模仿 Uber 启动画面(上)

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2016-08-16
原文链接:www.jiarui-blog.com

启动画面(Splash Screen)——不但给开发者们提供了一个尽情发挥、创建有趣动画的机会,也填补了App启动时从终端慢吞吞地下载数据的时间。启动画面(动态的)对于App至关重要:它可以让用户不失兴趣地耐心等待应用完成加载。

尽管现在的启动画面多种多样,但很少有像Uber这般精美的。2016年第一季度,Uber的CEO发表了关于重塑品牌的策略,其中之一就是现在这个超酷的启动画面。

Uber-feature

这篇教程的目的是尽可能真实地再现Uber的动画。我们会大量地使用到CALayersCAAnimations,以及它们的子类。我不会从头介绍这些类的基本概念,而是把重点放在如何应用这些类,创建高质量的动画。如果你想要了解动画背后的基本原理,可以参考Marin TodoroveiOS动画中级教程

入门

由于有非常多的动画要实现,我们不妨在这个初始项目的基础上进行修改。初始项目里已经为你创建好了所有需要的CALayer,我们给它们添加动画即可。

译者注:为了保持教程简洁,删除了原文里一些与教学无关的文字。如有兴趣可通过文章最后的链接阅读原文相关内容。

先来看一眼最终效果:

Fuber-Animation

打开初始项目看看里面的文件。

从控制器的角度分析,项目中的SplashViewController通过它的父视图控制器RootContainerViewController生成。SplashViewController会不停循环播放启动动画,直到App完全加载完成,即与终端API握手成功并获取了必要的数据。值得一提的是,在这个示例项目里,启动动画抽象成了一个单独的模块(译者注:可以直接集成到其他项目里)。

RootContainerViewController里有两个方法:showSplashViewController()showSplashViewControllerNoPing()。我们主要使用第二个方法,它只会不停循环播放动画(不会进入主界面),便于我们把精力集中在SplashViewController的子视图上。当然,最后我们还是会切换回第一个方法,模拟API延迟并过渡到主界面。

启动画面的视图和层

SplashViewController包含了两个子视图。其一是“波纹格子”背景,我们把它叫做TileGridView, 由一系列TileView组成。另一个是带有动画效果的“U”字Logo,我们把它叫做AnimatedULogoView

Fuber-View-Hierarchy-1

AnimatedULogoView里有4个CAShapeLayer:
circleLayer:“U”型Logo的圆形白色背景
lineLayercircleLayer中心到边界的一条直线
squareLayercircleLayer中心位置的正方形
maskLayer:遮罩层,当它的边界随着动画改变的时会遮盖其他层



这些CAShapeLayer组合在一起,构成了Fuber标志性的“U”。

既然已经知道这些层的组合方式,那我们可以开始创建动画,让AnimatedULogoView动起来了。

RiderIconView

圆形的动画

制作动画的时候,最好过滤掉其他视觉“噪音”,只关注当前实现的动画。打开AnimatedULogoView.swift,在init(frame:)方法里,把除了cricleLayer的其他层全都注释掉,实现完动画后我们会重新添加回来。注释后的代码应该像下面一样:

override init(frame: CGRect) {
super.init(frame: frame)
circleLayer = generateCircleLayer()
lineLayer = generateLineLayer()
squareLayer = generateSquareLayer()
maskLayer = generateMaskLayer()
// layer.mask = maskLayer
layer.addSublayer(circleLayer)
// layer.addSublayer(lineLayer)
// layer.addSublayer(squareLayer)
}

定位到generateCricleLayer()方法,试着理解一下这里的圆是怎么绘制的。其实它只不过是用UIBezierPath绘制的一个CAShapeLayer。注意这一行:

layer.path = UIBezierPath(arcCenter: CGPointZero, radius: radius/2, startAngle: -CGFloat(M_PI_2), endAngle: CGFloat(3*M_PI_2), clockwise: true).CGPath

默认情况下,如果你把startAngle设置为0,圆弧会从右侧开始绘制(3点钟方向)。如果设置为-M_PI_2,也就是-90°的话则会从上方开始绘制,endAngle最终是270°,或者说3*M_PI_2,同样也是圆的正上方。另外要注意的是,在这里我们把弧线的宽度lineWidth设置为圆的半径radius,因为我们想让它动起来(画圆的过程)。

circleLayer的动画是由三个CAAnimation组成的:一个描绘笔端动画的CAKeyframeAnimation,一个进行图形变换的CABasicAnimation,以及一个CAAnimationGroup把它们合成在一起。

