iOS 实现脉冲雷达以及动态增减元素 By Swift

开始之前

Swift经过Xcode6 Beta4一版更新后，基本上已经可以作为生产工具了，虽然有一些地方和ObjC比起来要“落后”一些，但也无伤大雅。这里就用Xcode6 Beta4+iOS SDK 8.0开发，如果用ObjC的话，只需把某些语法和调用方式替换一下就可以了。

最终效果：



这效果是从MOV文件转成GIF的，而且CSDN不支持大于2M的图片上传,优酷地址

创建基本动画

这效果是从MOV文件转成GIF的，而且CSDN不支持大于2M的图片上传,优酷地址

创建一个Single View Application工程，再创建一个Swift文件，我创建的叫“PulsingRadarView”，目前结构为：



在ViewController里面持有一个Optional的PulsingRadarView的属性，表示可以为nil，然后在viewDidLoad里做一个简单的初始化工作：

class ViewController: UIViewController {
var radarView: PulsingRadarView!
override func viewDidLoad() {
super.viewDidLoad()
let radarSize = CGSizeMake(self.view.bounds.size.width, self.view.bounds.size.width)
radarView = PulsingRadarView(frame: CGRectMake(0,(self.view.bounds.size.height-radarSize.height)/2,
radarSize.width,radarSize.height))
self.view.addSubview(radarView)
}

override func didReceiveMemoryWarning() {
super.didReceiveMemoryWarning()
// Dispose of any resources that can be recreated.
}
}

雷达是圆形的，所以宽高都是self.view.bounds.size.width。

PulsingRadarView里面现在应该是空的，我们首先导入QuartzCore，因为后面动画部分会用到CALayer，然后重写drawRect方法：

override func drawRect(rect: CGRect) {
UIColor.whiteColor().setFill()
UIRectFill(rect)

let pulsingCount = 6
let animationDuration: Double = 4

var animationLayer = CALayer()
for var i = 0; i < pulsingCount; i++ {
var pulsingLayer = CALayer()
pulsingLayer.frame = CGRectMake(0, 0, rect.size.width, rect.size.height)
pulsingLayer.borderColor = UIColor.grayColor().CGColor
pulsingLayer.borderWidth = 1
pulsingLayer.cornerRadius = rect.size.height / 2

var defaultCurve = CAMediaTimingFunction(name: kCAMediaTimingFunctionDefault)

var animationGroup = CAAnimationGroup()
animationGroup.fillMode = kCAFillModeBackwards
animationGroup.beginTime = CACurrentMediaTime() + Double(i) * animationDuration / Double(pulsingCount)
animationGroup.duration = animationDuration
animationGroup.repeatCount = HUGE
animationGroup.timingFunction = defaultCurve

var scaleAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "transform.scale")
scaleAnimation.autoreverses = false
scaleAnimation.fromValue = Double(0)
scaleAnimation.toValue = Double(1.5)

var opacityAnimation = CAKeyframeAnimation(keyPath: "opacity")
opacityAnimation.values = [Double(1),Double(0.7),Double(0)]
opacityAnimation.keyTimes = [Double(0),Double(0.5),Double(1)]

animationGroup.animations = [scaleAnimation,opacityAnimation]

pulsingLayer.addAnimation(animationGroup, forKey: "pulsing")
animationLayer.addSublayer(pulsingLayer)
}
self.layer.addSublayer(animationLayer)
}

先设置画布的背影色为白色，pulsingCount表示波形的条数，animationDuration表示动画的时长，然后我创建了一个animationLayer来存放所有的动画Layer——pulsingLayer，这样layer的结构看起来就像：



每个pulsingLayer代表一个圆形，循环里面先对pulsingLayer进行一些初始化工作：设置frame、边框颜色、边框大小以及radius（半径），radius自然就是自身的宽或高的一半。

CAMediaTimingFunction稍后再说。

接下来创建一个AnimationGroup，因为我们需要用到的动画将有两个：scale（缩放）、opacity（透明），而且需要控制动画开始的时间。

我们借用Controlling Animation Timing这篇文章中的几张图来说明fillMode、beginTime这两个属性：

以下每个方格代表1秒钟，下面这张图也就代表4秒钟，动画时间为1.5秒，黄色为动画开始，蓝色为动画结束，黄色到蓝色也就是动画的过程。从图中可以看到，蓝色部分结束后就是白色了，也就代表整个动画结束并且从layer上移除。



下面这张图开始动画时间偏移了1秒，其余不变。



默认情况下，所有的Layer无论创建的先后顺序有何不同，它们的时间线都是一致的，beginTime为0，表示加入Layer之后就立即开始动画（或者说在当前时间播放动画），而如果要偏移1秒（如上图），则要CACurrentMediaTime()+1，获取当前系统的绝对时间（秒数）并+1。我们要实现脉冲效果，就要使每一个animationGroup的动画以不同的beginTime来进行，所以要设置beginTime = CACurrentMediaTime() + Double(i) * animationDuration / Double(pulsingCount)，Swift不支持隐式类型转换，用Double()显式的强转一下。

