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IOS实战之自定义转场动画详解

程序员文章站 2023-01-01 18:44:24
转场动画这事,说简单也简单,可以通过presentviewcontroller:animated:completion:和dismissviewcontrolleranim...

转场动画这事,说简单也简单,可以通过presentviewcontroller:animated:completion:和dismissviewcontrolleranimated:completion:这一组函数以模态视图的方式展现、隐藏视图。如果用到了navigationcontroller,还可以调用pushviewcontroller:animated:和popviewcontroller这一组函数将新的视图控制器压栈、弹栈。

下图中所有转场动画都是自定义的动画,这些效果如果不用自定义动画则很难甚至无法实现:

IOS实战之自定义转场动画详解

由于录屏的原因,有些效果无法完全展现,比如它其实还支持横屏。

自定义转场动画的效果实现起来比较复杂,如果仅仅是拷贝一份能够运行的代码却不懂其中原理,就有可能带来各种隐藏的bug。本文由浅入深介绍下面几个知识:

1、传统的基于闭包的实现方式及其缺点
2、自定义present转场动画
3、交互式(interactive)转场动画
4、转场协调器与uimodalpresentationcustom
5、uinavigationcontroller转场动画

在开始正式的教程前,您首先需要下载demo,在代码面前文字是苍白的,demo中包含的注释足以解释本文所有的知识点。其次,您还得了解这几个背景知识。

from和to
在代码和文字中,经常会出现fromview和toview。如果错误的理解它们的含义会导致动画逻辑完全错误。fromview表示当前视图,toview表示要跳转到的视图。如果是从a视图控制器present到b,则a是from,b是to。从b视图控制器dismiss到a时,b变成了from,a是to。用一张图表示:

IOS实战之自定义转场动画详解

presented和presengting
这也是一组相对的概念,它容易与fromview和toview混淆。简单来说,它不受present或dismiss的影响,如果是从a视图控制器present到b,那么a总是presentedviewcontroller,b总是presentingviewcontroller。

modalpresentationstyle
这是一个枚举类型,表示present时动画的类型。其中可以自定义动画效果的只有两种:fullscreen和custom,两者的区别在于fullscreen会移除fromview,而custom不会。比如文章开头的gif中,第三个动画效果就是custom。

基于block的动画
最简单的转场动画是使用transitionfromviewcontroller方法:

IOS实战之自定义转场动画详解

这个方法虽然已经过时,但是对它的分析有助于后面知识的理解。它一共有6个参数,前两个表示从哪个vc开始,跳转到哪个vc,中间两个参数表示动画的时间和选项。最后两个参数表示动画的具体实现细节和回调闭包。

这六个参数其实就是一次转场动画所必备的六个元素。它们可以分为两组,前两个参数为一组,表示页面的跳转关系,后面四个为一组,表示动画的执行逻辑。

这个方法的缺点之一是可自定义程度不高(在后面您会发现能自定义的不仅仅是动画方式),另一个缺点则是重用性不好,也可以说是耦合度比较大。

在最后两个闭包参数中,可以预见的是fromviewcontroller和toviewcontroller参数都会被用到,而且他们是动画的关键。假设视图控制器a可以跳转到b、c、d、e、f,而且跳转动画基本相似,您会发现transitionfromviewcontroller方法要被复制多次,每次只会修改少量内容。

自定义present转场动画
出于解耦和提高可自定义程度的考虑,我们来学习转场动画的正确使用姿势。

首先要了解一个关键概念:转场动画代理,它是一个实现了uiviewcontrollertransitioningdelegate协议的对象。我们需要自己实现这个对象,它的作用是为uikit提供以下几个对象中的一个或多个:

1、animator:

它是实现了uiviewcontrolleranimatedtransitioning协议的对象,用于控制动画的持续时间和动画展示逻辑,代理可以为present和dismiss过程分别提供animator,也可以提供同一个animator。

交互式animator:和animator类似,不过它是交互式的,后面会有详细介绍

presentation控制器:

它可以对present过程更加彻底的自定义,比如修改被展示视图的大小,新增自定义视图等,后面会有详细介绍。

IOS实战之自定义转场动画详解

在这一小节中,我们首先介绍最简单的animator。回顾一下转场动画必备的6个元素,它们被分为两组,彼此之间没有关联。animator的作用等同于第二组的四个元素,也就是说对于同一个animator,可以适用于a跳转b,也可以适用于a跳转c。它表示一种通用的页面跳转时的动画逻辑,不受限于具体的视图控制器。

如果您读懂了这段话,整个自定义的转场动画逻辑就很清楚了,以视图控制器a跳转到b为例:

