iOS——Core Animation 知识摘抄（二）
阴影
主要是shadowOpacity 、shadowColor、shadowOffset和shadowRadius四个属性
shadowPath属性
我们已经知道图层阴影并不总是方的，而是从图层内容的形状继承而来。这看上去不错，但是实时计算阴影也是一个非常消耗资源的，尤其是图层有多个子图层，每个图层还有一个有透明效果的寄宿图的时候。
如果你事先知道你的阴影形状会是什么样子的，你可以通过指定一个shadowPath来提高性能。shadowPath是一个CGPathRef类型（一个指向CGPath的指针）。CGPath是一个Core Graphics对象，用来指定任意的一个矢量图形。我们可以通过这个属性单独于图层形状之外指定阴影的形状。
@interface ViewController () @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView1; @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView2; @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //enable layer shadows self.layerView1.layer.shadowOpacity = 0.5f; self.layerView2.layer.shadowOpacity = 0.5f;
//create a square shadow CGMutablePathRef squarePath = CGPathCreateMutable(); CGPathAddRect(squarePath, NULL, self.layerView1.bounds); self.layerView1.layer.shadowPath = squarePath;
CGPathRelease(squarePath);
?//create a circular shadow CGMutablePathRef circlePath = CGPathCreateMutable(); CGPathAddEllipseInRect(circlePath, NULL, self.layerView2.bounds); self.layerView2.layer.shadowPath = circlePath;
CGPathRelease(circlePath); } @end
如果是一个举行或是圆，用CGPath会相当简单明了。但是如果是更加复杂一点的图形，UIBezierPath类会更合适，它是一个由UIKit提供的在CGPath基础上的Objective-C包装类。
图层蒙板
CALayer有一个属性叫做mask可以解决这个问题。这个属性本身就是个CALayer类型，有和其他图层一样的绘制和布局属性。它类似于一个子图层，相对于父图层（即拥有该属性的图层）布局，但是它却不是一个普通的子图层。不同于那些绘制在父图层中的子图层，mask图层定义了父图层的部分可见区域。
mask图层的Color属性是无关紧要的，真正重要的是图层的轮廓。mask属性就像是一个饼干切割机，mask图层实心的部分会被保留下来，其他的则会被抛弃。（如图4.12）
@interface ViewController () @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIImageView *imageView; @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //create mask layer CALayer *maskLayer = [CALayer layer]; maskLayer.frame = self.layerView.bounds; UIImage *maskImage = [UIImage imageNamed:@"Cone.png"]; maskLayer.contents = (__bridge id)maskImage.CGImage; //apply mask to image layer? self.imageView.layer.mask = maskLayer; } @end
CALayer蒙板图层真正厉害的地方在于蒙板图不局限于静态图。任何有图层构成的都可以作为mask属性，这意味着你的蒙板可以通过代码甚至是动画实时生成。
组透明
iOS常见的做法是把一个空间的alpha值设置为0.5（50%）以使其看上去呈现为不可用状态。对于独立的视图来说还不错，但是当一个控件有子视图的时候就有点奇怪了，图4.20展示了一个内嵌了UILabel的自定义UIButton；左边是一个不透明的按钮，右边是50%透明度的相同按钮。我们可以注意到，里面的标签的轮廓跟按钮的背景很不搭调。
理想状况下，当你设置了一个图层的透明度，你希望它包含的整个图层树像一个整体一样的透明效果。你可以通过设置Info.plist文件中的UIViewGroupOpacity为YES来达到这个效果，但是这个设置会影响到这个应用，整个app可能会受到不良影响。如果UIViewGroupOpacity并未设置，iOS 6和以前的版本会默认为NO（也许以后的版本会有一些改变）。
另一个方法就是，你可以设置CALayer的一个叫做shouldRasterize属性（见清单4.7）来实现组透明的效果，如果它被设置为YES，在应用透明度之前，图层及其子图层都会被整合成一个整体的图片，这样就没有透明度混合的问题了（如图4.21）。
为了启用shouldRasterize属性，我们设置了图层的rasterizationScale属性。默认情况下，所有图层拉伸都是1.0， 所以如果你使用了shouldRasterize属性，你就要确保你设置了rasterizationScale属性去匹配屏幕，以防止出现Retina屏幕像素化的问题。
当shouldRasterize和UIViewGroupOpacity一起的时候，性能问题就出现了（我们在第12章『速度』和第15章『图层性能』将做出介绍），但是性能碰撞都本地化了（译者注：这句话需要再翻译）。
