2016-08-20

CALayer 绘图层

1、CALayer 绘图层

在 iOS 系统中，你能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层。在创建 UIView 对象时，UIView 内部会自动创建一个层（即 CALayer 对象），通过 UIView 的 layer 属性可以访问这个层。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层上，绘图完毕后，系统会将层拷贝到屏幕上，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。
CALayer 的简单使用
- CALayer 是被定义在 QuartzCore 框架中的，通过操作 CALayer 对象，可以很方便地调整 UIView 的一些界面属性，比如：阴影、圆角大小、边框宽度和颜色等。

2、基本绘图层属性设置

1、设置阴影

self.redView.layer.shadowOpacity = 1;                               // 阴影不透明度
self.redView.layer.shadowOffset = CGSizeMake(10, 10);               // 阴影偏移量
self.redView.layer.shadowColor = [UIColor yellowColor].CGColor;     // 阴影颜色
self.redView.layer.shadowRadius = 10;                               // 阴影圆角半径

2、圆角半径

1	self.redView.layer.cornerRadius = 75; // 主层半径

3、边框

1 2	self.redView.layer.borderWidth = 3; // 边框宽度 self.redView.layer.borderColor = [UIColor blueColor].CGColor; // 边框颜色

4、imageView 圆角半径设置

self.imageView.layer.cornerRadius = 75;                             // 主层半径
    
// 超出主层边框的内容全部裁剪掉，image 在视图层上
self.imageView.layer.masksToBounds = YES;                           // 是否对非主层裁剪

效果

3、形变属性设置

3.1 视图形变

1、单一形变

// 旋转
/*
   (CGFloat angle) 旋转 45 度，需要输入的参数为弧度，45/180 * M_PI，1 度 ＝ PI/180 弧度
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.transform = CGAffineTransformMakeRotation(0.25 * M_PI);
}];

// 缩放
/*
   (CGFloat sx, CGFloat sy) (1, 2) 宽度和高度的放大倍数
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.transform = CGAffineTransformMakeScale(1, 2);
}];

// 平移
/*
   (CGFloat tx, CGFloat ty) (100, 100) 水平和垂直方向的移动距离
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.transform = CGAffineTransformMakeTranslation(100, 100);
}];

效果

2、叠加形变

// 旋转 + 缩放
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    CGAffineTransform rotationTransform = CGAffineTransformMakeRotation(0.25 * M_PI);
    self.redView.transform = CGAffineTransformScale(rotationTransform, 1.5, 1.5);
}];
    
// 旋转 + 平移
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    CGAffineTransform rotationTransform = CGAffineTransformMakeRotation(0.25 * M_PI);
    self.redView.transform = CGAffineTransformTranslate(rotationTransform, 100, 0);
}];
    
// 缩放 + 平移
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    CGAffineTransform scaleTransform = CGAffineTransformMakeScale(1, 1.5);
    self.redView.transform = CGAffineTransformTranslate(scaleTransform, 100, 0);
}];
    
// 旋转 + 缩放 + 平移
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    CGAffineTransform rotationTransform = CGAffineTransformMakeRotation(0.25 * M_PI);
    CGAffineTransform rotationScaleTransform = CGAffineTransformScale(rotationTransform, 1.5, 1.5);
    self.redView.transform = CGAffineTransformTranslate(rotationScaleTransform, 100, 0);
}];

效果

3、累加形变

// 连续旋转
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.transform = CGAffineTransformRotate(self.redView.transform, 0.25 * M_PI);
}];
    
// 连续缩放
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.transform = CGAffineTransformScale(self.redView.transform, 1.5, 1.5);
}];
    
// 连续平移
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.transform = CGAffineTransformTranslate(self.redView.transform, 50, 50);
}];

效果

4、还原形变

1 2	// 还原所有形变 self.redView.transform = CGAffineTransformIdentity;

3.2 绘图层形变

1、单一形变

// 旋转
/*
   (CGFloat angle) 旋转 45 度，需要输入的参数为弧度，45/180 * M_PI，1 度 ＝ PI/180 弧度
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.layer.affineTransform = CGAffineTransformMakeRotation(0.25 * M_PI);
}];
    
// 缩放
/*
   (CGFloat sx, CGFloat sy) (1, 2) 宽度和高度的放大倍数
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.layer.affineTransform = CGAffineTransformMakeScale(1, 2);
}];
    
// 平移
/*
   (CGFloat tx, CGFloat ty) (100, 100) 水平和垂直方向的移动距离
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.redView.layer.affineTransform = CGAffineTransformMakeTranslation(100, 100);
}];
    
// 还原所有形变
self.redView.layer.affineTransform = CGAffineTransformIdentity;