但是通过上图可以看到，偏移后动画开始前有一个空档，这是由fillMode决定的:

kCAFillModeRemoved 默认值,在动画开始前和动画结束后,动画对layer都没有影响,layer原本是什么样就是什么样

-kCAFillModeForwards 当动画结束后,layer会一直保持着动画最后的状态

-kCAFillModeBackwards 和kCAFillModeForwards相对,具体参考上面的

-kCAFillModeBoth kCAFillModeForwards和kCAFillModeBackwards在一起的效果

在我们现在的这种情况下，pulsingLayer是设置过frame和border的，所以在动画的空档期，pulsingLayer会直接显示出一个带边框的圆形（动画还没有开始），当然，在动画播放过一次之后，这个边框就不会显示了，因为进入了正常的动画播放循环，不会出现空档期。我们只需要避免在动画播放前不出现空档期就行了，即设置fillMode = kCAFillModeBackwards（提前进入动画状态）。



repeatCount = HUGE就是字面意思，表示动画无限循环（HUGE可以认为是无限，如果是ObjC，用HUGE_VAL）。

CAMediaTimingFunction由系统预置了几个值：

kCAMediaTimingFunctionLinear 线性,即匀速

kCAMediaTimingFunctionEaseIn 先慢后快

kCAMediaTimingFunctionEaseOut 先快后慢

kCAMediaTimingFunctionEaseInEaseOut 先慢后快再慢

kCAMediaTimingFunctionDefault 实际效果是在动画开始时和动画播放时比较快,将结束时会变慢

CAMediaTimingFunction支持被定制。我们把timingFunction设置为kCAMediaTimingFunctionDefault，可以使动画播放的更加动感。

接下来的Scale动画就很简单了，从0（0倍）到1.5（放大1.5倍）变换即可。

Opacity透明动画只用设置values和与其对应的keyTimes就行了，需要注意的是keyTimes表示的是时间比例，取值0到1之间，如values的第一个元素为1，keyTimes第一个元素为0，表示动画开始时，opacity为1；values的第二个元素为0.7，keyTimes第二个元素为0.5，表示动画播放到一半的时候，opacity为0.7；依次类推，可自由定制。

然后将单独的scale动画与opacity动画封装到animationGroup里，在把包含了两个动画的animationGroup给pulsingLayer，animationLayer添加pulsingLayer，最后添加这个包含了所有动画Layer的animationLayer即可。

动态增减元素

这效果是从MOV文件转成GIF的，而且CSDN不支持大于2M的图片上传,优酷地址

动画部分已经完成了，接下来我们给PulsingRadarView增加接口，使其支持增减元素。

首先给PulsingRadarView添加两个属性：

class PulsingRadarView: UIView {

let itemSize = CGSizeMake(44, 44)
var items = NSMutableArray()

第一个是每个item的尺寸，第二个用来存储所有的item。
添加addOrReplaceItem公共接口：

func addOrReplaceItem() {
let maxCount = 10

var radarButton = UIButton(frame: CGRectMake(0, 0, itemSize.width, itemSize.height))
radarButton.setImage(UIImage(named: "UK"), forState: UIControlState.Normal)

var center = generateCenterPointInRadar()
radarButton.center = CGPointMake(center.x, center.y)

self.addSubview(radarButton)
items.addObject(radarButton)

if items.count > maxCount {
var view = items.objectAtIndex(0) as UIView
view.removeFromSuperview()
items.removeObject(view)
}
}

maxCount是圆内显示item的最大值，这里简单的写死，你可以把它开放出去成为一个公共的属性。这里的每个item都是UIButton，初始化后设置一张图片即可，generateCenterPointInRadar方法返回一个圆内的中心坐标，这个坐标只会在圆的直径以内生成，稍后放出。最后判断一下有没有超出maxCount，如果超出了，就把最先添加的item移除掉。

在放出generateCenterPointInRadar这个方法之前，我们首先要了解，哪个范围是我们的坐标生成范围：



大家都知道，View的基本形状是矩形（红色区域），drawRect是以Rect为基础的，但是我们这个雷达是圆形，也就是蓝色区域才是我们的目标范围，所以生成的坐标要围绕中心的绿点（圆心），让我们重新翻开数学课本，看看高中数学对三角函数的定义：

在一个平面直角坐标系中，以原点为圆心，1 为半径画一个圆，这个圆交 x 轴于 A 点。以 O 为旋转中心，将 A 点逆时针旋转一定的角度α至 B 点，设此时 B 点的坐标是(x,y)，那么此时 y 的值就叫做α的正弦，记作 sinα；此时 x 的值就叫做α的余弦，记作 cosα；y 与 x 的比值 y/x 就叫做α的正切，记作 tanα。

还有一个很重要的公式：圆的参数方程：以点O（a，b）为圆心，以r为半径的圆的参数方程是 x=a+r*cosθ, y=b+r*sinθ, （其中θ为参数）

到这里为止，思路就清晰了，以下是generateCenterPointInRadar的方法实现：

private func generateCenterPointInRadar() -> CGPoint{
var angle = Double(arc4random()) % 360
var radius = Double(arc4random()) % (Double)((self.bounds.size.width - itemSize.width)/2)
var x = cos(angle) * radius
var y = sin(angle) * radius
return CGPointMake(CGFloat(x) + self.bounds.size.width / 2, CGFloat(y) + self.bounds.size.height / 2)
}

