基本概念
1、什么是核心動畫
Core Animation(核心動畫)是一組功能強大、效果華麗的動畫API，無論在iOS系統或者在你開發的App中，都有大量應用。
核心動畫所在的位置如下圖所示：
可以看到，核心動畫位于UIKit的下一層，相比UIView動畫，它可以實現更復雜的動畫效果。
核心動畫作用在CALayer（Core animation layer）上，CALayer從概念上類似UIView，我們可以將UIView看成是一種特殊的CALayer（可以響應事件）。
實際上，每一個view都有其對應的layer，這個layer是root layer：
@property(nonatomic,readonly,strong) CALayer *layer;
給view加上動畫，本質上是對其layer進行操作，layer包含了各種支持動畫的屬性，動畫則包含了屬性變化的值、變化的速度、變化的時間等等，兩者結合產生動畫的過程。
核心動畫和UIView動畫的對比：UIView動畫可以看成是對核心動畫的封裝，和UIView動畫不同的是，通過核心動畫改變layer的狀態（比如position），動畫執行完畢后實際上是沒有改變的（表面上看起來已改變）。
總體來說核心動畫的優點有：
1）性能強大，使用硬件加速，可以同時向多個圖層添加不同的動畫效果
2）接口易用，只需要少量的代碼就可以實現復雜的動畫效果。
3）運行在后臺線程中，在動畫過程中可以響應交互事件（UIView動畫默認動畫過程中不響應交互事件）。
2、核心動畫類的層次結構
CAAnimation是所有動畫對象的父類，實現CAMediaTiming協議，負責控制動畫的時間、速度和時間曲線等等，是一個抽象類，不能直接使用。
CAPropertyAnimation ：是CAAnimation的子類，它支持動畫地顯示圖層的keyPath，一般不直接使用。
iOS9.0之后新增CASpringAnimation類，它實現彈簧效果的動畫，是CABasicAnimation的子類。
綜上，核心動畫類中可以直接使用的類有：
CABasicAnimation
CAKeyframeAnimation
CATransition
CAAnimationGroup
CASpringAnimation
３、核心動畫類的核心方法
1.初始化CAAnimation對象
一般使用animation方法生成實例
+ (instancetype)animation;
如果是CAPropertyAnimation的子類，還可以通過animationWithKeyPath生成實例
+ (instancetype)animationWithKeyPath:(nullable NSString *)path;
2.設置動畫的相關屬性
設置動畫的執行時間，執行曲線，keyPath的目標值，代理等等
3.動畫的添加和移除
調用CALayer的addAnimation:forKey:方法將動畫添加到CALayer中，這樣動畫就開始執行了
- (void)addAnimation:(CAAnimation *)anim forKey:(nullable NSString *)key;
調用CALayer的removeAnimation方法停止CALayer中的動畫
- (void)removeAnimationForKey:(NSString *)key;
- (void)removeAllAnimations;
４、核心動畫類的常用屬性
keyPath：可以指定keyPath為CALayer的屬性值，并對它的值進行修改，以達到對應的動畫效果，需要注意的是部分屬性值是不支持動畫效果的。
以下是具有動畫效果的keyPath：
//CATransform3D Key Paths : (example)transform.rotation.z
//rotation.x
//rotation.y
//rotation.z
//rotation 旋轉
//scale.x
//scale.y
//scale.z
//scale 縮放
//translation.x
//translation.y
//translation.z
//translation 平移
//CGPoint Key Paths : (example)position.x
//x
//y
//CGRect Key Paths : (example)bounds.size.width
//origin.x
//origin.y
//origin
//size.width
//size.height
//size
//opacity
//backgroundColor
//cornerRadius
//borderWidth
//contents
//Shadow Key Path:
//shadowColor
//shadowOffset
//shadowOpacity
//shadowRadius
duration：動畫的持續時間
repeatCount：動畫的重復次數
timingFunction：動畫的時間節奏控制
timingFunctionName的enum值如下：
kCAMediaTimingFunctionLinear 勻速
kCAMediaTimingFunctionEaseIn 慢進
kCAMediaTimingFunctionEaseOut 慢出
kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut 慢進慢出
kCAMediaTimingFunctionDefault 默認值（慢進慢出）
fillMode：視圖在非Active時的行為
removedOnCompletion：動畫執行完畢后是否從圖層上移除，默認為YES（視圖會恢復到動畫前的狀態），可設置為NO（圖層保持動畫執行后的狀態，前提是fillMode設置為kCAFillModeForwards）
beginTime：動畫延遲執行時間（通過CACurrentMediaTime() + your time 設置）
delegate：代理
代理方法如下：
- (void)animationDidStart:(CAAnimation *)anim; //動畫開始
- (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag; //動畫結束
CABasicAnimation
CABasicAnimation可以設定keyPath的起點，終點的值，動畫會沿著設定點進行移動，CABasicAnimation可以看成是只有兩個關鍵點的特殊的CAKeyFrameAnimation。
下面以改變視圖的position為例演示其使用：
- (void)position {
CABasicAnimation * ani = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"position"];
