聊聊魔性的动画引擎pop

pop.gif

iOS可以通过CADisplayLink实现自定义动画引擎，pop就是基于此实现的，而且比原生Core Animation更强大好用。譬如当ViewController侧滑返回的时候，系统会将Core Animation的动画会停止，而基于CADisplayLink实现的动画则不会停止，因而可以实现类似网易云音乐从播放页侧滑时hold住专辑封面图旋转的效果。

八一八魔性的pop

1、实用的宏

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#define POP_ARRAY_COUNT(x) sizeof(x) / sizeof(x[0])
#define FB_PROPERTY_GET(stype, property, ctype) \
- (ctype)property { \
  return ((stype *)_state)->property; \
}
#define FB_PROPERTY_SET(stype, property, mutator, ctype, ...) \
- (void)mutator (ctype)value { \
  if (value == ((stype *)_state)->property) \
    return; \
  ((stype *)_state)->property = value; \
  __VA_ARGS__ \
}
#define FB_PROPERTY_SET_OBJ_COPY(stype, property, mutator, ctype, ...) \
- (void)mutator (ctype)value { \
  if (value == ((stype *)_state)->property) \
    return; \
  ((stype *)_state)->property = [value copy]; \
  __VA_ARGS__ \
}

2、判定值的数据类型

pop定义了支持的值的数据类型

1
const POPValueType kPOPAnimatableSupportTypes[10] = {kPOPValueInteger, kPOPValueFloat, kPOPValuePoint, kPOPValueSize, kPOPValueRect, kPOPValueEdgeInsets, kPOPValueColor, kPOPValueSCNVector3, kPOPValueSCNVector4};

通过@encode指令，将给定类型编码的内部字符串与objcType对比，得到值的数据类型

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
static bool FBCompareTypeEncoding(const char *objctype, POPValueType type)
{
  switch (type)
  {
    case kPOPValueFloat:
      return (strcmp(objctype, @encode(float)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(double)) == 0
              );
  
    case kPOPValuePoint:
      return (strcmp(objctype, @encode(CGPoint)) == 0
#if !TARGET_OS_IPHONE
              || strcmp(objctype, @encode(NSPoint)) == 0
#endif
              );
  
    case kPOPValueSize:
      return (strcmp(objctype, @encode(CGSize)) == 0
#if !TARGET_OS_IPHONE
              || strcmp(objctype, @encode(NSSize)) == 0
#endif
              );
  
    case kPOPValueRect:
      return (strcmp(objctype, @encode(CGRect)) == 0
#if !TARGET_OS_IPHONE
              || strcmp(objctype, @encode(NSRect)) == 0
#endif
              );
    case kPOPValueEdgeInsets:
#if TARGET_OS_IPHONE
      return strcmp(objctype, @encode(UIEdgeInsets)) == 0;
#else
      return false;
#endif
  
    case kPOPValueAffineTransform:
      return strcmp(objctype, @encode(CGAffineTransform)) == 0;
  
    case kPOPValueTransform:
      return strcmp(objctype, @encode(CATransform3D)) == 0;
  
    case kPOPValueRange:
      return strcmp(objctype, @encode(CFRange)) == 0
      || strcmp(objctype, @encode (NSRange)) == 0;
  
    case kPOPValueInteger:
      return (strcmp(objctype, @encode(int)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(unsigned int)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(short)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(unsigned short)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(long)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(unsigned long)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(long long)) == 0
              || strcmp(objctype, @encode(unsigned long long)) == 0
              );
  
    case kPOPValueSCNVector3:
#if SCENEKIT_SDK_AVAILABLE
      return strcmp(objctype, @encode(SCNVector3)) == 0;
#else
      return false;
#endif
  
    case kPOPValueSCNVector4:
#if SCENEKIT_SDK_AVAILABLE
      return strcmp(objctype, @encode(SCNVector4)) == 0;
#else
      return false;
#endif
  
    default:
      return false;
  }
}

3、将值的数据类型标准化为Vector

举个CGRect类型的例子：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
case kPOPValueRect:
      vec = Vector::new_cg_rect([value CGRectValue]);
  
Vector *Vector::new_cg_rect(const CGRect &r)
  {
    Vector *v = new Vector(4);
    v->_values[0] = r.origin.x;
    v->_values[1] = r.origin.y;
    v->_values[2] = r.size.width;
    v->_values[3] = r.size.height;
    return v;
  }

