動畫分析步驟“三步曲”

摘要： 本文將實現簡單的“登錄界面按鈕移動效果”，并通過此動畫效果介紹動畫設計和分析的思路。本文不僅旨在讓大家弄清動畫效果是如何通過代碼來實現的，更重要的是希望大家通過對本文的學習，掌握動畫設計和分析的思路。本文選自《iOS動畫——核心技術與案例實戰》

　　首先先來看看動畫設計中的三個角色：產品設計師、算法分析師以及偉大的程序員都有哪些職責。
（1）產品設計師：告訴大家想做一個什么樣的動畫。
（2）算法分析師：分析動畫的實現原理并設計相應的動畫算法。
（3）程序員：思考如何用代碼實現算法。
　　在一般中小規模的公司中，開發人員往往都是身兼數職。不僅要編寫代碼還要參與到算法的設計中去，甚至參與到動畫原型的設計中去。所以弄清楚動畫設計過程中的不同角色，以及搞清楚動畫的分析過程是非常有必要的。

1 動畫分析方法

　　下圖是我們想要實現的動畫效果，那么如何來分析它呢？其實產品設計師在設計動畫時，如果能夠將動畫分解為單幀圖像，或者能夠較為慢速地展現動畫的變化過程，那么對于算法分析師和程序員分析動畫的原理，以及設計合適的展現算法起著非常重要的作用。下圖描述了登錄按鈕從左到右逐漸移動的效果，并最后停留在視圖層中間位置這一過程。

　　這個動畫效果非常簡單，可以用一句話來描述其實現算法，即圖像的水平方向位置坐標和時間呈線性漸變關系。接下來思考如何用代碼實現這個效果。按照動畫的展示過程，這里將動畫分為：動畫起始階段、動畫進行階段和動畫結束階段。

1．動畫起始階段

　　在動畫啟動的瞬間，希望動畫從屏幕可視界面外飛入進來。如下圖所示的登錄按鈕是需要實現的動畫起始位置。

　　在iOS視圖中，左上角為視圖的原點（0，0），水平向右為x軸遞增方向，豎直向下為y軸遞增方向，只有當View視圖位于手機屏幕展示坐標系之內，大家才能看到（虛線區域內控件不可見），否則登錄按鈕是不可見的。所以在動畫的起始階段可以將動畫的位置屬性設置在界面之外。

2．動畫進行階段

　　經過前面的分析，大家已經了解了這個動畫效果的實現算法，即登錄按鈕的坐標沿水平方向隨時間線性變化。如表1.1所示描述了不同時間段登錄按鈕的坐標變化情況。幸運的是大家不需要手動設計這一過程，甚至不需要手動寫線性漸變的方法，因為iOS在UIView的顯示層已經幫我們把這個功能集成了。iOS在UIView圖層中不僅集成了動畫的線性漸變方法，而且動畫的加速、減速以及復雜的動畫變化時間函數、運動路徑函數也已經為大家集成好了，所以只需要學會如何使用這些豐富的API即可，且這個功能只需要幾行代碼就可以實現。
　　表1.1 6S下QQ圖標移動效果：QQ圖標x、y坐標隨時間變化關系表

3．動畫結束階段

　　在動畫效果結束之后沒有觸發新的回調事件，只是更新了當前登錄按鈕的最后位置，所以圖片最終停留在視圖層的中間位置。

2 登錄按鈕移動動畫效果：閉包形式

首先創建一個單視圖工程，創建好之后可以看到下圖的工程文件目錄結構：

　　動畫實現的第一階段：動畫起始階段
　　在開始正式添加動畫代碼之前需要為應用添加一個背景圖片。在Main.storyboard中為整個工程添加一個已經準備好的背景圖片，背景圖片依托在UIImageView上。

　　上圖為當前工程的Main.storyboard中圖層結構，其中View Controller為整個工程的視圖控制器，login為UIImageView登錄背景圖片。下圖示是準備好的背景圖片，通過下圖可以看出，要想實現最初所示的動畫效果，只需為整個登錄界面添加一個登錄按鈕即可。

