用 UIViewPropertyAnimator 编写动画

Posted 2020-08-09 小敏的博客

 

[iOS 10 day by day] Day 1：开发 iMessage 的第三方插件

[iOS 10 day by day] Day 2：线程竞态检测工具 Thread Sanitizer

 

《ios 10 day by day》是 shinobicontrols 公司编写的系列博客，介绍开发者需要了解的 iOS 10 新特性，每周更新。本系列翻译（文集地址）已取得官方授权。仓薯翻译，欢迎指正：）

Shinobicontrols 为 iOS 和 android 开发者提供高性能、响应式的 UI 控件 SDK，尤其是图表方面的控件。 官网 : shinobicontrols.com twitter : @shinobicontrols

 

曾经的黑暗年代

 

用基于 block 的 UIView animation 来编写 view 属性（frame, transform 等等）变化的动画非常简单。只需要短短几行代码：

 

view.alpha = 1

 

UIView.animate(withDuration: 2) {

    containerView.alpha = 0

}

 

你可以指定动画结束之后调用的 completion block。如果默认的匀速动画不能满足你的要求，还可以调整时间曲线。

 

但是，如果你需要一种自定义的曲线动画，相应的属性变化首先要快速开始，然后再急速慢下来，该怎么办呢？另外一个有点麻烦的问题是，怎么取消正在进行中的动画？虽然这些问题都可以解决，用第三方库或者创建一个新的 animation 来取代进行中的 animation。但苹果在 UIKit 中新加的组件能把这些步骤简化许多：进入UIViewPropertyAnimator的世界吧！

 

Animation 的新纪元

 

UIViewPropertyAnimator 的 API 设计得很完善，可扩展性也很好。它 cover 了传统 UIView animation 动画的绝大部分功能，并且大大增强了你对动画过程的掌控能力。具体来说，你可以在动画过程中任意时刻暂停，可以随后再选择继续，甚至还能在动画过程中动态改变动画的属性（例如，本来动画终点在屏幕左下角的，可以在动画过程中把终点改到右上角）。

 

为了探索这个新的类，我们来看几个例子，这几个例子都是演示一张图片划过屏幕的动画。如同所有 Day by Day 系列的文章，例子的代码可以在 Github 上下载到。这次我们用的是 Playground。

 

Playground 的准备

 

我们所有的 playground 页面都是让一个小忍者划过屏幕的动画。为了方便对比这些页面的代码，我们把公共部分的代码藏在 Sources 文件夹里。这样不仅能简化每个页面的代码，还能加快编译过程，因为 Sources 里的代码是预编译过的。

 

Sources 里包含一个简单的UIView子类，叫做NinjaContainerView。它的唯一功能就是添加一个 UIImageView 作为子 view，来显示我们的小忍者。我把忍者图片加到了 Resources 里。

 

import UIKit

 

public class NinjaContainerView: UIView {

 

    public let ninja: UIImageView = {

        let image = UIImage(named: "ninja")

        let view = UIImageView(image: image)

        view.frame = CGRect(x: 0, y: 0, width: 45, height: 39)

        return view

    }()

 

    public override init(frame: CGRect) {

        // Animating view

        super.init(frame: frame)

 

        // Position ninja in the bottom left of the view

        ninja.center = {

            let x = (frame.minX + ninja.frame.width / 2)

            let y = (frame.maxY - ninja.frame.height / 2)

            return CGPoint(x: x, y: y)

        }()

 

        // Add image to the container

        addSubview(ninja)

        backgroundColor = #colorLiteral(red: 0.8039215803, green: 0.8039215803, blue: 0.8039215803, alpha: 1)

    }

 

    required public init?(coder aDecoder: NSCoder) {

        fatalError("init(coder:) has not been implemented")

    }

 

    /// Moves the ninja view to the bottom right of its container, positioned just inside.

    public func moveNinjaToBottomRight() {

        ninja.center = {

            let x = (frame.maxX - ninja.frame.width / 2)

            let y = (frame.maxY - ninja.frame.height / 2)

            return CGPoint(x: x, y: y)

        }()

    }

}

 

现在，在每个 playground 页面里，我们可以复制粘贴以下代码：

 

import UIKit

import PlaygroundSupport

 

// Container for our animating view

let containerView = NinjaContainerView(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: 400, height: 400))

 

let ninja = containerView.ninja

 

// Show the container view in the Assistant Editor

PlaygroundPage.current.liveView = containerView

 

这样我们就可以用上 Playground 强大的 “Live View” 功能，不用启动 iOS 模拟器就可以展示动画效果。尽管 Playground 还是有些不好用的地方，但用来尝试新功能是非常合适的。

 

要显示 Live View，点击菜单栏上的 View -> Assistant Editor -> Show Assistant Editor，或者点击右上角工具栏里两环相套的图标。如果在右半边的编辑器里没有看到 live view，要确保选中的是 Timeline 而不是 Manual —— 不得不承认我在这里浪费了一点时间。

 

从简单的开始

 

UIViewPropertyAnimator 的用法可以跟传统的 animation block 一样：

 

UIViewPropertyAnimator(duration: 1, curve: .easeInOut) {

    containerView.moveNinjaToBottomRight()

}.startAnimation()

 

