动画分析步骤“三步曲”

摘要： 本文将实现简单的“登录界面按钮移动效果”，并通过此动画效果介绍动画设计和分析的思路。本文不仅旨在让大家弄清动画效果是如何通过代码来实现的，更重要的是希望大家通过对本文的学习，掌握动画设计和分析的思路。本文选自《iOS动画——核心技术与案例实战》

　　首先先来看看动画设计中的三个角色：产品设计师、算法分析师以及伟大的程序员都有哪些职责。
（1）产品设计师：告诉大家想做一个什么样的动画。
（2）算法分析师：分析动画的实现原理并设计相应的动画算法。
（3）程序员：思考如何用代码实现算法。
　　在一般中小规模的公司中，开发人员往往都是身兼数职。不仅要编写代码还要参与到算法的设计中去，甚至参与到动画原型的设计中去。所以弄清楚动画设计过程中的不同角色，以及搞清楚动画的分析过程是非常有必要的。

1 动画分析方法

　　下图是我们想要实现的动画效果，那么如何来分析它呢？其实产品设计师在设计动画时，如果能够将动画分解为单帧图像，或者能够较为慢速地展现动画的变化过程，那么对于算法分析师和程序员分析动画的原理，以及设计合适的展现算法起着非常重要的作用。下图描述了登录按钮从左到右逐渐移动的效果，并最后停留在视图层中间位置这一过程。

　　这个动画效果非常简单，可以用一句话来描述其实现算法，即图像的水平方向位置坐标和时间呈线性渐变关系。接下来思考如何用代码实现这个效果。按照动画的展示过程，这里将动画分为：动画起始阶段、动画进行阶段和动画结束阶段。

1．动画起始阶段

　　在动画启动的瞬间，希望动画从屏幕可视界面外飞入进来。如下图所示的登录按钮是需要实现的动画起始位置。

　　在iOS视图中，左上角为视图的原点（0，0），水平向右为x轴递增方向，竖直向下为y轴递增方向，只有当View视图位于手机屏幕展示坐标系之内，大家才能看到（虚线区域内控件不可见），否则登录按钮是不可见的。所以在动画的起始阶段可以将动画的位置属性设置在界面之外。

2．动画进行阶段

　　经过前面的分析，大家已经了解了这个动画效果的实现算法，即登录按钮的坐标沿水平方向随时间线性变化。如表1.1所示描述了不同时间段登录按钮的坐标变化情况。幸运的是大家不需要手动设计这一过程，甚至不需要手动写线性渐变的方法，因为iOS在UIView的显示层已经帮我们把这个功能集成了。iOS在UIView图层中不仅集成了动画的线性渐变方法，而且动画的加速、减速以及复杂的动画变化时间函数、运动路径函数也已经为大家集成好了，所以只需要学会如何使用这些丰富的API即可，且这个功能只需要几行代码就可以实现。
　　表1.1 6S下QQ图标移动效果：QQ图标x、y坐标随时间变化关系表

3．动画结束阶段

　　在动画效果结束之后没有触发新的回调事件，只是更新了当前登录按钮的最后位置，所以图片最终停留在视图层的中间位置。

2 登录按钮移动动画效果：闭包形式

首先创建一个单视图工程，创建好之后可以看到下图的工程文件目录结构：

　　动画实现的第一阶段：动画起始阶段
　　在开始正式添加动画代码之前需要为应用添加一个背景图片。在Main.storyboard中为整个工程添加一个已经准备好的背景图片，背景图片依托在UIImageView上。

　　上图为当前工程的Main.storyboard中图层结构，其中View Controller为整个工程的视图控制器，login为UIImageView登录背景图片。下图示是准备好的背景图片，通过下图可以看出，要想实现最初所示的动画效果，只需为整个登录界面添加一个登录按钮即可。

　　动画起始阶段代码需要放在什么位置才合适呢？要想弄清楚这个问题先搞清楚ViewController.swift 中几个方法的执行顺序。需要关注以下3个方法。

viewDidLoad()
viewWillAppear()
viewDidAppear()

　　在应用启动之后，在viewDidLoad中会装载所有的View视图，注意，虽然所有View视图都被装载进来，但是这时所有的View视图并不是可见的。程序接着调用viewWillAppear方法，这是视图在展现之前需要调用的方法。而最后调用viewDidAppear，表明所有的视图已经可见。经过以上分析，大家应该清楚，在动画起始阶段可以将所有的初始化代码放置在viewDidLoad()方法中。具体实现代码如下所示。

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("登录", for: UIControlState. normal)
7      self.view.addSubview(loginButton!)
    }

　　代码第1行创建了一个UIButton登录按钮。第3行重写viewDidLoad方法，表明应用启动之后首先通过调用viewDidload方法加载各种UI组键。第4行设置当前UIButton登录按钮的位置，按钮的x坐标设置在整个界面之外，因此当前Button按钮是不可见的。第5行为登录按钮添加一个淡绿色背景。第6行设置登录按钮Title内容。最后一行将按钮添加到self.view图层上。
　　动画实现的第二阶段和第三阶段：动画进行阶段和动画结束阶段
要想实现应用打开动画即展现的效果，需要在View视图整体展现之前完成动画实现的第二阶段和第三阶段的设置（因为如果视图已经显示了才设置动画效果，那么会有动画不连贯的现象），所以这部分功能只能放置在viewWillAppear方法中。
这里使用的UIButton按钮和UI控件都是继承UIView类，UIView类中有一个动画方法可以完成我们想要实现的功能：