ani.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:self.centerShow.center];
ani.removedOnCompletion = NO;
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
ani.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
[self.cartCenter.layer addAnimation:ani forKey:@"PostionAni"];
}
動畫效果：
下面是部分keyPath對應的動畫效果（圖片名為其對應的keyPath）：
CAKeyframeAnimation
可以設定keyPath起點、中間關鍵點（不止一個）、終點的值，每一幀所對應的時間，動畫會沿著設定點進行移動。
CAKeyframeAnimation的重要屬性：
values：關鍵幀數組對象，里面每一個元素即為一個關鍵幀，動畫會在對應的時間段內，依次執行數組中每一個關鍵幀的動畫。
path：動畫路徑對象，可以指定一個路徑，在執行動畫時路徑會沿著路徑移動，Path在動畫中只會影響視圖的Position。
keyTimes：設置關鍵幀對應的時間點，范圍：0-1。如果沒有設置該屬性，則每一幀的時間平分。
下面以讓視圖繞圈為例演示其使用：
1、設置values使其沿正方形運動
- (void)valueKeyframeAni {
CAKeyframeAnimation * ani = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"position"];
ani.duration = 4.0;
ani.removedOnCompletion = NO;
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
ani.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
NSValue * value1 = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 200)];
NSValue *value2=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(250, 200)];
NSValue *value3=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(250, 300)];
NSValue *value4=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 300)];
NSValue *value5=[NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 200)];
ani.values = @[value1, value2, value3, value4, value5];
[self.centerShow.layer addAnimation:ani forKey:@"PostionKeyframeValueAni"];
}
動畫效果：
2、設置path使其繞圓圈運動
- (void)pathKeyframeAni {
CAKeyframeAnimation * ani = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"position"];
CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
CGPathAddEllipseInRect(path, NULL, CGRectMake(130, 200, 100, 100));
ani.path = path;
CGPathRelease(path);
ani.duration = 4.0;
ani.removedOnCompletion = NO;
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
[self.centerShow.layer addAnimation:ani forKey:@"PostionKeyframePathAni"];
}
動畫效果：
CATransition
轉場動畫，比UIVIew轉場動畫具有更多的動畫效果，比如Nav的默認Push視圖的效果就是通過CATransition的kCATransitionPush類型來實現。
CAKeyframeAnimation的重要屬性：
type：過渡動畫的類型
type的enum值如下：
kCATransitionFade 漸變
kCATransitionMoveIn 覆蓋
kCATransitionPush 推出
kCATransitionReveal 揭開
還有一些私有動畫類型，效果很炫酷，不過不推薦使用。
私有動畫類型的值有："cube"、"suckEffect"、"oglFlip"、 "rippleEffect"、"pageCurl"、"pageUnCurl"等等。
subtype： 過渡動畫的方向
subtype的enum值如下：
kCATransitionFromRight 從右邊
kCATransitionFromLeft 從左邊
kCATransitionFromTop 從頂部
kCATransitionFromBottom 從底部
以漸變效果為例
- (void)transitionAni {
CATransition * ani = [CATransition animation];
ani.type = kCATransitionFade;
ani.subtype = kCATransitionFromLeft;
ani.duration = 1.5;
self.centerShow.image = [UIImage imageNamed:@"Raffle"];
[self.centerShow.layer addAnimation:ani forKey:@"transitionAni"];
}
動畫效果：
以下是另外三種轉場類型的動畫效果（圖片名稱對應其type類型）：
以下是部分私有轉場類型的動畫效果（圖片名稱對應其type類型）：
CASpringAnimation
CASpringAnimation是iOS9新加入動畫類型，是CABasicAnimation的子類，用于實現彈簧動畫。
CASpringAnimation的重要屬性：
mass：質量（影響彈簧的慣性，質量越大，彈簧慣性越大，運動的幅度越大）
stiffness：彈性系數（彈性系數越大，彈簧的運動越快）
damping：阻尼系數（阻尼系數越大，彈簧的停止越快）
