iOS时钟动画效果实现

1. 最终实现的效果以及思维导图

实现的步骤思维导图：

2. CALayer

其实今天分享的主角是CALayer。因为所有的动画都是在CALayer上完成的。

• 在iOS中，看得见摸得着的东西基本上都是UIView，比如一个按钮、一个文本标签、一个文本输入框、一个图标等等，这些都是UIView
• 其实UIView之所以能显示在屏幕上，完全是因为它内部的一个图层
• 在创建UIView对象时，UIView内部会自动创建一个图层(即CALayer对象)，通过UIView的layer属性可以访问这个层
  @property(nonatomic,readonly,retain) CALayer *layer;
• 当UIView需要显示到屏幕上时，会调用drawRect:方法进行绘图，并且会将所有内容绘制在自己的图层上，绘图完毕后，系统会将图层拷贝到屏幕上，于是就完成了UIView的显示
• 换句话说，UIView本身不具备显示的功能，是它内部的层才有显示功能

  2.1 CALayer的基本属性

• 设置阴影的时候，阴影颜色+阴影偏移（或者阴影路径）+阴影透明度缺一不可。
• 阴影模糊度如果不设置，默认值就是3.0000。
• 阴影的路径：
  • 设置了阴影的路径，就不再需要设置阴影的偏移量了。
  • 设置了阴影的路径之后，也不能再设置masksToBounds。因为超过部分会被裁减。
    以实现下图为例：
    

    UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)];

    [self.view addSubview:imageView];

//    设置背景颜色。注意UIColor 和 CGColor之间的互换
    imageView.layer.backgroundColor = [UIColor grayColor].CGColor;

//    生成一个path
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRect:CGRectMake(-10, -10, imageView.bounds.size.width + 20, imageView.bounds.size.height + 20)];
//    设置阴影path
    imageView.layer.shadowPath = path.CGPath;

//    设置阴影颜色
    imageView.layer.shadowColor = [UIColor lightGrayColor].CGColor;

//    设置阴影透明度
    imageView.layer.shadowOpacity = 0.5;

2.2 手动创建一个CALayer

• 创建CALayer

• 在设置frame的时候，内部同时设置了position,bounds.size 都会发生改变。

• 设置position，就和设置UIView的center一样的。

• 记得要添加到父CALayer上。

  CALayer *layer = [[CALayer alloc] init];
  
  // ------------------- 设置位置大小 ---------------------
  // 方式一: 直接设置 frame
  // layer.frame = CGRectMake(50, 50, 200, 200);
  
  // 方式二:
  // 先设置大小
  layer.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
  // 再设置位置(默认情况下 position 指的是 center。)
  layer.position = CGPointMake(150, 150);
  // ------------------- 设置位置大小 ---------------------
  
  layer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
  layer.opacity = 0.7;
  [self.view.layer addSublayer:layer];
  }

  2.3 transform

  从这里开始，咱们的坐标轴就变成了xyz三个轴向了，因为图案也会变成立体的了。

  • 从 layer 的中心点到 给定的坐标点之间连一条线, 然后以这个线为中心轴, 开始旋转

 self.myLayer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI_4, 10, 20, 30);

这段代码的意思就是说从{0,0,0}这个点，到{10,20,30}这个点，划一根线。图形绕着这根线，旋转M_PI_4度数。

2.3.1 修改透视

在真实世界中，当物体远离我们的时候，由于视角的原因看起来会变小，理论上说远离我们的视图的边要比靠近视角的边跟短，但实际上并没有发生，而我们当前的视角是等距离的，也就是在3D变换中任然保持平行，和之前提到的仿射变换类似。

“为了做一些修正，我们需要引入投影变换（又称作z变换）来对除了旋转之外的变换矩阵做一些修改，Core Animation并没有给我们提供设置透视变换的函数，因此我们需要手动修改矩阵值，幸运的是，很简单：CATransform3D的透视效果通过一个矩阵中一个很简单的元素来控制：m34。m34用于按比例缩放X和Y的值来计算到底要离视角多远。”

*Excerpt From: 钟声. “ios核心动画高级技巧.” iBooks. *

• 通过修改transform的m34来达到效果
• transform可以看成是一个结构体，所以修改的时候需要通过一个中间量才能修改。
• m34的默认值是0，可以通过设置m34为-1.0 / d来应用透视效果
• d代表了想象中视角相机和屏幕之间的距离，以像素为单位，那应该如何计算这个距离呢？实际上并不需要，大概估算一个就好了。”
• “因为视角相机实际上并不存在，所以可以根据屏幕上的显示效果自由决定它的防止的位置。通常500-1000就已经很好了”
• Excerpt From: 钟声. “iOS核心动画高级技巧.” iBooks.

struct CATransform3D{  
  CGFloat     m11(x缩放),   m12(y切变),   m13(旋转),   m14();
  CGFloat     m21(x切变),   m22(y缩放),   m23,        m24;
  CGFloat     m31(旋转),    m32,         m33,         m34(透视效果，要有旋转角度才能看出效果）;
  CGFloat     m41(x平移),   m42(y平移),   m43(z平移),  m44;
};

 struct CGAffineTransform {
 CGFloat a, b, c, d;
 CGFloat tx, ty;
 };

//    定义矩阵
    CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;

    transform.m34 = -1.0 / 800;

//    旋转加透视
    transform = CATransform3DRotate(transform, -M_PI_4, 0, 1, 0);

    imageView.layer.transform = transform;

2.3.2 缩放

//方式一：
transform = CATransform3DMakeScale(<#CGFloat sx#>, <#CGFloat sy#>, <#CGFloat sz#>)

//方式二：
transform = CATransform3DScale(imageView.layer.transform, <#CGFloat sx#>, <#CGFloat sy#>, <#CGFloat sz#>)