效果

2、快速进行绘图层形变，KVC

// 旋转
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    [self.redView.layer setValue:@(0.25 * M_PI) forKeyPath:@"transform.rotation"];
}];
    
// 缩放
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    [self.redView.layer setValue:@1.5 forKeyPath:@"transform.scale"];
}];

效果

3、绘图层 3D 形变

// 旋转
/*
   (CGFloat angle, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat z) 旋转角度，x y z 轴的坐标，为 0 时在此轴上不旋转
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.imageView.layer.transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI, 0, 1, 0);
}];
    
// 缩放
/*
   (CGFloat sx, CGFloat sy, CGFloat sz)，x y z 轴的缩放倍数
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.imageView.layer.transform = CATransform3DMakeScale(0.5, 0.5, 1);
}];
    
// 平移
/*
   (CGFloat tx, CGFloat ty, CGFloat tz)，x y z 轴的平移量
*/
[UIView animateWithDuration:1 animations:^{
    self.imageView.layer.transform = CATransform3DMakeTranslation(100, 100, 0);
}];

效果

3.3 获取形变值

获取旋转的角度

1 2	// 根据 transform 获取旋转角度 CGFloat angle = atan2(self.redView.transform.b, self.redView.transform.a);

4、创建新的绘图层

UIView 内部默认有个 CALayer 对象（层），通过 layer 属性可以访问这个层。要注意的是，这个默认的层不允许重新创建，但可以往层里面添加子层。UIView 可以通过 addSubview: 方法添加子视图，类似地，CALayer 可以通过 addSublayer: 方法添加子层。

1、添加一个简单的图层

// 创建图层
CALayer *myLayer = [CALayer layer];
    
myLayer.frame = CGRectMake(100, 100, 200, 200);
myLayer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
    
[self.view.layer addSublayer:myLayer];

效果

2、添加一个显示图片的图层

// 创建图层
CALayer *myLayer = [CALayer layer];
    
myLayer.frame = CGRectMake(100, 100, 200, 200);
myLayer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
    
// 设置图层内容
myLayer.contents = (id)[UIImage imageNamed:@"demo2.jpg"].CGImage;
    
[self.view.layer addSublayer:myLayer];

效果

3、为什么 CALayer 中使用 CGColorRef 和 CGImageRef 这 2 种数据类型，而不用 UIColor 和 UIImage ？
- 首先要知道：CALayer 是定义在 QuartzCore 框架中的；CGImageRef、CGColorRef 两种数据类型是定义在 CoreGraphics 框架中的；UIColor、UIImage 是定义在 UIKit 框架中的。
- 其次，QuartzCore 框架和 CoreGraphics 框架是可以跨平台使用的，在 iOS 和 Mac OS X 上都能使用，但是 UIKit 只能在 iOS 中使用。
- 因此，为了保证可移植性，QuartzCore 不能使用 UIImage、UIColor，只能使用 CGImageRef、CGColorRef。
- 不过很多情况下，可以通过 UIKit 对象的特定方法，得到 CoreGraphics 对象，比如 UIImage 的 CGImage 方法可以返回一个 CGImageRef。
4、UIView 和 CALayer 的选择
- 细心的朋友不难发现，其实前面的 2 个效果不仅可以通过添加层来实现，还可以通过添加 UIView 来实现。比如，第 1 个红色的层可以用一个 UIView 来实现，第 2 个显示图片的层可以用一个 UIImageView 来实现。既然 CALayer 和 UIView 都能实现相同的显示效果，那究竟该选择谁好呢？
- 其实，对比 CALayer，UIView 多了一个事件处理的功能。也就是说，CALayer 不能处理用户的触摸事件，而 UIView 可以。
- 所以，如果显示出来的东西需要跟用户进行交互的话，用 UIView；如果不需要跟用户进行交互，用 UIView 或者 CALayer 都可以。
- 当然，CALayer 的性能会高一些，因为它少了事件处理的功能，更加轻量级。
5、UIView 和 CALayer 的关系
- UIView 可以通过 subviews 属性访问所有的子视图，类似地，CALayer 也可以通过 sublayers 属性访问所有的子层。
- UIView 可以通过 superview 属性访问父视图，类似地，CALayer 也可以通过 superlayer 属性访问父层。
- 下面再看一张 UIView 和 CALayer 的关系图，如果两个 UIView 是父子关系，那么它们内部的 CALayer 也是父子关系。

5、绘图层隐式动画属性

在前面已经提到，每一个 UIView 内部都默认关联着一个 CALayer，我们可称这个 Layer 为 Root Layer（根层）。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。
当对非 Root Layer 的部分属性进行相应的修改时，默认会自动产生一些动画效果，这些属性称为 Animatable Properties 可动画属性。