  • 创建动画代理,在事情比较简单时,a自己就可以作为代理
  • 设置b的transitioningdelegate为步骤1中创建的代理对象
  • 调用presentviewcontroller:animated:completion:并把参数animated设置为true
  • 系统会找到代理中提供的animator,由animator负责动画逻辑

用具体的例子解释就是:

// 这个类相当于a
class crossdissolvefirstviewcontroller: uiviewcontroller, uiviewcontrollertransitioningdelegate {
  // 这个对象相当于b
  crossdissolvesecondviewcontroller.transitioningdelegate = self 

  // 点击按钮触发的函数
  func animationbuttondidclicked() {
    self.presentviewcontroller(crossdissolvesecondviewcontroller, 
             animated: true, completion: nil)
  }

  // 下面这两个函数定义在uiviewcontrollertransitioningdelegate协议中
  // 用于为present和dismiss提供animator
  func animationcontrollerforpresentedcontroller(presented: uiviewcontroller, presentingcontroller presenting: uiviewcontroller, sourcecontroller source: uiviewcontroller) -> uiviewcontrolleranimatedtransitioning? {
//    也可以使用crossdissolveanimator,动画效果各有不同
//    return crossdissolveanimator()
    return halfwayspringanimator()
  }

  func animationcontrollerfordismissedcontroller(dismissed: uiviewcontroller) -> uiviewcontrolleranimatedtransitioning? {
    return crossdissolveanimator()
  }
}

动画的关键在于animator如何实现,它实现了uiviewcontrolleranimatedtransitioning协议,至少需要实现两个方法,我建议您仔细阅读animatetransition方法中的注释,它是整个动画逻辑的核心:

class halfwayspringanimator: nsobject, uiviewcontrolleranimatedtransitioning {
  /// 设置动画的持续时间
  func transitionduration(transitioncontext: uiviewcontrollercontexttransitioning?) -> nstimeinterval {
    return 2
  }

  /// 设置动画的进行方式,附有详细注释,demo中其他地方的这个方法不再解释
  func animatetransition(transitioncontext: uiviewcontrollercontexttransitioning) {
    let fromviewcontroller = transitioncontext.viewcontrollerforkey(uitransitioncontextfromviewcontrollerkey)
    let toviewcontroller = transitioncontext.viewcontrollerforkey(uitransitioncontexttoviewcontrollerkey)
    let containerview = transitioncontext.containerview()

    // 需要关注一下from/to和presented/presenting的关系
    // for a presentation:
    //   fromview = the presenting view.
    //   toview  = the presented view.
    // for a dismissal:
    //   fromview = the presented view.
    //   toview  = the presenting view.

    var fromview = fromviewcontroller?.view
    var toview = toviewcontroller?.view

    // ios8引入了viewforkey方法,尽可能使用这个方法而不是直接访问controller的view属性
    // 比如在form sheet样式中,我们为presentedviewcontroller的view添加阴影或其他decoration,animator会对整个decoration view
    // 添加动画效果,而此时presentedviewcontroller的view只是decoration view的一个子视图
    if transitioncontext.respondstoselector(selector("viewforkey:")) {
      fromview = transitioncontext.viewforkey(uitransitioncontextfromviewkey)
      toview = transitioncontext.viewforkey(uitransitioncontexttoviewkey)
    }

    // 我们让toview的origin.y在屏幕的一半处,这样它从屏幕的中间位置弹起而不是从屏幕底部弹起,弹起过程中逐渐变为不透明
    toview?.frame = cgrectmake(fromview!.frame.origin.x, fromview!.frame.maxy / 2, fromview!.frame.width, fromview!.frame.height)
    toview?.alpha = 0.0

    // 在present和,dismiss时,必须将toview添加到视图层次中
    containerview?.addsubview(toview!)

    let transitionduration = self.transitionduration(transitioncontext)
    // 使用spring动画,有弹簧效果,动画结束后一定要调用completetransition方法
    uiview.animatewithduration(transitionduration, delay: 0, usingspringwithdamping: 0.6, initialspringvelocity: 0, options: .curvelinear, animations: { () -> void in
      toview!.alpha = 1.0   // 逐渐变为不透明
      toview?.frame = transitioncontext.finalframeforviewcontroller(toviewcontroller!)  // 移动到指定位置
      }) { (finished: bool) -> void in
        let wascancelled = transitioncontext.transitionwascancelled()
        transitioncontext.completetransition(!wascancelled)
    }
  }
}

animatetransition方法的核心则是从转场动画上下文获取必要的信息以完成动画。上下文是一个实现了uiviewcontrollercontexttransitioning的对象,它的作用在于为animatetransition方法提供必备的信息。您不应该缓存任何关于动画的信息,而是应该总是从转场动画上下文中获取(比如fromview和toview),这样可以保证总是获取到最新的、正确的信息。