@interface ViewController () @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *containerView; @end @implementation ViewController - (UIButton *)customButton { //create button CGRect frame = CGRectMake(0, 0, 150, 50); UIButton *button = [[UIButton alloc] initWithFrame:frame]; button.backgroundColor = [UIColor whiteColor]; button.layer.cornerRadius = 10; //add label frame = CGRectMake(20, 10, 110, 30); UILabel *label = [[UILabel alloc] initWithFrame:frame]; label.text = @"Hello World"; label.textAlignment = NSTextAlignmentCenter; [button addSubview:label]; return button; } - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //create opaque button UIButton *button1 = [self customButton]; button1.center = CGPointMake(50, 150); [self.containerView addSubview:button1]; //create translucent button UIButton *button2 = [self customButton]; ? button2.center = CGPointMake(250, 150); button2.alpha = 0.5; [self.containerView addSubview:button2]; //enable rasterization for the translucent button button2.layer.shouldRasterize = YES; button2.layer.rasterizationScale = [UIScreen mainScreen].scale; } @end
仿射变换
当对图层应用变换矩阵，图层矩形内的每一个点都被相应地做变换，从而形成一个新的四边形的形状。CGAffineTransform中的“仿射”的意思是无论变换矩阵用什么值，图层中平行的两条线在变换之后任然保持平行，CGAffineTransform可以做出任意符合上述标注的变换，图5.2显示了一些仿射的和非仿射的变换：
UIView可以通过设置transform属性做变换，但实际上它只是封装了内部图层的变换。
CALayer同样也有一个transform属性，但它的类型是CATransform3D，而不是CGAffineTransform，本章后续将会详细解释。CALayer对应于UIView的transform属性叫做affineTransform，清单5.1的例子就是使用affineTransform对图层做了45度顺时针旋转。
@interface ViewController () @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView; @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //rotate the layer 45 degrees CGAffineTransform transform = CGAffineTransformMakeRotation(M_PI_4); self.layerView.layer.affineTransform = transform; } @end
注意我们使用的旋转常量是M_PI_4，而不是你想象的45，因为iOS的变换函数使用弧度而不是角度作为单位。弧度用数学常量pi的倍数表示，一个pi代表180度，所以四分之一的pi就是45度。
C的数学函数库（iOS会自动引入）提供了pi的一些简便的换算，M_PI_4于是就是pi的四分之一，如果对换算不太清楚的话，可以用如下的宏做换算：
#define RADIANS_TO_DEGREES(x) ((x)/M_PI*180.0) #define DEGREES_TO_RADIANS(x) ((x)/180.0*M_PI)混合变换
当操纵一个变换的时候，初始生成一个什么都不做的变换很重要--也就是创建一个CGAffineTransform类型的空值，矩阵论中称作单位矩阵，Core Graphics同样也提供了一个方便的常量：CGAffineTransformIdentity
最后，如果需要混合两个已经存在的变换矩阵，就可以使用如下方法，在两个变换的基础上创建一个新的变换：CGAffineTransformConcat(CGAffineTransform t1, CGAffineTransform t2);
- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad];
//create a new transform CGAffineTransform transform = CGAffineTransformIdentity;
//scale by 50% transform = CGAffineTransformScale(transform, 0.5, 0.5);
//rotate by 30 degrees transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI / 180.0 * 30.0);
//translate by 200 points transform = CGAffineTransformTranslate(transform, 200, 0); //apply transform to layer self.layerView.layer.affineTransform = transform; }
图5.4中有些需要注意的地方：图片向右边发生了平移，但并没有指定距离那么远（200像素），另外它还有点向下发生了平移。原因在于当你按顺序做了变换，上一个变换的结果将会影响之后的变换，所以200像素的向右平移同样也被旋转了30度，缩小了50%，所以它实际上是斜向移动了100像素。
这意味着变换的顺序会影响最终的结果，也就是说旋转之后的平移和平移之后的旋转结果可能不同。
3D变换
绕Y轴旋转图层
@implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //rotate the layer 45 degrees along the Y axis CATransform3D transform = CATransform3DMakeRotation(M_PI_4, 0, 1, 0); self.layerView.layer.transform = transform; } @end