通过Vector的两个参数size_t _count;、CGFloat *_values;将给定的类型抽象出来，实现解耦。此外还有一个好处，当创建属性动画为kPOPLayerBounds，但toValue属性赋值的是一个NSNumber，得益于_values是数组指针，并不会引发数组越界导致的crash，只是动画效果不可预期。

4、基于NSRunLoop的动画更新机制

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
- (void)_scheduleProcessPendingList
{
  // see WebKit for magic numbers, eg http://trac.webkit.org/changeset/166540
  static const CFIndex CATransactionCommitRunLoopOrder = 2000000;
  static const CFIndex POPAnimationApplyRunLoopOrder = CATransactionCommitRunLoopOrder - 1;
  
  // lock
  OSSpinLockLock(&_lock);
  
  if (!_pendingListObserver) {
    __weak POPAnimator *weakSelf = self;
  
    _pendingListObserver = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopBeforeWaiting | kCFRunLoopExit, false, POPAnimationApplyRunLoopOrder, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
      [weakSelf _processPendingList];
    });
  
    if (_pendingListObserver) {
      CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), _pendingListObserver,  kCFRunLoopCommonModes);
    }
  }
  
  // unlock
  OSSpinLockUnlock(&_lock);
}

在主线程RunLoop中添加观察者，监听了kCFAllocatorDefault、kCFRunLoopBeforeWaiting、kCFRunLoopExit事件，在收到回调的时候，处理_pendingList里的动画。

5、更新动画的回调数组

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
static POPStaticAnimatablePropertyState _staticStates[] =
{
  /* CALayer */
  
  {kPOPLayerBackgroundColor,
    ^(CALayer *obj, CGFloat values[]) {
      POPCGColorGetRGBAComponents(obj.backgroundColor, values);
    },
    ^(CALayer *obj, const CGFloat values[]) {
      CGColorRef color = POPCGColorRGBACreate(values);
      [obj setBackgroundColor:color];
      CGColorRelease(color);
    },
    kPOPThresholdColor
  },
  
  {kPOPLayerBounds,
    ^(CALayer *obj, CGFloat values[]) {
      values_from_rect(values, [obj bounds]);
    },
    ^(CALayer *obj, const CGFloat values[]) {
      [obj setBounds:values_to_rect(values)];
    },
    kPOPThresholdPoint
  },
...

封装不同的动画行为，实现类似模板模式，只需统一调用，即可更新动画

1
2
// write value
write(obj, currentVec->data());

6、动画插值的动态实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
switch (type) {
      case kPOPAnimationSpring:
        advanced = advance(time, dt, obj);
        break;
      case kPOPAnimationDecay:
        advanced = advance(time, dt, obj);
        break;
      case kPOPAnimationBasic: {
        advanced = advance(time, dt, obj);
        computedProgress = true;
        break;
      }
      case kPOPAnimationCustom: {
        customFinished = [self _advance:obj currentTime:time elapsedTime:dt] ? false : true;
        advanced = true;
        break;
      }
      default:
        break;
    }

可以看出总共有四种动画插值的算法，以kPOPAnimationBasic为例：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
bool advance(CFTimeInterval time, CFTimeInterval dt, id obj) {
    // default timing function
    if (!timingFunction) {
      ((POPBasicAnimation *)self).timingFunction = [CAMediaTimingFunction functionWithName:kCAMediaTimingFunctionDefault];
    }
  
    // solve for normalized time, aka progresss [0, 1]
    CGFloat p = 1.0f;
    if (duration > 0.0f) {
        // cap local time to duration
        CFTimeInterval t = MIN(time - startTime, duration) / duration;
        p = POPTimingFunctionSolve(timingControlPoints, t, SOLVE_EPS(duration));
        timeProgress = t;
    } else {
        timeProgress = 1.;
    }
  
    // interpolate and advance
    interpolate(valueType, valueCount, fromVec->data(), toVec->data(), currentVec->data(), p);
    progress = p;
    clampCurrentValue();
  
    return true;
  }

依照给定的timingFunction，使用POPTimingFunctionSolve计算贝塞尔曲线的变化率，再通过混合计算#define MIX(a, b, f) ((a) + (f) * ((b) - (a)))，最终得到动画的插值。

小结

pop中还有很多有意思的地方，譬如TransformationMatrix里的矩阵操作，这里就暂且不挖WebCore底层了。简而言之，无论性能(c++混编)、易用、容错，pop都有着作为引擎该有的特性，而它所暴露的和Core Animation相似的接口也让人极易上手！

posted @ 2016-06-29 15:10  超级大熊  阅读(303)  评论(0)  编辑  收藏  举报