IOS实战之自定义转场动画详解

获取到足够信息后,我们调用uiview.animatewithduration方法把动画交给core animation处理。千万不要忘记在动画调用结束后,执行completetransition方法。

本节的知识在demo的cross dissolve文件夹中有详细的代码。其中有两个animator文件,这说明我们可以为present和dismiss提供同一个animator,或者分别提供各自对应的animator。如果两者动画效果类似,您可以共用同一个animator,惟一的区别在于:

  • present时,要把toview加入到container的视图层级。
  • dismiss时,要把fromview从container的视图层级中移除。

如果您被前面这一大段代码和知识弄晕了,或者暂时用不到这些具体的知识,您至少需要记住自定义动画的基本原理和流程:

  • 设置将要跳转到的视图控制器(presentedviewcontroller)的transitioningdelegate
  • 充当代理的对象可以是源视图控制器(presentingviewcontroller),也可以是自己创建的对象,它需要为转场动画提供一个animator对象。
  • animator对象的animatetransition是整个动画的核心逻辑。

交互式(interactive)转场动画
刚刚我们说到,设置了toviewcontroller的transitioningdelegate属性并且present时,uikit会从代理处获取animator,其实这里还有一个细节:uikit还会调用代理的interactioncontrollerforpresentation:方法来获取交互式控制器,如果得到了nil则执行非交互式动画,这就回到了上一节的内容。

如果获取到了不是nil的对象,那么uikit不会调用animator的animatetransition方法,而是调用交互式控制器(还记得前面介绍动画代理的示意图么,交互式动画控制器和animator是平级关系)的startinteractivetransition:方法。

所谓的交互式动画,通常是基于手势驱动,产生一个动画完成的百分比来控制动画效果(文章开头的gif中第二个动画效果)。整个动画不再是一次性、连贯的完成,而是在任何时候都可以改变百分比甚至取消。这需要一个实现了uipercentdriveninteractivetransition协议的交互式动画控制器和animator协同工作。这看上去是一个非常复杂的任务,但uikit已经封装了足够多细节,我们只需要在交互式动画控制器和中定义一个时间处理函数(比如处理滑动手势),然后在接收到新的事件时,计算动画完成的百分比并且调用updateinteractivetransition来更新动画进度即可。

用下面这段代码简单表示一下整个流程(删除了部分细节和注释,请不要以此为正确参考),完整的代码请参考demo中的interactivity文件夹:

// 这个相当于fromviewcontroller
class interactivityfirstviewcontroller: uiviewcontroller {
   // 这个相当于toviewcontroller
  lazy var interactivitysecondviewcontroller: interactivitysecondviewcontroller = interactivitysecondviewcontroller()
  // 定义了一个interactivitytransitiondelegate类作为代理
  lazy var customtransitiondelegate: interactivitytransitiondelegate = interactivitytransitiondelegate()

  override func viewdidload() {
    super.viewdidload()
    setupview() // 主要是一些ui控件的布局,可以无视其实现细节

    /// 设置动画代理,这个代理比较复杂,所以我们新建了一个代理对象而不是让self作为代理
    interactivitysecondviewcontroller.transitioningdelegate = customtransitiondelegate
  }

  // 触发手势时,也会调用animationbuttondidclicked方法
  func interactivetransitionrecognizeraction(sender: uiscreenedgepangesturerecognizer) {
    if sender.state == .began {
      self.animationbuttondidclicked(sender)
    }
  }

  func animationbuttondidclicked(sender: anyobject) {
    self.presentviewcontroller(interactivitysecondviewcontroller, animated: true, completion: nil)
  }
}

非交互式的动画代理只需要为present和dismiss提供animator即可,但是在交互式的动画代理中,还需要为present和dismiss提供交互式动画控制器:

class interactivitytransitiondelegate: nsobject, uiviewcontrollertransitioningdelegate {
  func animationcontrollerforpresentedcontroller(presented: uiviewcontroller, presentingcontroller presenting: uiviewcontroller, sourcecontroller source: uiviewcontroller) -> uiviewcontrolleranimatedtransitioning? {
    return interactivitytransitionanimator(targetedge: targetedge)
  }

  func animationcontrollerfordismissedcontroller(dismissed: uiviewcontroller) -> uiviewcontrolleranimatedtransitioning? {
    return interactivitytransitionanimator(targetedge: targetedge)
  }