定位到animateCricleLayer(),添加下面代码:

// 笔画变化的动画
let strokeEndAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "strokeEnd")
strokeEndAnimation.timingFunction = strokeEndTimingFunction
strokeEndAnimation.duration = kAnimationDuration - kAnimationDurationDelay
strokeEndAnimation.values = [0.0, 1.0]
strokeEndAnimation.keyTimes = [0.0, 1.0]

通过把动画的values设置为0.0和1.0,我们告诉Core Animation,从startAngle开始,到endAngle结束,创建像时钟一样的动画。随社storkeEnd的值变大,沿着周长的弧线长度也逐渐增加,整个圆逐渐被填满。对于这个例子,如果你把values改为[0.0, 0.5],那么整个动画只会填满半个圆。

接着添加形变动画:

let transformAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "transform")
transformAnimation.timingFunction = strokeEndTimingFunction
transformAnimation.duration = kAnimationDuration - kAnimationDurationDelay
// 旋转放大的动画
// 起始时:逆时针旋转45°,x、y为正常大小的0.25倍
var startingTransform = CATransform3DMakeRotation(-CGFloat(M_PI_4), 0, 0, 1)
startingTransform = CATransform3DScale(startingTransform, 0.25, 0.25, 1)
transformAnimation.fromValue = NSValue(CATransform3D: startingTransform)
transformAnimation.toValue = NSValue(CATransform3D: CATransform3DIdentity)

这个动画既包括了图形的缩放也包括了沿z轴的旋转。其结果是circleLayer在顺时针旋转45°的同时逐渐放大。这里旋转的参数设置非常重要,因为和其它层的动画组合的时候,它需要和lineLayer的位置及速度相匹配。

最后,在方法的末尾添加一个CAAnimationGroup,它负责把前面两个动画合成在一起,这样你只需给cricleLayer添加一个动画即可。

// 把两个动画合成
let groupAnimation = CAAnimationGroup()
groupAnimation.animations = [strokeEndAnimation, transformAnimation]
groupAnimation.repeatCount = Float.infinity // 无限重复动画
groupAnimation.duration = kAnimationDuration
groupAnimation.beginTime = beginTime
groupAnimation.timeOffset = startTimeOffset
circleLayer.addAnimation(groupAnimation, forKey: "looping")

CAAnimationGroup设定了两个重要的属性:beginTimetimeOffset,如果你对它们不熟悉的话可以参考这篇文章,里面有这两个属性的描述以及用法。

这里的groupAnimationbeginTime属性是根据父视图的时间设定的。
timeOffset在这里也需要设定,因为这个动画在第一次运行的时候,实际上是从中途开始的。当我们完成更多动画时,你可以回到这里,尝试改变startTimeOffset的值并观察效果的差别。

groupAnimation添加给circleLayer,编译运行一下看看目前的效果:

CircleIn-Animation

提示:试着删除strokeEndAnimation或者transformAnimation,看看单独的每一个动画是什么样的。在这篇教程里,你可以尝试不同动画的效果。你可能会惊奇地发现,不同是动画组合竟能创建出如此意想不到的独特视觉效果。

直线的动画

现在我们已经完成circleLayer的动画了,该开始说说lineLayer了。还是在AnimatedULogoView.swift里,定位到startAnimating()把除了animateLineLayer()以外的方法全部注释掉。注释完的代码应该如下面所示:

public func startAnimating() {
beginTime = CACurrentMediaTime()
layer.anchorPoint = CGPointZero
// animateMaskLayer()
// animateCircleLayer()
animateLineLayer()
// animateSquareLayer()
}

此外还需要调整一下init(frame:),只显示circleLayerlineLayer

<
override init(frame: CGRect) {
super.init(frame: frame)
circleLayer = generateCircleLayer()
lineLayer = generateLineLayer()
squareLayer = generateSquareLayer()
maskLayer = generateMaskLayer()
// layer.mask = maskLayer
layer.addSublayer(circleLayer)
layer.addSublayer(lineLayer)
// layer.addSublayer(squareLayer)
}

注释完毕,定位到animateLineLayer()方法,实现下一组动画效果:

