Canoe

iOS核心动画实践十(基于定时器的动画)

2017.06.23

上一节我们能够通过修改贝塞尔曲线来控制动画的速率,但是如果我们想要更加真实的模拟物理交互或者实时根据用户输入修改动画该怎么办?这时候我们就可以用到基于定时器的动画。

定时帧

NSTimer

之前我们是按照每秒60帧来刷新屏幕,CAAnimation计算出需要展示的新的帧,然后用关键帧的方式实现,使用的定时器的原理其实是一样的,把定时器的频率调整到一秒钟更新60次,也可以达到这种效果。
由于现在我们在定时器启动之后连续计算动画帧,我们需要在类中添加一些额外的属性来存储动画的fromValue,toValue,duration和当前的timeOffset。

//关键代码
float interpolate(float from, float to, float time)
{
    return (to - from) * time + from;
}

- (id)interpolateFromValue:(id)fromValue toValue:(id)toValue time:(float)time
{
    if ([fromValue isKindOfClass:[NSValue class]]) {
        //get type
        const char *type = [(NSValue *)fromValue objCType];
        if (strcmp(type, @encode(CGPoint)) == 0) {
            CGPoint from = [fromValue CGPointValue];
            CGPoint to = [toValue CGPointValue];
            CGPoint result = CGPointMake(interpolate(from.x, to.x, time), interpolate(from.y, to.y, time));
            return [NSValue valueWithCGPoint:result];
        }
    }
    //provide safe default implementation
    return (time < 0.5)? fromValue: toValue;
}

float bounceEaseOut(float t)
{
    if (t < 4/11.0) {
        return (121 * t * t)/16.0;
    } else if (t < 8/11.0) {
        return (363/40.0 * t * t) - (99/10.0 * t) + 17/5.0;
    } else if (t < 9/10.0) {
        return (4356/361.0 * t * t) - (35442/1805.0 * t) + 16061/1805.0;
    }
    return (54/5.0 * t * t) - (513/25.0 * t) + 268/25.0;
}

- (void)animate
{
    //reset ball to top of screen
    self.ballView.center = CGPointMake(150, 32);
    //configure the animation
    self.duration = 1.0;
    self.timeOffset = 0.0;
    self.fromValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 32)];
    self.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(150, 268)];
    //stop the timer if it's already running
    [self.timer invalidate];
    //start the timer
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1/60.0 target:self selector:@selector(step:) userInfo:nil repeats:YES];
}

- (void)step:(NSTimer *)step
{
    //update time offset
    self.timeOffset = MIN(self.timeOffset + 1/60.0, self.duration);
    //get normalized time offset (in range 0 - 1)

原理和上节一样,也是需要计算动画每帧的位置。
使用NSTimer有很多的缺陷,一方面是NSTimer是被runloop所管理的,当你设置一个NSTimer,他会被插入到当前任务列表中,然后直到指定时间过去之后才会被执行。但是何时启动定时器并没有一个时间上限,而且它只会在列表中上一个任务完成之后开始执行。这通常会导致有几毫秒的延迟,但是如果上一个任务过了很久才完成就会导致延迟很长一段时间。
屏幕重绘的频率是一秒钟六十次,但是和定时器行为一样,如果列表中上一个执行了很长时间,它也会延迟。这些延迟都是一个随机值,于是就不能保证定时器精准地一秒钟执行六十次。有时候发生在屏幕重绘之后,这就会使得更新屏幕会有个延迟,看起来就是动画卡壳了。有时候定时器会在屏幕更新的时候执行两次,于是动画看起来就跳动了。
我们可以使用CADisplayLink让更新严格控制在屏幕刷新之后。或者调整runloop模式,这样就不会被其他的任务所干扰。

CADisplayLink

CADisplayLink是CoreAnimation提供的另一个类似于NSTimer的类,它总是在屏幕完成一次更新之前启动,它的接口设计的和NSTimer很类似,所以它实际上就是一个内置实现的替代,但是和timeInterval以秒为单位不同,CADisplayLink有一个整型的frameInterval属性,指定了间隔多少帧之后才执行。默认值是1,意味着每次屏幕更新之前都会执行一次。但是如果动画的代码执行起来超过了六十分之一秒,你可以指定frameInterval为2,就是说动画每隔一帧执行一次(一秒钟30帧)或者3,也就是一秒钟20次,等等。
用CADisplayLink而不是NSTimer,会保证帧率足够连续,使得动画看起来更加平滑,但即使CADisplayLink也不能保证每一帧都按计划执行,一些失去控制的离散的任务或者事件(例如资源紧张的后台程序)可能会导致动画偶尔地丢帧。当使用NSTimer的时候,一旦有机会计时器就会开启,但是CADisplayLink却不一样:如果它丢失了帧,就会直接忽略它们,然后在下一次更新的时候接着运行。

计算帧的持续时间

无论是使用NSTimer还是CADisplayLink,我们仍然需要处理一帧的时间超出了预期的六十分之一秒。由于我们不能够计算出一帧真实的持续时间,所以需要手动测量。我们可以在每帧开始刷新的时候用CACurrentMediaTime()记录当前时间,然后和上一帧记录的时间去比较。
通过比较这些时间,我们就可以得到真实的每帧持续的时间,然后代替硬编码的六十分之一秒。

RunLoop模式

CADisplayLink 和 NSTimer 一样,也需要对runloop指定对应的模式。

Comments
Write a Comment