核心动画(Core Animation Programming)

Content:

• Layer Tree Structure
• Core Animation's introduction
• What's UIView?
• What's CALayer?
• UIView and CALayer relationship.
• CALayer's function

Layer Tree Structure

Core Animation 这个框架实际上很是容易让iOS开发者误解仅仅是用来作动画效果的框架.实际上动画仅仅是是它功能的冰水一角. 它包括了图形绘制,投影,动画的Object-C 类集合.它经过咱们iOS开发熟悉的应用程序套件与CocoaTouch 视图架构的抽象分层模式,提供了一套很是流畅的动画的接口出来.

Core Animation 是一个复合引擎,它能快速的组合屏幕上不一样显示的内容. 并将其分解成独立图层,存储到Layer Tree 的体系中.

Core Animation's Introduction

有了Core Animation 这个框架,开发者就能够经过提供的接口,使得开发更加简单,例如:

• 简单易用的高性能混合编程模型
• 用相似于视图同样,使用图层来建立复杂的编程接口
• 轻量化的数据结构,它能够同时显示让上百个图层产生动画效果
• 一套很是较简单的动画接口,能让动画运行在独立的线程中,并能够独立于主线程以外.
• 一旦动画配置完成并启动,核心动画就能独立并彻底控制相应的动画帧.
• 提升应用性能.应用程序只有当发生改变的时候才会重绘内容. 使用Core Animation 能够不使用其余图形API,例如OpenGL 来获取高效的动画性能.
• 灵活的布局管理模型,容许图层相对同级图层的关系来设置属性的位置和大小.

Core Animaiton 分类

• 提供显示内容的图层类
• 动画和计时类
• 布局和约束类
• 事务类,在原子更新的时候组合图层类

核心动画是包括了基础类Quartz 核心框架(Quartz Core Framework)里面.Core Animation Class hierarchy (核心动画类层次结构图以下).

What's UIView?

在iOS开发中,这个使用频率很是高的控件,同时在iOS 全部原生的视图都是由UIView 派生而来. UIView 具有处理触摸事件的能力,而且支持基于Core Graphics 绘图.来实现仿射变换(好比旋转缩放平移等).或者一些简单的滑动/渐变的动画.

视图在屏幕上能够是一个矩形块,它可以拦截相似鼠标点击或者触摸手势等用户交互方式. 而且在层级关系上能够互相嵌套,一个视图能够管理它全部的子视图的位置等.在开发项目过程当中,这是很是常见的一个使用场景. 一个咱们最经常使用的控件,咱们是否真正了解它?

What's CALayer

CALayer 类是一个与UIView 很是相似的类. 一样也是被层级关系树管理的矩形块. 也能够填充为图片,文本或者背景颜色等. 也能管理子视图的位置.甚至CALayer 是有不少方法和属性来作动画处理和变换处理.

可是,CALayer与UIView在功能上的区别在哪儿? CALayer 不处理用户交互. CALayer 不清楚具体的响应链(iOS经过视图层级关系俩传递用户触摸事件的机制).它不能响应用户事件,即便API提供了一些方法来判断触点是否在图层的范围以内.

在Core Animation的类层次结构图中,能够发现图层类(LayerClasses) 是Core Animation 的核心基础. CALayer 是整个图层类的基础,它是全部核心动画图层类的父类. 和UIView 同样,CALayer 也是有本身的父图层类,以及一样拥有子图层类的集合. 它构成了一个图层树的层次结构. CAlayer 从Application Kit 与 Cocoa Touch 的视图类分离出来了.

UIView and CALayer relationship.

UIView 与 CALayer 平行的层级关系

• 每一个UIView 都会有一个CALayer 实例图层属性.也就是backing layer.UIView 的职责就是建立并管理这个图层.用来确保当前子视图在层级关系中添加或者移除的时候,他们的关联图层也一样对应层级关系.
• 实际上,这背后的关联的图层才是真正用来在屏幕上显示和作动画的.UIView 就是对CALayer图层的封装,提供用户交互接口.

图层数结构

每一个可见的图层树,都由2个相应的树组成.一个是呈现树,一个是渲染树.

• 图层树: 包含每一层的对象模型值.其实就是开发者设置的图层的属性值
• 呈现树: 包括当前动画发生时候将要显示的相应的值,例如,你要给图层背景颜色设置新的值的时候,它就会当即修改图层树里对应的值.可是在呈现树里面的背景颜色值将要如今给用户的时候才会更新为新值.
• 渲染树: 在渲染图层的使用呈现树的值,渲染树负责执行独立u应用活动的复杂操做.渲染由一个单独的进程/线程来执行,使其对应用程序的运行循环影响降到最低.

为何iOS要基于UIView 和 CALayer 提供两个平行的层级关系.

苹果为什么要如此设计?为什么不用一个简单的层级来处理全部的事情. 其实缘由在于职责分离,这样能够避免不少重复代码. 在iOS 和 Mac OS 两个平台下,事件和用户交互存在比较大的差别,好比Mac OS的用户交互能够经过鼠标/键盘控制.而iOS则经过手势触摸. 这就是为什么iOS开发界面使用UIKit 和UIView ,而Mac OS 开发界面使用AppKit 和 NSView. 由于他们之间的用户交互手段不同.可是它们在功能上是很是相似的,因此都有CALayer ,而CALayer 只处理显示上的需求,不作交互上的需求处理.这样设计就能够减小很是多没必要要的代码.

为什么开发者要使用CALayer ?

根据刚刚的描述,既然CALayer 只是UIView 的内部实现细节,那为什么在要来使用或者学习它? 并且苹果也提供给咱们很是多优美简洁且高效的接口,几乎没有必要去使用CALayer了.实际上接口的封装带来了方便却丧失了灵活性.若是你略微想在底层上作一些改变或者使用一些苹果没有提供的接口功能,这是你就只能介入到Core Animation的底层以外,别无他选.

• 图层不能处理触摸事件,一样也要视图不能作的事情:
  • 阴影,圆角,颜色边框
  • 3D变换
  • 非矩形范围
  • 透明遮罩
  • 多级非线性动画

CALayer's function

除了CALayer 类,CoreAnimation 还提供了不少其余内容的类.

• MAC OS 与 iOS 通用的类:

  • CAScrollLayer: CALayer 子类,简化显示图层的一部份内容,CAScrollLayer 对象的滚动区域范围在它的子图层中定义.CAScorllLayer 不提供键盘/鼠标处理事件和不显示滚动条.
  • CATextLayer : 为了方便显示字符串图层
  • CATiledLayer: 容许递增的显示大而复杂的图片

• Mac OS 单独提供的类

  • CAOpenGLLayer 提供一个OpenGL 渲染环境.你必须继承这个类才能使用OpenGL 提供的内容. 内容能够静态也能够及时更新

  • QCCompositionLayer(Quartz框架提供): 显示Quartz合成动画.

  • QTMovieLayer & QTCaptureLayer: (QTKit框架提供),播放QuickTime 视频内容

• iOS 新增的相关Layer

  • CAEAGLLayer : OpenGL ES 渲染环境

End

• 参考 #核心动画编程指南#
• 参考 #iOS核心动画高级技巧#

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