<
override init(frame: CGRect) {
super.init(frame: frame)
circleLayer = generateCircleLayer()
lineLayer = generateLineLayer()
squareLayer = generateSquareLayer()
maskLayer = generateMaskLayer()
// layer.mask = maskLayer
layer.addSublayer(circleLayer)
layer.addSublayer(lineLayer)
// layer.addSublayer(squareLayer)
}

这个动画会先增加lineLayer的宽度,随后变回来。
添加下面代码实现下一个动画:

// 变形
let transformAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "transform")
transformAnimation.timingFunctions = [strokeEndTimingFunction, circleLayerTimingFunction]
transformAnimation.duration = kAnimationDuration
transformAnimation.keyTimes = [0.0, 1.0 - kAnimationDurationDelay/kAnimationDuration, 1.0]
// 和之前一样的旋转放大动画
var transform = CATransform3DMakeRotation(-CGFloat(M_PI_4), 0.0, 0.0, 1.0)
transform = CATransform3DScale(transform, 0.25, 0.25, 1.0)
// 先放大再缩小
transformAnimation.values = [NSValue(CATransform3D: transform),
NSValue(CATransform3D: CATransform3DIdentity),
NSValue(CATransform3D: CATransform3DMakeScale(0.15, 0.15, 1.0))]

circleLayer的动画非常相似,我们在这里也定义了一个沿z轴顺时针旋转的动画。在这里,我们同样对线条定义了一个缩放动画:从原始大小的25%开始,先变为原始大小,紧接着变为原始大小的15%。

CAAnimationGroup把它们合成到一起,添加到lineLayer里:

// 合成动画
let groupAnimation = CAAnimationGroup()
groupAnimation.repeatCount = Float.infinity
groupAnimation.removedOnCompletion = false
groupAnimation.duration = kAnimationDuration
groupAnimation.beginTime = beginTime
groupAnimation.animations = [lineWidthAnimation, transformAnimation]
groupAnimation.timeOffset = startTimeOffset
lineLayer.addAnimation(groupAnimation, forKey: "looping")

编译运行,观察一下效果。

Knockoutline-Animation

注意,在这里我们把线条的初始位置设置为了-M_PI_4,同时把keyTimes设置为了[0.0, 1.0 - kAnimationDurationDelay/kAnimationDuration, 1.0]。数组的第一个和最后一个元素显而易见:0.0代表起始,1.0代表终止。为了得到中间时间点,我们需要计算出圆形动画完成、后半部分动画开始(缩小的动画)的时间。用kAnimationDurationDelay除以kAnimationDuration可以得到我们需要的结果。但因为它是个延迟动画,所以我们应该用1.0减去它,我们需要从末尾往前倒,减去延迟时间。

现在我们已经完成了circleLayerlineLayer的动画了,接下来该处理中间的方形了。

方形的动画

现在你应该已经轻车熟路了。定位到startAnimation()方法,注释掉animateSquareLayer()以外的方法。并把init(frame:)方法修改成下面这样:

override init(frame: CGRect) {
super.init(frame: frame)
circleLayer = generateCircleLayer()
lineLayer = generateLineLayer()
squareLayer = generateSquareLayer()
maskLayer = generateMaskLayer()
// layer.mask = maskLayer
layer.addSublayer(circleLayer)
// layer.addSublayer(lineLayer)
layer.addSublayer(squareLayer)
}

修改完前往animateSquareLayer(),开始解决下一个动画:

// 边框
let b1 = NSValue(CGRect: CGRect(x: 0.0, y: 0.0, width: 2.0/3.0 * squareLayerLength, height: 2.0/3.0 * squareLayerLength))
let b2 = NSValue(CGRect: CGRect(x: 0.0, y: 0.0, width: squareLayerLength, height: squareLayerLength))
let b3 = NSValue(CGRect: CGRectZero)
// 边框从原始长度的2/3开始放大,到原始大小后再逐渐缩小到0
let boundsAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "bounds")
boundsAnimation.values = [b1, b2, b3]
boundsAnimation.timingFunctions = [fadeInSquareTimingFunction, squareLayerTimingFunction]
boundsAnimation.duration = kAnimationDuration
boundsAnimation.keyTimes = [0, 1.0-kAnimationDurationDelay/kAnimationDuration, 1.0]

