴露出来的接口时，你就需要倒腾一下偏底层的 Core Animation 了。

• 那么，有什么事情是 CALayer 能做，而 UIView 做不了的呢？

• 绘制带阴影、圆角、边框的图形（Drop shadows, rounded corners, and colored borders）

• 3D 变换（3D transforms and positioning）

• 不是方形的图形（Nonrectangular bounds）

• 视图内容上加一些遮罩（Alpha masking of content）

• 多步骤动画，非线性动画（Multistep, nonlinear animations）

• 大多数情况下，相比直接操作独立的 CALayer 对象，用带有 backing layer 的 UIView 对象来绘制图形，往往更简单，因为 UIVIew 有一些像 autoresizing、autolayout、event handling 等 CALayer 没有的功能。

• 只有极个别情况下，你应该使用独立的 CALayer，而不是带有 backing layer 的 UIView：

  • You might be writing cross-platform code that will also need to work on a Mac.
  • You might be working with multiple CALayer subclasses and have no desire to create new UIView subclasses to hostthem all.
  • You might be doing such performance-critical work that even the negligible overheadof maintaining the extra UIView object makes a measurable difference (although inthat case, you’ll probably want to use something like OpenGL for your drawinganyway).