我们先在360°以内随机生成一个角度(θ)，然后在半径范围内随机生成一个值，就当作是一个新的半径r，利用公式我们得到了x、y的点，有圆心（a，b）为辅助，就能生成一个坐标了，这个坐标在返回时就已经是基于圆心的了，所以在addOrReplaceItem这个接口里我们拿到坐标后就能直接当作center来用了，这实际上也是完全采用的公式的算法。

这样一来，addOrReplaceItem这个接口也完成了，我们把ViewController里的调用也完善一下，具体的，在viewDidLoad方法的最后增加一个Timer，这个Timer每0.5秒调用一次

addOrReplaceItem：
NSTimer.scheduledTimerWithTimeInterval(0.5, target: radarView, selector: Selector("addOrReplaceItem"), userInfo: nil, repeats: true)

Timer在不用的时候一定要调用invalidate()方法，并且要在ViewController析构之前，不然ViewController不会被释放，也就永远不会被析构。这里我们就不考虑那么多了，毕竟只有一个页面，而且在真实场景里也不会这么去用，更多的情况是在网络请求回调的时候去处理。

这么一来，动态增减部分也完成了，但是完美了吗？显然没有。

优化

优化一

与其说是优化，不如说是修复Bug。很明显，在上一步中，我们动态生成的元素重叠了，这不能让人接受，而我们只要稍微做些改变就能防止这种情况的发生。

我们现在在生成每个item的center的时候，没有和已有的item进行比较，这是一个比较耗性能的操作，如果你的itemSize过大，maxCount过多，这甚至能导致死循环，如果是那样的话，你可能在对itemSize以及maxCount做出限制的同时，也对循环的数量也进行控制，如果在生成一个item的center的时候，进行了过多的循环，就可以视为进入死循环了，在这种情况下，你只能重新计算已有的centers。这里不考虑这种极端情况，因为目前的itemSize和maxCount的配合，不会出现死循环。

我们添加一个itemFrameIntersectsInOtherItem私有方法来判断是否和之前生成的center有了重叠：

private func itemFrameIntersectsInOtherItem (frame: CGRect) -> Bool {
for item in items {
if CGRectIntersectsRect(item.frame, frame) {
return true
}
}
return false
}

接收一个frame，然后和每一个item比较，如果重叠返回true，反之则返回false。

在addOrReplaceItem方法里的改造：

......
do {
var center = generateCenterPointInRadar()
radarButton.center = CGPointMake(center.x, center.y)
} while (itemFrameIntersectsInOtherItem(radarButton.frame))
......

把设置center的地方用一个do-while循环包装起来即可。这么一来，生成的元素就不会重叠了。

优化二

我打算给每一个item的显示和移除增加一点动画效果，以免显得太生硬，并且用派生类的方式来实现：

class PRButton: UIButton {

init(frame: CGRect) {
super.init(frame: frame)
self.alpha = 0
}

override func didMoveToWindow() {
super.didMoveToWindow()
if self.window {
UIView.animateWithDuration(1, animations: {
self.alpha = 1
})
}
}
}

把addOrReplaceItem中的UIButton替换为PRButton，这样在item被添加的时候，有一个简单的过渡动画，当我准备重写removeFromSuperview的时候，遇到了一点问题：



在Swift里面，闭包是不能用super的，那只能这样了：

override func removeFromSuperview() {
UIView.beginAnimations("", context: nil)
UIView.setAnimationDuration(1)
self.alpha = 0
UIView.setAnimationDidStopSelector(Selector("callSuperRemoveFromSuperview"))
UIView.commitAnimations()
}

private func callSuperRemoveFromSuperview() {
super.removeFromSuperview()
}

运行起来应该可以看到完整的效果了。

优化三

这个同样也是修复Bug。如果在动画播放的时候你按下Home键（模拟器按下command+shift+h），就会出现下面这种情况：



这是因为在按下Home键的时候，所有的动画被移除了，具体的，每个Layer都调用了removeAllAnimations方法。我们如果想要在回到应用程序的时候继续动画，需要监听系统的UIApplicationDidBecomeActiveNotification通知：

weak var animationLayer: CALayer?

override init(frame: CGRect) {
super.init(frame: frame)

NSNotificationCenter.defaultCenter().addObserver(self,
selector: Selector("resume"),
name: UIApplicationDidBecomeActiveNotification,
object: nil)
}

required init(coder aDecoder: NSCoder) {
fatalError("init(coder:) has not been implemented")
}

func resume() {
if let animationLayer = self.animationLayer {
animationLayer.removeFromSuperlayer()
self.setNeedsDisplay()
}
}

deinit {
NSNotificationCenter.defaultCenter().removeObserver(self)
}

这样一来，动画就可以在回到应用程序的时候重新开始了，我把animationLaye以weak的方式引用到了属性里面，这是为了在resume里好方便判断。

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本文转自【Bannings】