iOS基础 - UIDynamic

一、UIKit动力学

UIKit动力学最大的特点是将现实世界动力驱动的动画引入了UIKit，比如重力，铰链连接，碰撞，悬挂等效果，即将2D物理引擎引入了UIKit

注意：UIKit动力学的引入，并不是为了替代CA或者UIView动画，在绝大多数情况下CA或者UIView动画仍然是最优方案，只有在需要引入逼真的交互设计的时候，才需要使用UIKit动力学它是作为现有交互设计和实现的一种补充

其他2D仿真引擎：

BOX2D：C语言框架，免费

Chipmunk：C语言框架免费，其他版本收费

// 以self.view为参照系（参照视图），实例化UIDynamicAnimator

UIDynamicAnimator *animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithReferenceView:self.view];

// 实例化一个重力行为，并传入需要做动力仿真的对象view

UIGravityBehavior *gravity = [[UIGravityBehavior alloc] initWithItems:@[view]];

// 将重力行为添加到animator

[animator addBehavior:gravity];

二、UIDynamic中的三个重要概念

Dynamic Animator：动画者，为动力学元素提供物理学相关的能力及动画，同时为这些元素提供相关的上下文，是动力学元素与底层iOS物理引擎之间的中介，将Behavior对象添加到Animator即可实现动力仿真

Dynamic Animator Item：动力学元素，是任何遵守了UIDynamicItem协议的对象，从iOS 7.0开始，UIView和UICollectionViewLayoutAttributes默认实现该协议。如果自定义的对象实现了该协议，即可通过Dynamic Animator实现物理仿真

UIDynamicBehavior：仿真行为，是动力学行为的父类，基本的动力学行为类UIGravityBehavior、UICollisionBehavior、UIAttachmentBehavior、UISnapBehavior、UIPushBehavior以及UIDynamicItemBehavior均继承自该父类

三、动力学动画元素（Dynamic Animator Item）协议

只有遵守了UIDynamicItem协议的对象才可以参与到UI动力学仿真中

从iOS 7开始，UIView和UICollectionViewLayoutAttributes 类默认实现了该协议

协议定义的属性：

bounds：Dynamic animator需要动画元素的边框时调用，只读属性，用于计算物体的边界以及质量

center：动力学元素的中心点，读写属性

transform：动力学元素的旋转角度，读写属性（需要指定Layer的形变属性）

四、动力学行为（Dynamic Behavior）

一个动力学行为可以为一个或者多个动力学元素赋予参与在二维动画中所具备的行为

iOS7.0中提供的动力学行为包括：

UIGravityBehavior：重力行为

UICollisionBehavior：碰撞行为

UIAttachmentBehavior：附着行为

UISnapBehavior：吸附行为

UIPushBehavior：推行为

UIDynamicItemBehavior：动力学元素行为

所有的UIDynamicBehavior都是可以独立作用，同时也遵守力的合成。也就是说，组合使用行为可以实现一些较复杂的效果

五、重力行为（Gravity）

重力行为用于给动力学元素指定一个重力向量

// 实例化一个重力行为，并传入需要做动力仿真的对象view

UIGravityBehavior *gravity = [[UIGravityBehavior alloc] initWithItems:@[view]];

// 将重力行为添加到animator

[animator addBehavior:gravity];

六、碰撞行为（Collision）

碰撞行为用于指定一组动力学元素，在指定的边界范围内，可以彼此发生碰撞

碰撞行为提供了代理方法，可用于在物体碰撞前、后对动力学元素做碰撞后续的处理

// 实例化碰撞行为，并指定view参与碰撞

UICollisionBehavior *collsion = [[UICollisionBehavior alloc] initWithItems:@[view]];

// 指定是否启用参照系的边界

collsion.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = YES;

// 将碰撞行为添加至animator

[animator addBehavior:collsion];