这会触发一个时长为 1 秒，时间曲线是缓进缓出的动画。动画的内容是闭包里的部分。

 

注意我们是通过调用 startAnimation() 来显式启动动画的。另外一种创建 animator 的方法可以不用手动启动动画，就是 runningPropertyAnimator(withDuration:delay:options:animations:completion:)。确实有点长，所以可能还不如用第一种。

 

先创建好 animator ，再往上添加动画也很容易：

 

// view 设置好之后，我们先来一个简单的动画

let animator = UIViewPropertyAnimator(duration: 1, curve: .easeInOut)

 

// 添加第一个 animation block

animator.addAnimations {

    containerView.moveNinjaToBottomRight()

}

 

// 然后再加第二个

animator.addAnimations {

    ninja.alpha = 0

}

 

这两个 animation block 会同时进行。

 

两个 animation block

添加 completion block 的方法也很类似：

 

animator.addCompletion {

    _ in

    print("Animation completed")

}

 

animator.addCompletion {

    position in

    switch position {

    case .end: print("Completion handler called at end of animation")

    case .current: print("Completion handler called mid-way through animation")

    case .start: print("Completion handler called  at start of animation")

    }

}

 

如果动画完整跑完的话，我们可以在控制台看到以下信息：

 

Animation completed

Completion handler called at end of animation

 

进度拖拽和反向动画

 

我们可以利用 animator 让动画跟随拖拽的进度进行：

 

let animator = UIViewPropertyAnimator(duration: 5, curve: .easeIn)

 

// Add our first animation block

animator.addAnimations {

    containerView.moveNinjaToBottomRight()

}

 

let scrubber = UISlider(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: containerView.frame.width, height: 50))

containerView.addSubview(scrubber)

 

let eventListener = EventListener()

eventListener.eventFired = {

    animator.fractionComplete = CGFloat(scrubber.value)

}

 

scrubber.addTarget(eventListener, action: #selector(EventListener.handleEvent), for: .valueChanged)

 

Playground 总体来说是很好用的，而且还能在 Live View 里面添加可交互的 UI 控件。然而，接受响应事件就有点麻烦，因为我们需要一个 NSObject 的子类来监听诸如 .valueChanged 这种事件。所以，我们简单创建一个 EventListener，一旦触发它的 handleEvent 方法，它会调用我们的 eventFired 闭包。

 

这里 fractionComplete 值的计算方法跟时间没有关系了，所以我们的小忍者不再像之前指定的一样，会优雅地缓动。

 

Property animator 最强大的功能体现在它能随时打断正在进行的动画。让动画反向也非常容易，只需设置 isReversed 属性即可。

 

为了演示这一点，我们使用关键帧动画，这样就可以制作一个多阶段的动画了：

 

animator.addAnimations {

    UIView.animateKeyframes(withDuration: animationDuration, delay: 0, options: [.calculationModeCubic], animations: {

        UIView.addKeyframe(withRelativeStartTime: 0,  relativeDuration: 0.5) {

            ninja.center = containerView.center

        }

        UIView.addKeyframe(withRelativeStartTime: 0.5, relativeDuration: 0.5) {

            containerView.moveNinjaToBottomRight()

        }

    })

}

 

let button = UIButton(frame: CGRect(origin: .zero, size: CGSize(width: 100, height: 30)))

button.setTitle("Reverse", for: .normal)

button.setTitleColor(.black(), for: .normal)

button.setTitleColor(.gray(), for: .highlighted)

let listener = EventListener()

listener.eventFired = {

    animator.isReversed = true

}

 

button.addTarget(listener, action: #selector(EventListener.handleEvent), for: .touchUpInside)

containerView.addSubview(button)

 

animator.startAnimation()

 

按下按钮的时候，animator 就会把动画反向进行，只要这一时刻动画还没结束。

 

自定义时间曲线

 

Property animator 在简洁优美的同时，还有很强的扩展性。如果你需要在苹果提供的时间函数之外自定义另一种时间曲线，只需传进一个实现 UITimingCurveProvider 协议的对象。大部分情况下用到的是 UICubicTimingParameters 或者 UISpringTimingParameters。

 

例如，我们想让小忍者在划过屏幕的过程中，先快速加速，然后再慢慢停止。如下图的贝塞尔曲线所示（绘制曲线用了这个很方便的在线工具）：

http://cubic-bezier.com/#.17,.67,.83,.67

 

贝塞尔曲线

 

let bezierParams = UICubicTimingParameters(controlPoint1: CGPoint(x: 0.05, y: 0.95),

                                                   controlPoint2: CGPoint(x: 0.15, y: 0.95))

 

let animator = UIViewPropertyAnimator(duration: 4, timingParameters:bezierParams)

 

animator.addAnimations {

    containerView.moveNinjaToBottomRight()

}

 

animator.startAnimation()

 

扩展阅读

 

新的 property animator 让编写动画更简单，它的 API 跟传统方法类似，还添加了打断动画、自定义时间曲线等功能。

 

Apple 为 UIViewPropertyAnimator 提供了详尽的文档。另外，也可以看看这场 WWDC 视频，深度解读这些新的 API，还讲了怎么用新的 API 来做 viewController 跳转的过渡动画。另外还有一些有趣的例子，例如一些简单的游戏。