1.CALayer 與 UIView 的區別：
它們有一些方法和屬性用來做動畫和變換。和UIView最大的不同是CALayer不處理用戶的交互。
CALayer并不清楚具體的響應鏈（iOS通過視圖層級關系用來傳送觸摸事件的機制），于是它并不能夠響應事件，即使它提供了一些方法來判斷是否一個觸點在圖層的范圍之內
除了視圖層級和圖層樹之外，還存在呈現樹和渲染樹
我們已經證實了圖層不能像視圖那樣處理觸摸事件，那么他能做哪些視圖不能做的呢？這里有一些UIView沒有暴露出來的CALayer的功能：
陰影，圓角，帶顏色的邊框
3D變換
非矩形范圍
透明遮罩
多級非線性動畫
一個視圖(UIView)只有一個相關聯的圖層（layer）（自動創建），同時它也可以支持添加無數多個子圖層
2.CALayer 的 寄宿圖
CALayer類能夠包含一張你喜歡的圖片，這一章節我們將來探索CALayer的寄宿圖（即圖層中包含的圖）
contents屬性:
在實踐中，如果你給contents賦的不是CGImage，那么你得到的圖層將是空白的.
事實上，你真正要賦值的類型應該是CGImageRef，它是一個指向CGImage結構的指針。UIImage有一個CGImage屬性，它返回一個"CGImageRef",如果你想把這個值直接賦值給CALayer的contents，那你將會得到一個編譯錯誤。因為CGImageRef并不是一個真正的Cocoa對象，而是一個Core Foundation類型。
盡管Core Foundation類型跟Cocoa對象在運行時貌似很像（被稱作toll-free bridging），他們并不是類型兼容的，不過你可以通過bridged關鍵字轉換。如果要給圖層的寄宿圖賦值，你可以按照以下這個方法：
layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;
.
注意：Core Foundation類型與Cocoa對象運行時很像，但是不一樣，可以通過(__bridge id)方法來轉換
contentsRect在app中最有趣的地方在于一個叫做image sprites（圖片拼合）的用法。
利用Interface Builder探測窗口 的 Stretching控制contentsCenter屬性
雖然-drawRect:方法是一個UIView方法，事實上都是底層的CALayer安排了重繪工作和保存了因此產生的圖片。
3.圖層幾何學
UIView有三個比較重要的布局屬性：frame，bounds和center，CALayer對應地叫做frame，bounds和position。為了能清楚區分，圖層用了“position”，視圖用了“center”，但是他們都代表同樣的值。
對于視圖或者圖層來說，frame并不是一個非常清晰的屬性，它其實是一個虛擬屬性，是根據bounds，position和transform計算而來，所以當其中任何一個值發生改變，frame都會變化。相反，改變frame的值同樣會影響到他們當中的值
hitTest:方法同樣接受一個CGPoint類型參數，而不是BOOL類型，它返回圖層本身，或者包含這個坐標點的葉子節點圖層。
4.coreAnimation并不是一個繪圖系統。它只是一個負責在硬件上合成和操縱應用內容的基礎構件。
CoreAnimation核心是圖層對象，圖層對象用于管理和操控你的應用內容。
圖層將捕獲的內容放到一副位圖中，圖形硬件能夠非常容易的操控你的位圖。
圖層被作為一種管理視圖內容的方式，但是你也可以創建標準的圖層，這取決于你自身的需要。
動畫分為：隱式動畫和顯示動畫
隱式動畫是一種從舊屬性值動畫到新屬性值的動畫形式。
******基于圖層的繪圖模型******
對基于視圖的繪圖，對視圖的改變經常會觸發調用視圖的drawRect：方法以重繪視圖內容。但是此種方式的代價相對較高，因為它是CPU在主線程上的操作。Core Animation通過盡可能的使用圖形硬件操縱緩存后的位圖來避免了這種開銷，從而完成相同或相似的效果。
****基于圖層的動畫****
可在圖層上執行的動畫類型：移動，縮放，旋轉，透明度，圓角半徑，背景顏色。
圖層對象定義了自己的幾何結構
****圖層使用兩種類型的坐標系統****
圖層利用基于點的坐標系統和單位坐標系統指定內容的布局，當指定的值是直接映射到屏幕或相對于其他圖層的坐標，圖層的position屬性,則使用基于點的坐標系統，與屏幕坐標不相關聯，則使用單位坐標。比如圖層的anchorPoint屬性。
錨點是使用單位坐標系統的屬性之一。
錨點影響幾何結構的操作
position屬性是相對于圖層的錨點被指定。并且任何你對圖層陰影的變換操作也是相對于錨點。
AnchorPoint相對于自身wh的百分比，0.0~1.0，position是相對于父視圖的坐標點。
5.CoreAnimation
作用不僅僅是做動畫。
在iOS端，我們看到的一切都是由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（GPU）來完成，Core Animation是一個中間層框架。
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。
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。
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。
// 隱式動畫
var layer = CALayer.init()
layer.backgroundColor = UIColor.black.cgColor
// 顯示動畫
var animation = CABasicAnimation.init(keyPath: "backgroundColor") // 顯示創建CAAnimation對象
animation.fromValue = layer.backgroundColor
animation.toValue = UIColor.black.cgColor
layer.backgroundColor = UIColor.black.cgColor
layer.add(animation, forKey: nil)
對于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。
[CATransaction begin];
// do something
[CATransation commit];
這個上面為CATransation的顯示創建。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。
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。
6.UIKit動畫
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。
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。
// 開啟UIKit隱身動畫
// 方式1
UIView.beginAnimations(nil, context: nil)
// do something
UIView.commitAnimations()
// 方式2
UIView.animate(withDuration: 0.25) {
// do something
}
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。
7.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，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。
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)。
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。
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。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)，那么不能調用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。
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。
呈現樹：Presentation Layer
圖層樹：Model Layer
8.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。
就是通過timer不斷刷新view的frame
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。（原理：定時動畫）
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。
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。
終結：
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。