七、吸附行为（Snap）

吸附行为可以将视图通过动画吸附到某个点上

初始化设定一下UISnapBehavior的initWithItem:snapToPoint:即可

属性：

damping：振幅大小，默认为0.5f

八、附着行为（Attachment）

附着行为描述一个视图与一个锚点或者另一个视图相连接的情况

附着行为描述的是两点之间的连接情况，可以模拟刚性或者弹性连接

在多个物体间设定多个UIAttachmentBehavior，可以模拟多物体连接

属性：

attachedBehaviorType：连接类型（连接到锚点或视图）

items：连接视图数组

anchorPoint：连接锚点

length：距离连接锚点的距离

只要设置了以下两个属性，即为弹性连接

damping：振幅大小

frequency：振动频率

九、推行为（Push）

推行为可以为一个视图施加一个作用力，该力可以是持续的，也可以是一次性的

可以设置力的大小，方向和作用点等信息

属性：

mode：推动类型（一次性或是持续推）

active：是否激活，如果是一次性推，需要激活

angle：推动角度

magnitude：推动力量

十、动力学元素行为（DynamicItem）

是一个辅助的行为，用来设置运动学元素参与物理仿真过程中的参数，如：弹性系数、摩擦系数、密度、阻力、角阻力以及是否允许旋转等

elasticity（弹性系数）：决定了碰撞的弹性程度，比如碰撞时物体的弹性

friction（摩擦系数） ：决定了沿接触面滑动时的摩擦力大小

density（密度）： 跟size结合使用，计算物体的总质量。质量越大，物体加速或减速就越困难

resistance（阻力）：决定线性移动的阻力大小，与摩擦系数不同，摩擦系数只作用于滑动运动

angularResistance（角阻力） ：决定旋转运动时的阻力大小

allowsRotation（允许旋转）：这个属性很有意思，它在真实的物理世界没有对应的模型。设置这个属性为 NO 物体就完全不会转动，而无论施加多大的转动力

十一、UIDynamic中的物理学

在传统物理学中

力的单位是牛顿（N = kg*m/s2）

距离单位是米（m）

时间单位是秒（s）

质量单位是千克（kg）

加速度单位是m/s2，重力加速度约为：9.8m/s2

速度单位是m/s

UIDynamic中

使用点来替代传统物理学中的m

一个点的的质量为1g

UI重力加速度定义为1000p/s2

十二、设置不可见碰撞边界并跟踪碰撞情况

// 5.1 设置障碍物碰撞边界

CGPoint toPoint = CGPointMake(barrier.frame.origin.x + barrier.frame.size.width,barrier.frame.origin.y + barrier.frame.size.height);

[collision addBoundaryWithIdentifier:@"barrier" fromPoint:barrier.frame.origin toPoint:toPoint];

// 6. 设置物体的弹性系数

UIDynamicItemBehavior *item = [[UIDynamicItemBehavior alloc] initWithItems:@[view]];

[item setElasticity:0.5f];

// 7. 监听碰撞动作

collision.action = ^{NSLog(@"%@", NSStringFromCGRect(view.frame));};

十三、在碰撞通知代理方法中修改视图颜色

UIView *view = (UIView *)item;

// 动画改变碰撞物体的颜色

NSString *ID = [NSString stringWithFormat:@"%@", identifier];

if ([ID isEqualToString:@"barrier"]) {

    view.backgroundColor = [UIColor greenColor];

    [UIView animateWithDuration:0.3f animations:^{

        view.backgroundColor = [UIColor blueColor];

    }];

}

十四、吸附行为

// 删除之前的吸附行为

[_animator removeBehavior:_snap];

CGPoint location = [sender locationInView:self.view];

_snap = [[UISnapBehavior alloc] initWithItem:_boxImageView snapToPoint:location];

// 生成随机振幅

CGFloat damping = arc4random_uniform(10) + 1;

_snap.damping = damping / 10.0f;

[_animator addBehavior:_snap];

十五、附加刚性行为

if (UIGestureRecognizerStateBegan == sender.state) {

    // 创建附加刚性行为

      CGPoint anchorPoint = CGPointMake(_boxImageView.center.x, _boxImageView.center.y);

    _attachment = [[UIAttachmentBehavior alloc] initWithItem:_boxImageView offsetFromCenter:UIOffsetMake(-25.0, -25.0) attachedToAnchor:anchorPoint];

    [_animator addBehavior:_attachment];

} else if (UIGestureRecognizerStateChanged == sender.state) {

    // 设置行为的锚点

    [_attachment setAnchorPoint:[sender locationInView:self.view]];

} else if (UIGestureRecognizerStateEnded == sender.state) {

    // 删除附加行为

    [_animator removeBehavior:_attachment];

}

注：偏移点偏移一定位置，可以使得在拖动手指时产生旋转的效果

十六、附加弹性行为

if (UIGestureRecognizerStateBegan == sender.state) {

    CGPoint anchor = CGPointMake(_boxImageView.center.x, _boxImageView.center.y - 100);

    _attachment = [[UIAttachmentBehavior alloc] initWithItem:_boxImageView attachedToAnchor:anchor];

    [_animator addBehavior:_attachment];

    [_attachment setFrequency:1.0f];

    [_attachment setDamping:0.1f];

} else if (UIGestureRecognizerStateChanged == sender.state) {

    [_attachment setAnchorPoint:[sender locationInView:self.view]];

} else if (UIGestureRecognizerStateEnded == sender.state) {

    [_animator removeBehavior:_attachment];

}

注：设置了frequency和damping属性，创建的即为弹性连接

十七、施加一个力

// 计算两点之间距离

CGFloat distance = sqrtf(powf(p.x - _firstPoint.x, 2.0) + powf(p.y - _firstPoint.y, 2.0));

CGFloat angle = atan2(p.y - _firstPoint.y, p.x - _firstPoint.x);

_push.magnitude = distance / 20;

_push.angle = angle;

[_push setActive:YES];