透视投影
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（图5.9）用于按比例缩放X和Y的值来计算到底要离视角多远。
m34的默认值是0，我们可以通过设置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，但对于特定的图层有时候更小后者更大的值会看起来更舒服，减少距离的值会增强透视效果，所以一个非常微小的值会让它看起来更加失真，然而一个非常大的值会让它基本失去透视效果，对视图应用透视的代码见清单5.5，结果见图5.10。
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
//create a new transform
CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
//apply perspective
transform.m34 = - 1.0 / 500.0;
//rotate by 45 degrees along the Y axis
transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI_4, 0, 1, 0);
//apply to layer
self.layerView.layer.transform = transform;
}
@end
消亡点
Core Animation定义了这个点位于变换图层的anchorPoint（通常位于图层中心，但也有例外，见第三章）。这就是说，当图层发生变换时，这个点永远位于图层变换之前anchorPoint的位置。
当改变一个图层的position，你也改变了它的消亡点，做3D变换的时候要时刻记住这一点，当你视图通过调整m34来让它更加有3D效果，应该首先把它放置于屏幕中央，然后通过平移来把它移动到指定位置（而不是直接改变它的position），这样所有的3D图层都共享一个消亡点。
sublayerTransform属性
如果有多个视图或者图层，每个都做3D变换，那就需要分别设置相同的m34值，并且确保在变换之前都在屏幕中央共享同一个position，如果用一个函数封装这些操作的确会更加方便，但仍然有限制（例如，你不能在Interface Builder中摆放视图），这里有一个更好的方法。
CALayer有一个属性叫做sublayerTransform。它也是CATransform3D类型，但和对一个图层的变换不同，它影响到所有的子图层。这意味着你可以一次性对包含这些图层的容器做变换，于是所有的子图层都自动继承了这个变换方法。
相较而言，通过在一个地方设置透视变换会很方便，同时它会带来另一个显著的优势：消亡点被设置在容器图层的中点，从而不需要再对子图层分别设置了。这意味着你可以随意使用position和frame来放置子图层，而不需要把它们放置在屏幕中点，然后为了保证统一的消亡点用变换来做平移。
我们来用一个demo举例说明。这里用Interface Builder并排放置两个视图（图5.12），然后通过设置它们容器视图的透视变换，我们可以保证它们有相同的透视和消亡点，代码见清单5.6，结果见图5.13。
@interface ViewController () @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *containerView; @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView1; @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *layerView2; @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //apply perspective transform to container CATransform3D perspective = CATransform3DIdentity; perspective.m34 = - 1.0 / 500.0; self.containerView.layer.sublayerTransform = perspective; //rotate layerView1 by 45 degrees along the Y axis CATransform3D transform1 = CATransform3DMakeRotation(M_PI_4, 0, 1, 0); self.layerView1.layer.transform = transform1; //rotate layerView2 by 45 degrees along the Y axis CATransform3D transform2 = CATransform3DMakeRotation(-M_PI_4, 0, 1, 0); self.layerView2.layer.transform = transform2; }
背面（相当于水平翻转，但其实是。。。）
但这并不是一个很好的特性，因为如果图层包含文本或者其他控件，那用户看到这些内容的镜像图片当然会感到困惑。另外也有可能造成资源的浪费：想象用这些图层形成一个不透明的固态立方体，既然永远都看不见这些图层的背面，那为什么浪费GPU来绘制它们呢？
CALayer有一个叫做doubleSided的属性来控制图层的背面是否要被绘制。这是一个BOOL类型，默认为YES，如果设置为NO，那么当图层正面从相机视角消失的时候，它将不会被绘制。
固体对象
我们把一个有颜色的UILabel放置在视图内部，是为了清楚的辨别它们之间的关系，并且UIButton被放置在第三个面视图里面，后面会做简单的解释。