列举几个常见的 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。比如：假设
                  一开始 CALayer 的 position 为(100, 100)，然后在某个时刻修改为
                  (200, 200)，那么整个 CALayer 就会在短时间内从 (100, 100) 这个
                  位置平移到 (200, 200)

1、隐式动画属性设置

self.myLayer.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    
self.myLayer.backgroundColor = [UIColor greenColor].CGColor;
    
self.myLayer.position = CGPointMake(arc4random_uniform(200) + 20, arc4random_uniform(400) + 50);
    
self.myLayer.transform = CATransform3DMakeRotation(arc4random_uniform(360), 0, 0, 1);

效果

2、可以通过动画事务（CATransaction）关闭默认的隐式动画效果。

[CATransaction begin];
[CATransaction setDisableActions:YES];

self.myLayer.position = CGPointMake(10, 10);

[CATransaction commit];

6、绘图层 position 和 anchorPoint 属性

position 和 anchorPoint 属性都是 CGPoint 类型的。

1
2
3

position    ：位置，可以用来设置 CALayer 在父层中的位置，它是以父层的左上角为坐标原点(0, 0)。
anchorPoint ：锚点，称为 "定位点"，它决定着 CALayer 身上的哪个点会在 position 属性所指的位置。
              它的 x、y 取值范围都是 0~1，默认值为 (0.5, 0.5)。

1、anchorPoint 为默认值（0.5, 0.5）

CALayer *myLayer = [CALayer layer];
    
myLayer.backgroundColor = [UIColor redColor].CGColor;
myLayer.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    
// 设置层的位置
myLayer.position = CGPointMake(100, 100);
    
[self.view.layer addSublayer:myLayer];

设置了 myLayer 的 position 为（100, 100），又因为 anchorPoint 默认是（0.5, 0.5），所以最后的效果是 myLayer 的中点会在父层的（100, 100）位置。

2、anchorPoint 为（0, 0）
- 若将 anchorPoint 改为（0, 0），myLayer 的左上角会在（100, 100）位置。
  1
  myLayer.anchorPoint = CGPointMake(0, 0);
3、anchorPoint 为（1, 1）
- 若将 anchorPoint 改为（1, 1），myLayer 的右下角会在（100, 100）位置。
  1
  myLayer.anchorPoint = CGPointMake(1, 1);
4、anchorPoint 为（0, 1）
- 将 anchorPoint 改为（0, 1），myLayer 的左下角会在（100, 100）位置。
  1
  myLayer.anchorPoint = CGPointMake(0, 1);

7、自定义绘图层

7.1 自定义绘图层方法 1

创建一个 CALayer 的子类，然后覆盖 drawInContext: 方法，使用 Quartz2D API 进行绘图。
QCLayer.h
1
2
3
@interface QCLayer : CALayer

@end

QCLayer.m

@implementation QCLayer
    
#pragma mark 绘制一个实心三角形
    
- (void)drawInContext:(CGContextRef)ctx {
    
    // 设置为蓝色
    CGContextSetRGBFillColor(ctx, 0, 0, 1, 1);
    
    // 设置起点
    CGContextMoveToPoint(ctx, 50, 0);
    
    // 从 (50, 0) 连线到 (0, 100)
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 0, 100);
    
    // 从 (0, 100) 连线到 (100, 100)
    CGContextAddLineToPoint(ctx, 100, 100);
    
    // 合并路径，连接起点和终点
    CGContextClosePath(ctx);
    
    // 绘制路径
    CGContextFillPath(ctx);
}
    
@end

ViewController.m

QCLayer *layer = [QCLayer layer];
    
// 设置层的宽高
layer.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    
// 设置层的位置
layer.position = CGPointMake(100, 100);
    
// 开始绘制图层，需要调用这个方法，才会触发 drawInContext: 方法的调用，然后进行绘图
[layer setNeedsDisplay];
    
[self.view.layer addSublayer:layer];

效果

7.2 自定义绘图层方法 2

设置 CALayer 的 delegate，然后让 delegate 实现 drawLayer:inContext: 方法，当 CALayer 需要绘图时，会调用 delegate 的 drawLayer:inContext: 方法进行绘图。
这里要注意的是：不能再将某个 UIView 设置为 CALayer 的 delegate，因为 UIView 对象已经是它内部根层的 delegate，再次设置为其他层的 delegate 就会出问题。UIView 和它内部 CALayer 的默认关系图：

创建新的层，设置 delegate，然后添加到控制器的 view 的 layer 中。

CALayer *layer = [CALayer layer];
    
// 设置 delegate，这里的 self 是指控制器
layer.delegate = self;
    
// 设置层的宽高
layer.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
    
// 设置层的位置
layer.position = CGPointMake(100, 100);
    
// 开始绘制图层，需要调用这个方法，才会通知 delegate 进行绘图
[layer setNeedsDisplay];
    