上面的动画改变了CALayer的边框。我们创建了一个关键帧动画,从边长的2/3开始,放大到完整尺寸,再缩小到0。

接下来是背景颜色的动画:

// 背景颜色的变化
let backgroundColorAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "backgroundColor")
backgroundColorAnimation.fromValue = UIColor.whiteColor().CGColor
backgroundColorAnimation.toValue = UIColor.fuberBlue().CGColor
backgroundColorAnimation.timingFunction = squareLayerTimingFunction
backgroundColorAnimation.fillMode = kCAFillModeBoth
backgroundColorAnimation.beginTime = kAnimationDurationDelay * 2.0 / kAnimationDuration
backgroundColorAnimation.duration = kAnimationDuration / (kAnimationDuration - kAnimationDurationDelay)

注意这里的fillMode属性。由于beginTime不是零,动画会把开始和结束时的CGColor包含进去。因此,当我们把动画添加到父CAAnimationGroup里的时候不会闪现不同颜色。

说到CAAnimationGroup,该实现它了:

// 合成动画
let groupAnimation = CAAnimationGroup()
groupAnimation.animations = [boundsAnimation, backgroundColorAnimation]
groupAnimation.repeatCount = Float.infinity
groupAnimation.duration = kAnimationDuration
groupAnimation.removedOnCompletion = false
groupAnimation.beginTime = beginTime
groupAnimation.timeOffset = startTimeOffset
squareLayer.addAnimation(groupAnimation, forKey: "looping")

编译运行,检查一下我们的进度,嗯看来方形动画已经顺利完成了。

KnockoutSquare-Animation

是时候把之前的动画合并到一起看看效果了!

提示:在iOS模拟器里的动画可能会有些卡顿,因为我们需要在Mac上模拟平时由iOS的GPU完成的工作。如果你的电脑不能流畅运行动画,试着缩小模拟器的屏幕大小,或者在真机上测试。

遮罩层

首先取消init(frame:)startAnimating()里所有注释。

把所有动画组合到一起,我们重新编译运行一下Fuber。

PreMask-Animation

看起来好像还是差点意思?cricleLayer的缩小消失太过突然。幸运的是,遮罩层动画可以修正这个问题,让它平滑地缩小。

定位到animateMaskLayer()添加下面的代码:

/// 边框缩小
let boundsAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "bounds")
boundsAnimation.fromValue = NSValue(CGRect: CGRect(x: 0.0, y: 0.0, width: radius * 2.0, height: radius * 2))
boundsAnimation.toValue = NSValue(CGRect: CGRect(x: 0.0, y: 0.0, width: 2.0/3.0 * squareLayerLength, height: 2.0/3.0 * squareLayerLength))
boundsAnimation.duration = kAnimationDurationDelay
boundsAnimation.beginTime = kAnimationDuration - kAnimationDurationDelay
boundsAnimation.timingFunction = circleLayerTimingFunction

上面的代码用于设定遮罩层边界动画。别忘了,当遮罩层的边界改变时,整个AnimatedULogoView都会被遮挡,因为它作用于所有子层。

现在我们来实现圆角动画,保持遮罩是圆形的:

// 边角弧度
let cornerRadiusAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "cornerRadius")
cornerRadiusAnimation.beginTime = kAnimationDuration - kAnimationDurationDelay
cornerRadiusAnimation.duration = kAnimationDurationDelay
cornerRadiusAnimation.fromValue = radius
cornerRadiusAnimation.toValue = 2
cornerRadiusAnimation.timingFunction = circleLayerTimingFunction

把这两个动画合成为一个CAAnimationGroup,这个层就完成了:

// 合成动画
let groupAnimation = CAAnimationGroup()
groupAnimation.removedOnCompletion = false
groupAnimation.fillMode = kCAFillModeBoth
groupAnimation.beginTime = beginTime
groupAnimation.repeatCount = Float.infinity
groupAnimation.duration = kAnimationDuration
groupAnimation.animations = [boundsAnimation, cornerRadiusAnimation]
groupAnimation.timeOffset = startTimeOffset
maskLayer.addAnimation(groupAnimation, forKey: "looping")

编译运行。

RiderIconView-Animation

看起来不错!

教程的上半部分至此结束,关于背景网格的水波效果会在下一篇教程中介绍。

原文链接:https://www.raywenderlich.com/133224/how-to-create-an-uber-splash-screen

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模仿Uber的启动画面(上)

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