initialVelocity：初始速率（彈簧動畫的初始速度大小，彈簧運動的初始方向與初始速率的正負一致，若初始速率為0，表示忽略該屬性）
settlingDuration：結算時間（根據動畫參數估算彈簧開始運動到停止的時間，動畫設置的時間最好根據此時間來設置）
CASpringAnimation和UIView的SpringAnimation對比：
1.CASpringAnimation 可以設置更多影響彈簧動畫效果的屬性，可以實現更復雜的彈簧動畫效果，且可以和其他動畫組合。
2.UIView的SpringAnimation實際上就是通過CASpringAnimation來實現。
以實現視圖的bounds變化的彈簧動畫效果為例：
- (void)springAni {
CASpringAnimation * ani = [CASpringAnimation animationWithKeyPath:@"bounds"];
ani.mass = 10.0; //質量，影響圖層運動時的彈簧慣性，質量越大，彈簧拉伸和壓縮的幅度越大
ani.stiffness = 5000; //剛度系數(勁度系數/彈性系數)，剛度系數越大，形變產生的力就越大，運動越快
ani.damping = 100.0;//阻尼系數，阻止彈簧伸縮的系數，阻尼系數越大，停止越快
ani.initialVelocity = 5.f;//初始速率，動畫視圖的初始速度大小;速率為正數時，速度方向與運動方向一致，速率為負數時，速度方向與運動方向相反
ani.duration = ani.settlingDuration;
ani.toValue = [NSValue valueWithCGRect:self.centerShow.bounds];
ani.removedOnCompletion = NO;
ani.fillMode = kCAFillModeForwards;
ani.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
[self.cartCenter.layer addAnimation:ani forKey:@"boundsAni"];
}
動畫效果：
CAAnimationGroup
使用Group可以將多個動畫合并一起加入到層中，Group中所有動畫并發執行，可以方便地實現需要多種類型動畫的場景。
以實現視圖的position、bounds和opacity改變的組合動畫為例
- (void)groupAni {
CABasicAnimation * posAni = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"position"];
posAni.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:self.centerShow.center];
CABasicAnimation * opcAni = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"opacity"];
opcAni.toValue = [NSNumber numberWithFloat:1.0];
opcAni.toValue = [NSNumber numberWithFloat:0.7];
CABasicAnimation * bodAni = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"bounds"];
bodAni.toValue = [NSValue valueWithCGRect:self.centerShow.bounds];
CAAnimationGroup * groupAni = [CAAnimationGroup animation];
groupAni.animations = @[posAni, opcAni, bodAni];
groupAni.duration = 1.0;
groupAni.fillMode = kCAFillModeForwards;
groupAni.removedOnCompletion = NO;
groupAni.timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut];
[self.cartCenter.layer addAnimation:groupAni forKey:@"groupAni"];
}
動畫效果：
CATransaction
最后講一下事務，在核心動畫里面存在事務（CATransaction）這樣一個概念，它負責協調多個動畫原子更新顯示操作。
簡單來說事務是核心動畫里面的一個基本的單元，動畫的產生必然伴隨著layer的Animatable屬性的變化，而layer屬性的變化必須屬于某一個事務。
因此，核心動畫依賴事務。
事務的作用：保證一個或多個layer的一個或多個屬性變化同時進行
事務分為隱式和顯式：
1.隱式：沒有明顯調用事務的方法，由系統自動生成事務。比如直接設置一個layer的position屬性，則會在當前線程自動生成一個事務，并在下一個runLoop中自動commit事務。
2.顯式：明顯調用事務的方法（[CATransaction begin]和[CATransaction commit]）。
CA事務的可設置屬性（會覆蓋隱式動畫的設置）：
animationDuration：動畫時間
animationTimingFunction：動畫時間曲線
disableActions：是否關閉動畫
completionBlock：動畫執行完畢的回調
事務支持嵌套使用：當最外層的事務commit后動畫才會開始。
使用實例：
[CATransaction begin];
[CATransaction setAnimationDuration:2.0];
[CATransaction setAnimationTimingFunction:[CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut]];
// [CATransaction setDisableActions:YES]; //設置為YES就關閉動畫
self.subLayer.bounds = self.centerShow.layer.bounds;
[CATransaction commit];
注意：只有非root layer才有隱式動畫，如果你是直接設置self.cartCenter.layer.bounds = self.centerShow.layer.bounds;是不會有動畫效果的。
本文demo地址：
https://github.com/DaMingShen/CAAnimation
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接下來將更新iOS繪圖引擎Quartz2D