2.4 重要属性之position和anchorPoint

• 默认情况下position相当于UIView 的center

• position决定了layer在父上的位置。

• 但是anchorPoint决定了position在自身的位置。

• anchorPoint的数值只能是0～1。所以是按照百分比计算的。

  3. 隐式动画

• 当对非Root Layer的部分属性进行修改时，默认会自动产生一些动画效果

• 所有的非Root Layer，也就是手动创建的CALayer对象，都存在着隐式动画

• 所有注释里面写着有Animatable，这个属性就有隐式动画效果。
  

  3.1 几个常见的Animatable Properties：

• bounds：用于设置CALayer的宽度和高度。修改这个属性会产生缩放动画

• backgroundColor：用于设置CALayer的背景色。修改这个属性会产生背景色的渐变动画

• position：用于设置CALayer的位置。修改这个属性会产生平移动画

3.2 关闭隐式动画

• 可以通过动画事务(CATransaction)关闭默认的隐式动画效果

• 关闭或者修改隐式动画的步骤：

  • 开启动画事物
  • 关闭动画效果或者修改动画事件
  • 设置动画完成后的动作（可以不设置）
  • 修改属性
  • 提交

    //开启
    [CATransaction begin];
    //关闭动画
    [CATransaction setDisableActions:YES];
    //修改属性
    self.myview.layer.position = CGPointMake(10, 10);
    //提交
    [CATransaction commit];

    4. 创建CALayer

• position:默认情况下相当于UIView的center

• contents:CALayer的内容。可以设置为图片，但是需要桥接。桥接不需要自己额外设置，编译后编译器会自动提示，让Xcode自动帮我们桥接就可以啦。

• 就像添加子视图一样，别忘了把自己创建的Layer添加到view.layer上面。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    CALayer *dialLayer= [[CALayer alloc] init];
    dialLayer.bounds = CGRectMake(0, 0, 150, 150);

    dialLayer.position = self.view.center;

    dialLayer.contents = (__bridge id _Nullable)([UIImage imageNamed:@"clock"].CGImage);

    [self.view.layer addSublayer:dialLayer];
}

5. 设置时分秒针

以秒针为例。时针、分针都是一样的。

//    设置秒针
    UIView *secondHandView = [[UIView alloc]init];
    secondHandView.backgroundColor = [UIColor redColor];
    secondHandView.bounds = CGRectMake(0, 0, 1, 60);
    secondHandView.center = self.view.center;

//    修改锚点
    secondHandView.layer.anchorPoint = CGPointMake(0.5, 1);
    [self.view addSubview:secondHandView];
    self.secondHandView = secondHandView;

锚点是个神马东东？

锚点是神马吶？打个比方，我们耍双截棍的时候，双截棍其实都是围绕咱们握拳的地方转来转去的，👊其实就是双截棍的锚点。

再打个比方，我们在一张A4纸上面钉一个📌。然后旋转A4纸，那颗图钉的位置就是A4纸的锚点。

所以锚点肯定是个坐标点喽～有X、Y组成。锚点的数值范围就是0～1。0表示在最左边或者最上边，1表示在最右边或者最下边。有点模糊是不？再来张图就更清楚了：

咱们刚才绘制的秒针实际就是一个宽1，长60的一个View。咱们要让它旋转起来的时候围绕着一个点转，就要把那个点用图钉钉上。这个图钉的位置就是锚点，就是我们在代码中设置的（0.5，1）.

6. 创建CADisplayLink

我们一开始想到的办法就是用定时器，每一秒钟刷新一次秒针。但是使用了定时器之后，有一个问题。发现秒针比电脑上的稍微慢一点。是因为刷新频率和电脑不一样。

* 解决方法就是使用CADisplayLink来刷新时钟。

//    创建CADisplayLink
    CADisplayLink *link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(clockRunning)];
//    将创建的CADisplayLink加入到主线程中
    [link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

6.1 CADisplayLink和NSTimer的区别

• NSTimer占用系统资源较多
• NSTimer使用完后，一定要销毁，把它设置成nil。
• CADisplayLink本来就在进程中，每秒进行60次。
• 核心动画的时候，最好使用CADisplayLink

6.2 获取时间及时区

• 在clockRunning这个方法中，我们要设置时区，获取日历、当前时间。

在和时间打交道的时候，请千万别忘记了时区。全球有那么多国家，不要只想着自己哈。

//获取本地时区
    NSTimeZone *tZone = [NSTimeZone localTimeZone];

//    获取日历
    NSCalendar *calendar = [NSCalendar currentCalendar];

//获取系统当前时间    
    NSDate *currentDate = [NSDate date];
 //设置日历的时区   
    [calendar setTimeZone:tZone];
//取出当前的时分秒
    NSDateComponents *currentTime = [calendar components:NSCalendarUnitSecond|NSCalendarUnitMinute|NSCalendarUnitHour|NSCalendarUnitTimeZone fromDate:currentDate];

6.3 根据当前时间计算时分秒针弧度

根据当前时间计算时分秒针弧度，然后让自己设置的View进行形变。

因为咱们这个方法是通过CADisplayLink来调用的，也就是说一分钟会被调用60次。因此每秒咱们的秒针都会旋转一次。

    CGFloat angle = (M_PI * 2 / 60) * currentTime.second;

    self.secondHandView.transform = CGAffineTransformMakeRotation(angle);

    CGFloat minuteAngle = (M_PI * 2 / 60) * currentTime.minute;
    self.minuteHandView.transform = CGAffineTransformMakeRotation(minuteAngle);

    CGFloat hourAngle = (M_PI * 2 / 12) * currentTime.hour;
    self.hourHandView.transform = CGAffineTransformMakeRotation(hourAngle);

7. 成稿

完成效果：

8.总结

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