  /// 前两个函数和淡入淡出demo中的实现一致
  /// 后两个函数用于实现交互式动画

  func interactioncontrollerforpresentation(animator: uiviewcontrolleranimatedtransitioning) -> uiviewcontrollerinteractivetransitioning? {
    return transitioninteractioncontroller(gesturerecognizer: gesturerecognizer, edgefordragging: targetedge)
  }

  func interactioncontrollerfordismissal(animator: uiviewcontrolleranimatedtransitioning) -> uiviewcontrollerinteractivetransitioning? {
    return transitioninteractioncontroller(gesturerecognizer: gesturerecognizer, edgefordragging: targetedge)
  }
}

animator中的代码略去,它和非交互式动画中的animator类似。因为交互式的动画只是一种锦上添花,它必须支持非交互式的动画,比如这个例子中,点击按钮依然出发的是非交互式的动画,只是手势滑动才会触发交互式动画。

class transitioninteractioncontroller: uipercentdriveninteractivetransition {
  /// 当手势有滑动时触发这个函数
  func gesturerecognizedidupdate(gesturerecognizer: uiscreenedgepangesturerecognizer) {
    switch gesturerecognizer.state {
    case .began: break
    case .changed: self.updateinteractivetransition(self.percentforgesture(gesturerecognizer)) //手势滑动,更新百分比
    case .ended:  // 滑动结束,判断是否超过一半,如果是则完成剩下的动画,否则取消动画
      if self.percentforgesture(gesturerecognizer) >= 0.5 {
        self.finishinteractivetransition()
      }
      else {
        self.cancelinteractivetransition()
      }
    default: self.cancelinteractivetransition()
    }
  }
  private func percentforgesture(gesture: uiscreenedgepangesturerecognizer) -> cgfloat {
    let percent = 根据gesture计算得出
    return percent
  }
}

交互式动画是在非交互式动画的基础上实现的,我们需要创建一个继承自uipercentdriveninteractivetransition类型的子类,并且在动画代理中返回这个类型的实例对象。

在这个类型中,监听手势(或者下载进度等等)的时间变化,然后调用percentforgesture方法更新动画进度即可。

转场协调器与uimodalpresentationcustom
在进行转场动画的同时,您还可以进行一些同步的,额外的动画,比如文章开头gif中的第三个例子。presentedview和presentingview可以更改自身的视图层级,添加额外的效果(阴影,圆角)。uikit使用转成协调器来管理这些额外的动画。您可以通过需要产生动画效果的视图控制器的transitioncoordinator属性来获取转场协调器,转场协调器只在转场动画的执行过程中存在。

IOS实战之自定义转场动画详解

想要完成gif中第三个例子的效果,我们还需要使用uimodalpresentationstyle.custom来代替.fullscreen。因为后者会移除fromviewcontroller,这显然不符合需求。

当present的方式为.custom时,我们还可以使用uipresentationcontroller更加彻底的控制转场动画的效果。一个 presentation controller具备以下几个功能:

  • 设置presentedviewcontroller的视图大小
  • 添加自定义视图来改变presentedview的外观
  • 为任何自定义的视图提供转场动画效果
  • 根据size class进行响应式布局

您可以认为,. fullscreen以及其他present风格都是swift为我们实现提供好的,它们是.custom的特例。而.custom允许我们更加*的定义转场动画效果。

uipresentationcontroller提供了四个函数来定义present和dismiss动画开始前后的操作:

  • presentationtransitionwillbegin: present将要执行时
  • presentationtransitiondidend:present执行结束后
  • dismissaltransitionwillbegin:dismiss将要执行时
  • dismissaltransitiondidend:dismiss执行结束后

下面的代码简要描述了gif中第三个动画效果的实现原理,您可以在demo的custom presentation文件夹下查看完成代码:

// 这个相当于fromviewcontroller
class custompresentationfirstviewcontroller: uiviewcontroller {
  // 这个相当于toviewcontroller
  lazy var custompresentationsecondviewcontroller: custompresentationsecondviewcontroller = custompresentationsecondviewcontroller()
  // 创建presentationcontroller
  lazy var custompresentationcontroller: custompresentationcontroller = custompresentationcontroller(presentedviewcontroller: self.custompresentationsecondviewcontroller, presentingviewcontroller: self)

  override func viewdidload() {
    super.viewdidload()
    setupview() // 主要是一些ui控件的布局,可以无视其实现细节

