前言
? ? ? 相信大部份iOS開發者在實現一些基礎動畫時會感嘆動畫API的簡便及動畫效果的真實性，動畫是iOS的一大特色，Core Animation的存在使得我們實現一些基礎動畫變得十分簡單，本文將會講述iOS一些動畫的基礎知識，以及動畫與事件鏈沖突的處理。
目錄
-Core Animation
-Core Animation動畫
-UIKit動畫
-Core Animation動畫與觸摸響應
-定時動畫
-Core Animation動畫VS定時動畫
-總結
Core Animation
? ? ? 當提起Core Animation，可能有很多人的第一反應是，Core Animation是用來做動畫的，這個回答沒有錯，Core Animation確實是用來做動畫，而且提供了非常簡便的動畫API，但這里有一個誤區，很多人會認為Core Animation只是用來做動畫的，或者大家在網上找到的大部份跟Core Animation相關的資料都只是講述了如果使用Core Animation實現動畫，這對Core Animation的認知是很片面的，Core Animation不僅僅只有動畫，相反，動畫只是Core Animation的一小部份。
? ? ? 在iOS端，你在屏幕上看到的一切都是由Core Animation來完成的，但Core Animation并不做實際的繪制渲染的工作，實際的繪制渲染工作由繪制渲染系統來完成，Core Animation是一個中間層框架。
? ? ? 從顯示的整個流程可以得知，Core Animation為其它框架提供數據和傳遞數據，當然Core Animation也會對數據進行處理，像坐標，矩形計算，創建OpenGL紋理等。從上圖可以看到，iOS的整個顯示流程沒UIKit什么事，這跟Mac OS的處理是有所不同的，iOS的顯示是默認建立在Core Animation之上，顯示層的處理是通過Core Animation來完成，而Mac OS并不依賴于Core Animation。由于Core Animation在iOS端的位置，所以你如何使用Core Animation這將會對性能產生極大的影響。
? ? ? 當你打算向可視化元素進階的時候，Core Animation會是你進階的第一步，也是非常關鍵的一步。關于Core Animation，可以看《iOS Core Animation Advanced Techniques》這本書，不知道這本書是否有更新，因為我第一次接觸這本書已經是三年前了，即使沒有更新，也沒有關系，這并不影響書的質量，這本書可以讓你全面了解到Core Animation，當然你還可以查閱蘋果的官方文檔，或者網上的技術文，但個人推薦看專題書，因為專題書的全面性是網上的技術文無法給予的。
Core Animation動畫
? ? ? Core Animation動畫有兩種形式，分別是顯式動畫和隱式動畫，但不管以哪種形式實現動畫，都是基于CAAnimation來實現的，所以這兩種動畫形式的主要差異在于，是否顯式創建CAAnimation對象來實現動畫，當然它們還存在其它的差異，例如，隱式動畫是基于CABasicAnimation對來實現的，而顯式動畫可以有更多的選擇，可以是CABasicAnimation，CAKeyframeAnimation，CATransition等。
? ? ? 對于獨立CALayer而言，隱式動畫是默認開啟的，只需要更改可動畫屬性就會觸發隱式動畫，但對于UIView的Backing Layer而言，隱式動畫是默認關閉的。當更改獨立CALayer的可動畫屬性時，Core Animation會為我們創建默認的動畫對象來實現相應的動畫，但Core Animation又以什么作為標準來實現這些動畫呢？隱式動畫的大部份參數由事務(CATransaction)來決定，其中包括，動畫時間，動畫緩沖等。
? ? ? 雖然隱式動畫的大部份參數由CATransaction來決定，但我們奇怪地發現，在代碼中并沒有出現CATransaction，WHY？這是由于CATransaction和NSAutoreleasePool一樣，也分為隱式CATransaction和顯式CATransaction，而CATransaction對隱式動畫的管理方式與NSAutoreleasePool對內存的管理方式也十分相似，[CATransaction begin]方法是CATransaction的開始，而[CATransaction commit]則是CATransaction的結束，中間便是CATransaction的作用域，需要把更改可動畫屬性的操作放在CATransaction的作用域內，Core Animation才會創建相應的隱式動畫。
? ? ? 上圖為CATransaction的顯式創建，顯式創建CATransaction常常被用于關閉隱式動畫(獨立的CALayer對象默認開啟隱式動畫，需要手動關閉)和調整動畫的時間。隱式CATransaction是在RunLoop的一次Loop開始時begin，Loop結束時commit，正因為有隱式CATransaction的存在，所以當你更改獨立CALayer的可動畫屬性時，Core Animation會為此創建隱式動畫。CATransaction和NSAutoreleasePool一樣，可以嵌套處理。