　　動畫起始階段代碼需要放在什么位置才合適呢？要想弄清楚這個問題先搞清楚ViewController.swift 中幾個方法的執行順序。需要關注以下3個方法。

viewDidLoad()viewWillAppear()viewDidAppear()

　　在應用啟動之后，在viewDidLoad中會裝載所有的View視圖，注意，雖然所有View視圖都被裝載進來，但是這時所有的View視圖并不是可見的。程序接著調用viewWillAppear方法，這是視圖在展現之前需要調用的方法。而最后調用viewDidAppear，表明所有的視圖已經可見。經過以上分析，大家應該清楚，在動畫起始階段可以將所有的初始化代碼放置在viewDidLoad()方法中。具體實現代碼如下所示。

1   var loginButton:UIButton?
2   override func viewDidLoad() {
3       super.viewDidLoad()
4       loginButton = UIButton(frame: CGRect(x:-394,y:230,                      width:self.view.frame.width-20*2,height:50))5      loginButton!.backgroundColor = UIColor(red: 50/255.0, green: 185/255.0, blue: 170/255.0, alpha: 1.0)6       loginButton!.setTitle("登錄", for: UIControlState. normal)7      self.view.addSubview(loginButton!)
    }

　　代碼第1行創建了一個UIButton登錄按鈕。第3行重寫viewDidLoad方法，表明應用啟動之后首先通過調用viewDidload方法加載各種UI組鍵。第4行設置當前UIButton登錄按鈕的位置，按鈕的x坐標設置在整個界面之外，因此當前Button按鈕是不可見的。第5行為登錄按鈕添加一個淡綠色背景。第6行設置登錄按鈕Title內容。最后一行將按鈕添加到self.view圖層上。
　　動畫實現的第二階段和第三階段：動畫進行階段和動畫結束階段
要想實現應用打開動畫即展現的效果，需要在View視圖整體展現之前完成動畫實現的第二階段和第三階段的設置（因為如果視圖已經顯示了才設置動畫效果，那么會有動畫不連貫的現象），所以這部分功能只能放置在viewWillAppear方法中。
這里使用的UIButton按鈕和UI控件都是繼承UIView類，UIView類中有一個動畫方法可以完成我們想要實現的功能：

open class func animate(withDuration duration: TimeInterval, animations: @escaping () -> Swift.Void)

　　該方法屬于類方法，類名可以直接調用，表明為當前的UIView添加一個動畫效果，它的每個參數的含義如下。

• duration：表明動畫執行周期。

• animations：表明動畫執行內容。

注意，這里animations是一個閉包，使用閉包的方式將動畫代碼追加進去。在閉包中只需要將動畫的結束狀態設置完成，那么動畫從開始到結束的中間過程，iOS都會自動實現。下面為viewWillAppear()中的動畫實現代碼。

    override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {        UIView.animate(withDuration: 1, animations: {          self.loginButton!.frame = CGRect(x:20,
                y:self.loginButton!.frame.origin.y, 
                 width:self.loginButton!.frame.width, 
                 height:self.loginButton!.frame.height))
        })
    }

　　animate方法中，duration表明動畫執行周期為1s，動畫閉包部分表明登錄按鈕最終的位置，即最終停留在手機屏幕的中間位置。

3 登錄按鈕移動動畫效果：方法形式

　　除了使用閉包的方法之外，還可以使用另外一種方式實現這個動畫效果，即通過commit相關方法的形式來實現。通過修改viewWillAppear()中的內容，可以實現相同的動畫效果。下面是動畫移動效果的另外一種代碼實現方式。

    override func viewWillAppear(animated: Bool) {1        UIView.beginAnimations(nil, context: nil)//動畫開始2        UIView.setAnimationDuration(1)//動畫周期設置3        loginButton!.frame = CGRect(x:20,
               y:loginButton!.frame.origin.y,
               width:loginButton!.frame.width,
               height:loginButton!.frame.height)//動畫位置設置4       UIView.commitAnimations()//動畫提交
    }