    // 设置转场动画代理
    custompresentationsecondviewcontroller.transitioningdelegate = custompresentationcontroller
  }

  override func didreceivememorywarning() {
    super.didreceivememorywarning()
    // dispose of any resources that can be recreated.
  }

  func animationbuttondidclicked() {
    self.presentviewcontroller(custompresentationsecondviewcontroller, animated: true, completion: nil)
  }
}

重点在于如何实现custompresentationcontroller这个类:

class custompresentationcontroller: uipresentationcontroller, uiviewcontrollertransitioningdelegate {
  var presentationwrappingview: uiview? // 这个视图封装了原视图,添加了阴影和圆角效果
  var dimmingview: uiview? = nil // alpha为0.5的黑色蒙版

  // 告诉uikit为哪个视图添加动画效果
  override func presentedview() -> uiview? {
    return self.presentationwrappingview
  }
}

// 四个方法自定义转场动画发生前后的操作
extension custompresentationcontroller {
  override func presentationtransitionwillbegin() {
    // 设置presentationwrappingview和dimmingview的ui效果
    let transitioncoordinator = self.presentingviewcontroller.transitioncoordinator()
    self.dimmingview?.alpha = 0
    // 通过转场协调器执行同步的动画效果
    transitioncoordinator?.animatealongsidetransition({ (context: uiviewcontrollertransitioncoordinatorcontext) -> void in
      self.dimmingview?.alpha = 0.5
      }, completion: nil)
  }

  /// present结束时,把dimmingview和wrappingview都清空,这些临时视图用不到了
  override func presentationtransitiondidend(completed: bool) {
    if !completed {
      self.presentationwrappingview = nil
      self.dimmingview = nil
    }
  }

  /// dismiss开始时,让dimmingview完全透明,这个动画和animator中的动画同时发生
  override func dismissaltransitionwillbegin() {
    let transitioncoordinator = self.presentingviewcontroller.transitioncoordinator()
    transitioncoordinator?.animatealongsidetransition({ (context: uiviewcontrollertransitioncoordinatorcontext) -> void in
      self.dimmingview?.alpha = 0
      }, completion: nil)
  }

  /// dismiss结束时,把dimmingview和wrappingview都清空,这些临时视图用不到了
  override func dismissaltransitiondidend(completed: bool) {
    if completed {
      self.presentationwrappingview = nil
      self.dimmingview = nil
    }
  }
}

extension custompresentationcontroller {
}

除此以外,这个类还要处理子视图布局相关的逻辑。它作为动画代理,还需要为动画提供animator对象,详细代码请在demo的custom presentation文件夹下阅读。

uinavigationcontroller转场动画
到目前为止,所有转场动画都是适用于present和dismiss的,其实uinavigationcontroller也可以自定义转场动画。两者是平行关系,很多都可以类比过来:

class fromviewcontroller: uiviewcontroller, uinavigationcontrollerdelegate {
  let toviewcontroller: toviewcontroller = toviewcontroller()

  override func viewdidload() {
    super.viewdidload()
    setupview() // 主要是一些ui控件的布局,可以无视其实现细节

    self.navigationcontroller.delegate = self
  }
}

与present/dismiss不同的时,现在视图控制器实现的是uinavigationcontrollerdelegate协议,让自己成为navigationcontroller的代理。这个协议类似于此前的uiviewcontrollertransitioningdelegate协议。

fromviewcontroller实现uinavigationcontrollerdelegate协议的具体操作如下:

func navigationcontroller(navigationcontroller: uinavigationcontroller, 
   animationcontrollerforoperation operation: uinavigationcontrolleroperation, 
           fromviewcontroller fromvc: uiviewcontroller, 
             toviewcontroller tovc: uiviewcontroller) 
            -> uiviewcontrolleranimatedtransitioning? {
    if operation == .push {
      return pushanimator()
    }
    if operation == .pop {
      return popanimator()
    }
    return nil;
  }

至于animator,就和此前没有任何区别了。可见,一个封装得很好的animator,不仅能在present/dismiss时使用,甚至还可以在push/pop时使用。

uinavigationcontroller也可以添加交互式转场动画,原理也和此前类似。

总结
对于非交互式动画,需要设置presentedviewcontroller的transitioningdelegate属性,这个代理需要为present和dismiss提供animator。在animator中规定了动画的持续时间和表现逻辑。

对于交互式动画,需要在此前的基础上,由transitioningdelegate属性提供交互式动画控制器。在控制器中进行事件处理,然后更新动画完成进度。

对于自定义动画,可以通过uipresentationcontroller中的四个函数自定义动画执行前后的效果,可以修改presentedviewcontroller的大小、外观并同步执行其他的动画。

自定义动画的水还是比较深,本文仅适合做入门学习用,欢迎互相交流。