简单说说iOS的图形和动画


Core Graphics

Core Graphics 是一组用来绘制 2D 图形的 API,使用 CPU 进行计算。 新建一个项目时,模板已经自动载入了 CoreGraphics.framwork。

Core Animation

Core Animation 包含于 QuartzCore.framwork 中,是一组自由度更大的图形绘制和动画 API,但实现起来也会比 Core Graphics 麻烦一点。iOS 上的 UIKit 和动画效果大部分都是通过 Core Animation 实现的。

Core Image

Core Image 是一组用于图像、视频处理的 API,如添加滤镜之类的。

OpenGL / OpenGL ES

底层的图形绘制 API,自由度最大,但学习成本也很高。如果不是做大型游戏,推荐使用更高层的 API。

硬件加速

硬件加速是指用到了 GPU 的 API,以下这些情况不会用到硬件加速

  • 所有在 drawRect 中完成的图形绘制。
  • shouldRasterize 属性为 YES 的 CALayer。
  • 用到了 mask 或 drop shadow 的 CALayer。
  • Text (包括 UILabels, CATextLayers, Core Text, 等等)。
  • 使用 CGContexts 绘制的图形

Core Animation

虽然是 Animation,但实际上它也干 Drawing 的活,这就需要 CALayer 的帮助。iOS 中,所有的 UIView 都自带了一个 CALayer(可以通过 UIView.layer 访问),UIView 的渲染和动画最终也是通过 layer 来实现的。从这个意义上说,UIView 就是简单的一层壳,把图形绘制需要的信息传递给 layer。当然 UIView 还有一个重要的功能就是处理事件,如点击按钮,滑动等等。

事实上 layer 也是一层壳(Model Tree),背后还有呈现树(Presenting Tree)和渲染树(Render Tree),渲染树对呈现树的数据进行渲染。

跟 view 一样,layer 也存在着一个树状结构。可以直接创建,或通过 view.layer 获取。

layer 有很多的动画属性,如 anchorPoint(view 没有这个属性)、frame、transform 等等,详细的属性列表见此。配合 Core Animation 的 API 可以实现很多 UIView Animation 无法实现的效果,比如 3D 动画。

UIView Animation

这个是我们经常会用到的,它对 Core Animation 做了更高层的封装,方便使用,当然自由度也降低了。

+ (void)animateWithDuration:(NSTimeInterval)duration delay:(NSTimeInterval)delay options:(UIViewAnimationOptions)options animations:(void (^)(void))animations completion:(void (^)(BOOL finished))completion

animation block 里可以设置 view 的动画属性的终止值,如 frame, rotation 等。options 可以设置动画的相关选项,如下:

enum {
    UIViewAnimationOptionLayoutSubviews            = 1 <<  0,
    UIViewAnimationOptionAllowUserInteraction      = 1 <<  1,
    UIViewAnimationOptionBeginFromCurrentState     = 1 <<  2,
    UIViewAnimationOptionRepeat                    = 1 <<  3,
    UIViewAnimationOptionAutoreverse               = 1 <<  4,
    UIViewAnimationOptionOverrideInheritedDuration = 1 <<  5,
    UIViewAnimationOptionOverrideInheritedCurve    = 1 <<  6,
    UIViewAnimationOptionAllowAnimatedContent      = 1 <<  7,
    UIViewAnimationOptionShowHideTransitionViews   = 1 <<  8,

    UIViewAnimationOptionCurveEaseInOut            = 0 << 16,
    UIViewAnimationOptionCurveEaseIn               = 1 << 16,
    UIViewAnimationOptionCurveEaseOut              = 2 << 16,
    UIViewAnimationOptionCurveLinear               = 3 << 16,

    UIViewAnimationOptionTransitionNone            = 0 << 20,
    UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromLeft    = 1 << 20,
    UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromRight   = 2 << 20,
    UIViewAnimationOptionTransitionCurlUp          = 3 << 20,
    UIViewAnimationOptionTransitionCurlDown        = 4 << 20,
    UIViewAnimationOptionTransitionCrossDissolve   = 5 << 20,
    UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromTop     = 6 << 20,
    UIViewAnimationOptionTransitionFlipFromBottom  = 7 << 20,
};
typedef NSUInteger UIViewAnimationOptions;

所以一般的动画 view animation 都可以应付。

TableView 优化

TableView 是 iOS 中非常重要的组成部分,如果处理不当,就很容易出现不流畅的现象。比如一个 TableViewCell 中有多个 subview。上面说过一个 view 对应了一个 layer,多个 view 自然也就对应多个 layer,好比 photoshop 的图层。滑动时 GPU 需要分别对每一个 layer 进行处理,如果不能在短时间内完成,就容易掉帧。

要保证 TableView 的流畅,首先 TableViewCell 的生成时间要短(少于 1/60 秒),其次移动时帧频尽量保持在 60(也就是每秒 60 帧)。前者取决于 CPU,后者取决于 GPU。

以 twitter 为例,可以通过 subviews 来实现,不过性能会有点影响,但实现起来简单。

因为 cell 在形态上不会经常改变,所以也可以通过 drawRect 直接绘制,只要这个时间足够短就可以。好处是 layer 不用处理多个子 layer 的组合和叠加,就像一张 jpg 图片一样,滑动会更流畅。

参考