? ? ?需要注意的是，不管是顯式動畫還是隱式動畫，動畫屬性的初始值要不同于目標值才會產生動畫。Core Animation動畫過程中，顯示在屏幕上的是呈現樹的對象，而不是圖層樹的對象。
UIKit動畫
? ? ? 除了Core Animation的動畫API，蘋果還為我們準備了UIKit的動畫API。UIKit實現的動畫效果往往都可以滿足你對動畫的需求，而且實現代碼非常簡單，就像Core Animation的隱式動畫一樣，只需要在UIKit事務中修改相應可動畫屬性即可，所以，一般情況下UIKit動畫是你優先選擇的方式，但這里有一個誤區，網上有很多技術文在講述iOS動畫的時候，會把UIKit動畫和Core Animation動畫定義成兩種完全不同的處理方式，并且認為Core Animation動畫的性能會更優一些，但事實并非如此，UIKit動畫和Core Animation動畫是相關連的，它們的關系就好像NSOperation和GCD一樣，UIKit動畫是建立在Core Animation動畫之上的，下面我們來簡單地驗證一下。
? ? ? 一個簡單的平移動畫，只需要實現以上UIKit動畫代碼即可。
? ? ? 我們需要知道的是Core Animation層在UIKit動畫前后的變化，通過監聽animationView.layer.animationKeys來獲取相關信息。
? ? ? 從輸出的信息可以看到，UIKit動畫其內部實現是Core Animation動畫。UIView對象的Backing Layer的隱式動畫是默認關閉的，如果想開啟需要使用UIKit的事務。
? ? ? UIKit事務繼承了Core Animation事務(CATransaction)的所有功能，并且在此基礎上做了許多擴展，像觸摸響應，更多的動畫對象等。作為Core Animation動畫的一個抽象物，UIKit雖然提供了非常簡便的API來實現動畫，但UIKit動畫畢竟是Core Animation動畫的一個抽象物，能提供的效果還是很有限的。
Core Animation動畫與觸摸響應
? ? ? 當我們觸摸屏幕時，系統就會把這個觸摸事件傳遞給相應Application(本文不會講述觸摸事件是如何產生)，Application接收到觸摸事件后，執行_UIApplicationHandleEventQueue()函數(這是一個Source0的回調)，把觸摸事件轉換成UIEvent并開始傳遞和處理事件。
? ? ? Application處理觸摸事件主要分為以下兩步：
? ? ? ? 1).獲取Hit-Test View。
? ? ? ? 2).尋找響應者處理事件。
? ? ? 響應鏈是由一組連接在一起的響應者組成，UIResponder是所有響應者的基類，響應者的類型不是唯一的，不同的系統事件對應著不同類型的響應者，而觸摸事件的響應者主要是UIApplication對象，UIViewController對象和UIView對象，UIApplication對象是響應鏈的第一個節點，也是最后一個響應事件的對象。
? ? ? 以上兩步操作由兩個不同的函數完成，_UIApplicationHandleDigitizerEvent()函數用于獲取Hit-Test View，[UIApplication sendEvent:]函數用于查找可以處理事件的響應者，當然這兩個函數是在_UIApplicationHandleEventQueue()中被調用的，調用關系如下圖。
? ? ? _UIApplicationHandleDigitizerEvent()函數通過調用UIView對象的hitTest: withEvent:函數來獲取Hit-Test View，hitTest: withEvent:函數簡潔的偽代碼如下。
? ? ? 一個UIWindow的hitTest: withEvent:函數返回值是當前Window的Hit-Test View，Hit-Test View是響應鏈中第一個被檢測是否能處理觸摸事件的對象。獲取Hit-Test View后，調用[UIApplication sendEvent:]函數從響應鏈中尋找響應者處理事件，當找到響應者處理觸摸事件后，本次觸摸事件處理結束(當然，你也可以通過重寫一些函數使事件繼續傳遞)。
? ? ? 跟很多開發者交流的時候發現一個誤區，很多人認為響應鏈是在觸摸事件發生時才生成的，但事實并非如此，若響應鏈在觸摸事件發生時才生成，那么只要不發生觸摸事件就不會存在響應鏈，但事實上，即使不發生觸摸事件，我們也可以通過nextResponder來獲取上一級響應者。UIKit在UIResponder對象關系確立的同時生成響應鏈，響應鏈與視圖的層級結構也是一一對應的，一般情況下，父視圖是子視圖的上一級響應者，當然，也有一些特殊的情況，像UIViewController根視圖的上一級響應者是UIViewController而不是父視圖(下圖是官方文檔的圖)。