　　代碼第1行表明動畫開始，這里先忽略需要傳遞的參數，可以先傳遞兩個nil。第2行設置動畫執行周期，這里將動畫周期設置為1s。第3行將登錄按鈕設置在屏幕中間位置。代碼最后一行將動畫效果提交到系統上運行。
　　其實無論是第2節的動畫實現方法抑或是第3節的動畫實現方法，都可以把動畫實現的過程總結為下面的3個步驟。

　　而第2節和第3節實現動畫的唯一區別就是一個使用閉包的形式，而另一個使用beginAnimations和commitAnimations方法的形式啟動動畫。

4 UIView視圖中常見動畫的屬性分析

　　我們在第2節和第3節主要依靠UIView下的frame屬性來實現登錄按鈕從左到右的進入效果。那么UIView下的其他屬性是不是也可以有類似的效果呢？要想回答這個問題，首先需要弄清楚UIView都有哪些常見的屬性。

1．位置屬性：frame bounds center

　　frame、bounds、center都是描述UIView的位置信息，不同的是frame可以對x坐標、y坐標、width、height四個屬性進行操作，frame的x坐標和y坐標相對于父控件的原點來計算，而bounds一般只能對width、height進行操作，它的x、y坐標只相對于自身而言，center描述的是x、y信息，即UIView的中心位置。下面是CGRect、origin、size的代碼描述。

public struct CGRect {    public var origin: CGPoint
    public var size: CGSize
    public init()    public init(origin: CGPoint, size: CGSize)
}

　　再來看看三者的數據類型。frame是CGRect類型，它是一個結構體，在結構體中包含origin和size兩個屬性。其中origin描述UIView的x、y坐標起始位置信息，size描述UIView的width、height寬高信息。我們再來看看origin的CGPoint和size的CGSize又是什么。

　　CGpoint中包含了UIView的x、y坐標，而CGSize中包含了UIView的Width、Height信息。通過對frame中數據類型的追本溯源，可以得到以下結論：CGRect分別對應x坐標、y坐標、width、height四個屬性。這四個屬性表明當前UI在它的父控件上的位置，如self.view上。
　　通過以上分析可以知道，可以通過x、y坐標修改UIView的移動位置，還可以通過修改width或者height來修改UIView的拉伸、收縮效果。對于bounds屬性使用最多的還是width、height屬性，center則經常使用x、y坐標屬性。

2．透明度屬性：alpha（透明度屬性、范圍0-1、浮點型）

　　UIView的alpha透明度屬性也可以用作動畫效果。當alpha為0時，表明UIView已經隱藏，當alpha為1時UIView顯示。結合這一特征可以通過修改alpha在動畫開始、結束時的值，實現UIView的淡入淡出效果。

3．Layer屬性：圓角漸變、邊框顏色、陰影、3D等高級動畫效果

　　UIView是視圖顯示的容器，負責內容顯示和事件響應。每個UIView都有一個Layer圖層，在這個圖層中承載的是視圖的內容，所以結合Layer可以實現很多高級的動畫效果。當然除了這些之外，UIView還有很多其他屬性，在后面的章節中會為大家一一呈現。

5 小結

　　通過對本文的學習，相信大家基本上掌握了動畫分析的基本步驟，在這里總結一下動畫實現的三個步驟：
（1）設置視圖的動畫初始狀態。
（2）添加視圖的動畫相應屬性。
（3）設置視圖的動畫最終狀態。
　　在通過幀分解等方法了解了動畫的實現原理之后，通過這三個步驟可以很方便地實現各種動畫效果。本章結合登錄按鈕移動效果為大家展示了動畫分析和實現的全過程，并通過代碼詳細介紹了通過閉包方式，以及beginAnimations和commitAnimations方法的形式實現動畫。
　　對于UIView中常見的動畫屬性，結合UIView對視圖的位置、透明度、幾何形狀給大家做了簡要的分析，在后面的章節中會結合具體的代碼，為大家呈現繽紛多彩的動畫效果。
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