@interface ViewController () @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *containerView; @property (nonatomic, strong) IBOutletCollection(UIView) NSArray *faces; @end @implementation ViewController - (void)addFace:(NSInteger)index withTransform:(CATransform3D)transform { //get the face view and add it to the container UIView *face = self.faces[index]; [self.containerView addSubview:face]; //center the face view within the container CGSize containerSize = self.containerView.bounds.size; face.center = CGPointMake(containerSize.width / 2.0, containerSize.height / 2.0); // apply the transform face.layer.transform = transform; } - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //set up the container sublayer transform CATransform3D perspective = CATransform3DIdentity; perspective.m34 = -1.0 / 500.0; self.containerView.layer.sublayerTransform = perspective; //add cube face 1 CATransform3D transform = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, 100); [self addFace:0 withTransform:transform]; //add cube face 2 transform = CATransform3DMakeTranslation(100, 0, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI_2, 0, 1, 0); [self addFace:1 withTransform:transform]; //add cube face 3 transform = CATransform3DMakeTranslation(0, -100, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI_2, 1, 0, 0); [self addFace:2 withTransform:transform]; //add cube face 4 transform = CATransform3DMakeTranslation(0, 100, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, -M_PI_2, 1, 0, 0); [self addFace:3 withTransform:transform]; //add cube face 5 transform = CATransform3DMakeTranslation(-100, 0, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, -M_PI_2, 0, 1, 0); [self addFace:4 withTransform:transform]; //add cube face 6 transform = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, -100); transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI, 0, 1, 0); [self addFace:5 withTransform:transform]; } @end
从这个角度看立方体并不是很明显；看起来只是一个方块，为了更好地欣赏它，我们将更换一个不同的视角。
旋转这个立方体将会显得很笨重，因为我们要单独对每个面做旋转。另一个简单的方案是通过调整容器视图的sublayerTransform去旋转照相机。
添加如下几行去旋转containerView图层的perspective变换矩阵：
perspective = CATransform3DRotate(perspective, -M_PI_4, 1, 0, 0); perspective = CATransform3DRotate(perspective, -M_PI_4, 0, 1, 0);
光亮和阴影
如果需要动态地创建光线效果，你可以根据每个视图的方向应用不同的alpha值做出半透明的阴影图层，但为了计算阴影图层的不透明度，你需要得到每个面的正太向量（垂直于表面的向量），然后根据一个想象的光源计算出两个向量叉乘结果。叉乘代表了光源和图层之间的角度，从而决定了它有多大程度上的光亮。
清单5.10实现了这样一个结果，我们用GLKit框架来做向量的计算（你需要引入GLKit库来运行代码），每个面的CATransform3D都被转换成GLKMatrix4，然后通过GLKMatrix4GetMatrix3函数得出一个3×3的旋转矩阵。这个旋转矩阵指定了图层的方向，然后可以用它来得到正太向量的值。
结果如图5.22所示，试着调整LIGHT_DIRECTION和AMBIENT_LIGHT的值来切换光线效果
#import "ViewController.h" #import #import #define LIGHT_DIRECTION 0, 1, -0.5 #define AMBIENT_LIGHT 0.5 @interface ViewController () @property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *containerView; @property (nonatomic, strong) IBOutletCollection(UIView) NSArray *faces; @end @implementation ViewController - (void)applyLightingToFace:(CALayer *)face { //add lighting layer CALayer *layer = [CALayer layer]; layer.frame = face.bounds; [face addSublayer:layer]; //convert the face transform to matrix //(GLKMatrix4 has the same structure as CATransform3D) CATransform3D transform = face.transform; GLKMatrix4 matrix4 = *(GLKMatrix4 *)&transform; GLKMatrix3 matrix3 = GLKMatrix4GetMatrix3(matrix4); //get face normal GLKVector3 normal = GLKVector3Make(0, 0, 1); normal = GLKMatrix3MultiplyVector3(matrix3, normal); normal = GLKVector3Normalize(normal); //get dot product with light direction GLKVector3 light = GLKVector3Normalize(GLKVector3Make(LIGHT_DIRECTION)); float dotProduct = GLKVector3DotProduct(light, normal); //set lighting layer opacity CGFloat shadow = 1 + dotProduct - AMBIENT_LIGHT; UIColor *color = [UIColor colorWithWhite:0 alpha:shadow]; layer.backgroundColor = color.CGColor; } - (void)addFace:(NSInteger)index withTransform:(CATransform3D)transform { //get the face view and add it to the container UIView *face = self.faces[index]; [self.containerView addSubview:face]; //center the face view within the container CGSize containerSize = self.containerView.bounds.size; face.center = CGPointMake(containerSize.width / 2.0, containerSize.height / 2.0); // apply the transform face.layer.transform = transform; //apply lighting [self applyLightingToFace:face.layer]; } - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; //set up the container sublayer transform CATransform3D perspective = CATransform3DIdentity; perspective.m34 = -1.0 / 500.0; perspective = CATransform3DRotate(perspective, -M_PI_4, 1, 0, 0); perspective = CATransform3DRotate(perspective, -M_PI_4, 0, 1, 0); self.containerView.layer.sublayerTransform = perspective; //add cube face 1 CATransform3D transform = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, 100); [self addFace:0 withTransform:transform]; //add cube face 2 transform = CATransform3DMakeTranslation(100, 0, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI_2, 0, 1, 0); [self addFace:1 withTransform:transform]; //add cube face 3 transform = CATransform3DMakeTranslation(0, -100, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI_2, 1, 0, 0); [self addFace:2 withTransform:transform]; //add cube face 4 transform = CATransform3DMakeTranslation(0, 100, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, -M_PI_2, 1, 0, 0); [self addFace:3 withTransform:transform]; //add cube face 5 transform = CATransform3DMakeTranslation(-100, 0, 0); transform = CATransform3DRotate(transform, -M_PI_2, 0, 1, 0); [self addFace:4 withTransform:transform]; //add cube face 6 transform = CATransform3DMakeTranslation(0, 0, -100); transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI, 0, 1, 0); [self addFace:5 withTransform:transform]; } @end
点击事件
你应该能注意到现在可以在第三个表面的顶部看见按钮了，点击它，什么都没发生，为什么呢？
这并不是因为iOS在3D场景下正确地处理响应事件，实际上是可以做到的。问题在于视图顺序。在第三章中我们简要提到过，点击事件的处理由视图在父视图中的顺序决定的，并不是3D空间中的Z轴顺序。当给立方体添加视图的时候，我们实际上是按照一个顺序添加，所以按照视图/图层顺序来说，4，5，6在3的前面。
即使我们看不见4，5，6的表面（因为被1，2，3遮住了），iOS在事件响应上仍然保持之前的顺序。当试图点击表面3上的按钮，表面4，5，6截断了点击事件（取决于点击的位置），这就和普通的2D布局在按钮上覆盖物体一样。
你也许认为把doubleSided设置成NO可以解决这个问题，因为它不再渲染视图后面的内容，但实际上并不起作用。因为背对相机而隐藏的视图仍然会响应点击事件（这和通过设置hidden属性或者设置alpha为0而隐藏的视图不同，那两种方式将不会响应事件）。所以即使禁止了双面渲染仍然不能解决这个问题（虽然由于性能问题，还是需要把它设置成NO）。
这里有几种正确的方案：把除了表面3的其他视图userInteractionEnabled属性都设置成NO来禁止事件传递。或者简单通过代码把视图3覆盖在视图6上。无论怎样都可以点击按钮了（图5.23）。