? ? ? 就像圖8，圖9展示的那樣，一般情況下_UIApplicationHandleDigitizerEvent()函數獲取Hit-Test View的過程還是比較簡單的，但如果視圖加上了Core Animation動畫，那么獲取Hit-Test View的過程就變得相對復雜了。
? ? ? 正常情況下，判斷觸摸點是否在當前圖層樹對象的坐標系中用的是pointInside: withEvent:函數，但也有一些特殊的情況，如果一個視圖正在實現Core Animation動畫且動畫過程中不允許交互(默認不交互)，那么該視圖不再調用pointInside: withEvent:函數來判斷觸摸點，而是獲取動畫視圖的呈現樹對象，判斷觸摸點是否在該呈現樹對象的坐標系中。若Hit-Test View正在實現Core Animation動畫且動畫過程中不允許交互，那么本次觸摸事件將不處理且不再尋找響應者處理事件。
? ? ? 若視圖正在實現Core Animation動畫且動畫過程中允許交互(動畫過程中允許交互需要添加UIViewAnimationOptionAllowUserInteraction)，那么仍是調用pointInside: withEvent:函數來判斷觸摸點是否在當前圖層樹對象的坐標系中，且正常地處理觸摸事件，但當你去觸摸屏幕上正在實現Core Animation動畫的視圖時，就會出現以下情形。
? ? ? pointInside: withEvent:函數用于判斷的對象是圖層樹中的對象，而Core Animation動畫過程中，顯示在屏幕上的是呈現樹的對象，而不是圖層樹的對象，但由于圖層樹對象存儲的是目標值，而呈現樹對象存儲的是瞬時值，所以，屏幕上實際的圖層情況如下圖。
? ? ? 所以當你觸摸屏幕上正在實現Core Animation動畫的視圖時，出現了圖15所展示的情形，但在實際開發當中，我們需要的是正在實現Core Animation動畫的視圖也可以響應觸摸事件，為此，我們需要對觸摸坐標的進行識別，通過獲取當前觸摸點，判斷該點是否呈現樹對象坐標系中。
定時動畫
? ? ? 除了Core Animation動畫，iOS動畫還有其它實現的方式，像定時動畫，手勢動畫等。定時動畫與Core Animation動畫不同，定時動畫并不是基于CAAnimation來實現的，而是通過定時器的觸發不斷地改變圖層樹對象的UI屬性值來實現的，每次定時觸發所改變的UI屬性都會被Application發送到渲染服務進程，渲染服務進程就會把最新的圖層樹渲染到屏幕上。通過定時器的觸發不斷地重復這些步驟，最終在屏幕上形成了動畫。
? ? ? 上圖顯示的就是一個簡單的定時動畫，通過一秒60幀的頻率改變圖層樹來實現動畫效果。與Core Animation動畫的觸摸響應不同，定時動畫是通過不斷地改變圖層樹來實現的，屏幕上顯示的是圖層樹對象的實時值，所以實現定時動畫的視圖，可以正常響應觸摸事件而不需要做額外的處理。
? ? ? 如上圖所示，實現定時動畫的視圖可以正常響應觸摸事件。在實際開發當中，也許你從來沒有實現過定時動畫，但如果你想控制動畫的每一幀，完全自定義動畫的緩沖，那么定時動畫是一個非常不錯的選擇，就像ScrollView一樣，ScrollView的滾動就是一個定時動畫，正因為如此，所以TableView才可以實時更新Cell的內容并顯示出來。這種實時同步圖層樹的方式，既是定時動畫的優點，也是定時動畫的缺點，缺點在于一旦實時同步的操作時間過長就會出現屏幕掉幀的情況，最常見的例子就是TableView在滾動時出現卡屏掉幀。
? ? ? Facebook的POP動畫引擎就是實現為定時動畫，所以不建議在列表中使用，會容易出現動畫掉幀的情況。
Core Animation動畫VS定時動畫
? ? ? 不管以那種形式實現動畫，動畫都是一幀幀實現的，Core Animation動畫與定時動畫主要的不同點在于，Core Animation動畫是以CAAnimation對象為基礎的動畫，Application通過發送圖層樹和CAAnimation對象到渲染服務進程，由渲染服務進程完成動畫所需要的每一幀；而定時動畫則是通過定時器的解發，不斷地改變圖層樹，Application把每次改變后的圖層樹發送到渲染服務進程進行屏幕的重新渲染。
? ? ? 一般情況下，Core Animation動畫會是更好的選擇，不僅是因為實現Core Animation動畫相對簡單，而且動畫的每一幀由渲染服務進程完成，Application有更多的空間來完成其它任務，提高CPU的效率；當然，你也可以使用一些物理框架來實現定時動畫，自定義動畫的緩沖，實現更真實的效果。更多的時候是需要根據界面的情況來選擇實現動畫的形式，并沒有一種形式適用于任何情況，關鍵在于如何減少掉幀，保持界面流暢度。
總結
? ? ? 在iOS端，你在屏幕上看到的一切都是由Core Animation來完成的，當你打算往顯示方面進階時，你需要深入研究的是Core Animation而不是UIKit，就像Instruments里沒有UIKit測試工具一樣，雖然UIKit抽象了很多Core Animation的功能，但同時也帶來了很多限制，有時候你更需要的是一些自定義效果。