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

　　该方法属于类方法，类名可以直接调用，表明为当前的UIView添加一个动画效果，它的每个参数的含义如下。

• duration：表明动画执行周期。
• animations：表明动画执行内容。

注意，这里animations是一个闭包，使用闭包的方式将动画代码追加进去。在闭包中只需要将动画的结束状态设置完成，那么动画从开始到结束的中间过程，iOS都会自动实现。下面为viewWillAppear()中的动画实现代码。

    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表明动画执行周期为1s，动画闭包部分表明登录按钮最终的位置，即最终停留在手机屏幕的中间位置。

3 登录按钮移动动画效果：方法形式

　　除了使用闭包的方法之外，还可以使用另外一种方式实现这个动画效果，即通过commit相关方法的形式来实现。通过修改viewWillAppear()中的内容，可以实现相同的动画效果。下面是动画移动效果的另外一种代码实现方式。

    override func viewWillAppear(animated: Bool) {
1        UIView.beginAnimations(nil, context: nil)//动画开始
2        UIView.setAnimationDuration(1)//动画周期设置
3        loginButton!.frame = CGRect(x:20,
               y:loginButton!.frame.origin.y,
               width:loginButton!.frame.width,
               height:loginButton!.frame.height)//动画位置设置
4       UIView.commitAnimations()//动画提交
    }

　　代码第1行表明动画开始，这里先忽略需要传递的参数，可以先传递两个nil。第2行设置动画执行周期，这里将动画周期设置为1s。第3行将登录按钮设置在屏幕中间位置。代码最后一行将动画效果提交到系统上运行。
　　其实无论是第2节的动画实现方法抑或是第3节的动画实现方法，都可以把动画实现的过程总结为下面的3个步骤。

　　而第2节和第3节实现动画的唯一区别就是一个使用闭包的形式，而另一个使用beginAnimations和commitAnimations方法的形式启动动画。

4 UIView视图中常见动画的属性分析

　　我们在第2节和第3节主要依靠UIView下的frame属性来实现登录按钮从左到右的进入效果。那么UIView下的其他属性是不是也可以有类似的效果呢？要想回答这个问题，首先需要弄清楚UIView都有哪些常见的属性。

1．位置属性：frame bounds center

　　frame、bounds、center都是描述UIView的位置信息，不同的是frame可以对x坐标、y坐标、width、height四个属性进行操作，frame的x坐标和y坐标相对于父控件的原点来计算，而bounds一般只能对width、height进行操作，它的x、y坐标只相对于自身而言，center描述的是x、y信息，即UIView的中心位置。下面是CGRect、origin、size的代码描述。

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

　　再来看看三者的数据类型。frame是CGRect类型，它是一个结构体，在结构体中包含origin和size两个属性。其中origin描述UIView的x、y坐标起始位置信息，size描述UIView的width、height宽高信息。我们再来看看origin的CGPoint和size的CGSize又是什么。

　　CGpoint中包含了UIView的x、y坐标，而CGSize中包含了UIView的Width、Height信息。通过对frame中数据类型的追本溯源，可以得到以下结论：CGRect分别对应x坐标、y坐标、width、height四个属性。这四个属性表明当前UI在它的父控件上的位置，如self.view上。
　　通过以上分析可以知道，可以通过x、y坐标修改UIView的移动位置，还可以通过修改width或者height来修改UIView的拉伸、收缩效果。对于bounds属性使用最多的还是width、height属性，center则经常使用x、y坐标属性。

2．透明度属性：alpha（透明度属性、范围0-1、浮点型）

　　UIView的alpha透明度属性也可以用作动画效果。当alpha为0时，表明UIView已经隐藏，当alpha为1时UIView显示。结合这一特征可以通过修改alpha在动画开始、结束时的值，实现UIView的淡入淡出效果。

3．Layer属性：圆角渐变、边框颜色、阴影、3D等高级动画效果

　　UIView是视图显示的容器，负责内容显示和事件响应。每个UIView都有一个Layer图层，在这个图层中承载的是视图的内容，所以结合Layer可以实现很多高级的动画效果。当然除了这些之外，UIView还有很多其他属性，在后面的章节中会为大家一一呈现。

5 小结

　　通过对本文的学习，相信大家基本上掌握了动画分析的基本步骤，在这里总结一下动画实现的三个步骤：
（1）设置视图的动画初始状态。
（2）添加视图的动画相应属性。
（3）设置视图的动画最终状态。
　　在通过帧分解等方法了解了动画的实现原理之后，通过这三个步骤可以很方便地实现各种动画效果。本章结合登录按钮移动效果为大家展示了动画分析和实现的全过程，并通过代码详细介绍了通过闭包方式，以及beginAnimations和commitAnimations方法的形式实现动画。
　　对于UIView中常见的动画属性，结合UIView对视图的位置、透明度、几何形状给大家做了简要的分析，在后面的章节中会结合具体的代码，为大家呈现缤纷多彩的动画效果。
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