[self.view.layer addSublayer:layer];

让 CALayer 的 delegate（前面设置的是控制器）实现 drawLayer:inContext: 方法

#pragma mark 画一个矩形框
    
- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx {
    
    // 设置蓝色
    CGContextSetRGBStrokeColor(ctx, 0, 0, 1, 1);
    
    // 设置边框宽度
    CGContextSetLineWidth(ctx, 10);
    
    // 添加一个跟层一样大的矩形到路径中
    CGContextAddRect(ctx, layer.bounds);
    
    // 绘制路径
    CGContextStrokePath(ctx);
}

效果

7.3 UIView 的详细显示过程

当 UIView 需要显示时，它内部的层会准备好一个 CGContextRef（图形上下文），然后调用 delegate（这里就是 UIView）的 drawLayer:inContext: 方法，并且传入已经准备好的 CGContextRef 对象。而 UIView 在 drawLayer:inContext: 方法中又会调用自己的 drawRect: 方法
平时在 drawRect: 中通过 UIGraphicsGetCurrentContext() 获取的就是由层传入的 CGContextRef 对象，在 drawRect: 中完成的所有绘图都会填入层的 CGContextRef 中，然后被拷贝至屏幕。

8、渐变图层

渐变图层 CAGradientLayer : CALayer

添加渐变图层

CAGradientLayer *gradientLayer = [CAGradientLayer layer];
gradientLayer.frame = self.imageView.bounds;
    
// 设置透明度
gradientLayer.opacity = 0.5;
    
// 设置渐变颜色
gradientLayer.colors = @[(id)[UIColor clearColor].CGColor, (id)[UIColor blackColor].CGColor];
    
[self.imageView.layer addSublayer:gradientLayer];

CAGradientLayer *gradientLayer = [CAGradientLayer layer];
gradientLayer.frame = self.imageView.bounds;
    
// 设置透明度
gradientLayer.opacity = 0.5;
    
// 设置渐变颜色
gradientLayer.colors = @[(id)[UIColor redColor].CGColor,
                              (id)[UIColor greenColor].CGColor,
                              (id)[UIColor yellowColor].CGColor];
    
// 设置渐变定位点
gradientLayer.locations = @[@0.1, @0.4, @0.8];
    
// 设置渐变开始点，取值 0~1
gradientLayer.startPoint = CGPointMake(0, 1);
    
[self.imageView.layer addSublayer:gradientLayer];

效果

9、复制图层

复制图层 CAReplicatorLayer : CALayer，可以把图层里面所有子层复制

添加复制图层

CAReplicatorLayer *repLayer = [CAReplicatorLayer layer];
repLayer.frame = self.view.bounds;
[self.view.layer addSublayer:repLayer];
    
// 添加子层
[repLayer addSublayer:self.imageView.layer];
    
// 设置有多少个子层，包括原始层
repLayer.instanceCount = 4;
    
// 设置子层偏移量，不包括原始层，相对于原始层 x 偏移
repLayer.instanceTransform = CATransform3DMakeTranslation(70, 0, 0);
    
// 设置子层背景色
repLayer.instanceColor = [UIColor greenColor].CGColor;
    
// 设置子层阴影
repLayer.instanceAlphaOffset = -0.1;
repLayer.instanceRedOffset = -0.1;
repLayer.instanceGreenOffset = -0.1;
repLayer.instanceBlueOffset = -0.1;
    
// 设置子层动画延迟时间，子层有动画时有效
repLayer.instanceDelay = 0;

CAReplicatorLayer *repLayer = [CAReplicatorLayer layer];
repLayer.frame = self.view.bounds;
[self.view.layer addSublayer:repLayer];
    
// 添加子层
CALayer *layer = [CALayer layer];
layer.anchorPoint = CGPointMake(0.5, 1);
layer.position = CGPointMake(100, 300);
layer.bounds = CGRectMake(0, 0, 30, 150);
layer.backgroundColor = [UIColor whiteColor].CGColor;
[repLayer addSublayer:layer];
    
// 添加子层动画
CABasicAnimation *anim = [CABasicAnimation animation];
anim.keyPath = @"transform.scale.y";
anim.toValue = @0.1;
anim.duration = 0.5;
anim.repeatCount = MAXFLOAT;
anim.autoreverses = YES;
[layer addAnimation:anim forKey:nil];
    
// 设置子层
repLayer.instanceCount = 4;
repLayer.instanceTransform = CATransform3DMakeTranslation(45, 0, 0);
repLayer.instanceDelay = 0.1;
repLayer.instanceColor = [UIColor greenColor].CGColor;
repLayer.instanceGreenOffset = -0.3;

效果

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Qian Chia

Posted @ 2016-08-20 06:46

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