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如何实现自己没实现过的需求之文本动画

吕伟(@我在罪恶坑的日子)iOS 开发者,这些年在上海工作。专业:扯淡,兼职:开发。

感谢投稿, 原文链接

大家好,我是非知名程序员,想跟大家说一段传统相声节目,额,对不起,说错了。想跟大家分享一点关于文本和动画的东西。这不是一篇纯血统,高、精、尖的技术文章,但依然希望有人能像喜欢混血美女一样喜欢。

前言

记得以前看到过一个很赞的文字效果的动画,类似于这样:

如何实现自己没实现过的需求之文本动画

当时被惊艳到了,最近偶然间又再次见到,依然还是那么喜欢。假设我们现在需要实现这样的需求。一般碰到需求我们都会去 GitHub 上看看,俗称找轮子(GitHub 基本上只有你想不到的,就没有它没有的)。大多数情况下,没有问题。或者说有点小问题:轮子太多,无从下嘴。

选择

选轮子就像选姑娘,你不知道后面等着你的是什么 —–罪恶坑小程如是说

程序员江湖,每位大侠的武功和套路不尽一样,少林,武当,昆仑各门各派,百花争艳。实现轮子的思路自然也不一样。有的轮子高深晦涩难懂,功能强大,有的清晰明了,功能简单。不过有一点相同是,选错了就会被坑,只是坑大坑小问题。选轮子自然需要无比谨慎,既要匹配需求同时也要能在掉坑里的时候填上(废话,出 bug 了,你不填,谁填),要能 hold 住。然而填坑哪能那么简单呢,首先轮子实现思路,代码的结构,运行时序你要搞清楚吧,提供了哪些功能,没提供哪些功能,你要了解吧。基本上一个复杂点的轮子,研究下来就要好些时间了。这还不包括你开会,沟通,解 bug,喝茶,倒水,上厕所,抽烟,骂娘,吐槽产品需求的时间。所以,妹子们,不要问我们今天加不加班,要问今天能不能在你睡前下班。(项目快上线了,小程不加班谁加班。嗯哼。)

创造

如果能用代码扮演上帝话,苍老师的量产不是问题,就看产品经理定的需求是拟物还是扁平。—-罪恶坑小程如是说

既然选轮子的时间成本也不低,那有时候我们可以自己造一个轮子。其实写一个的好处也多,有成就感,写好了可以吹牛逼,写坏了填坑速度快。但问题是,以前没写过怎么办?没把握怎么办?比如我们现在需要实现上面的文字效果,但是又不知道怎么写,怎么办?

没关系,上帝创造世间也分了七步走,跟着这位带头大哥后面学,总不会错的。

开始

罗马不是一天建成的,毛片不是一次性拍完的 —-罪恶坑小程如是说

咦,好像扯得有点多了。对不起,现在开始正式拍(苍老师准备下,小程也准备下,Action):

1.分解任务

通过简单观察我们可以马上知道,上面那个动画效果是通过对每个字符做动画完成的。而在 iOS 里,文本显示控件最常见和常用的是 UILabel。而 iOS 的 Explicit Animation 有 Properties Animation 和 keyframe Animation 两种。

但是 UILabel 控件没有提供对其 Text 中每个字符的控制的功能,我们需要改造下。既然要对每个字符做动画,那少不了需要 frameboundspositiontransform ,这些属性。

这样看来我们需要两个武器:一个做排版功能的 framework,不用说,肯定是 TextKit 。而另一个是能显示单个字符也拥有 frameboundspositiontransform 等属性的类,很自然,我们想到 CATextLayer

2.先解决文本布局

TextKit 里主要是三个类 NSTextStorageNSLayoutManagerNSContainer 。它们一起帮组我们解决文字布局,排版的工作。

  • NSTextStorage: NSMutableAttributedString 的子类,持有文字内容,当字符发生改变时,通知 NSLayoutManager 对象

  • NSLayoutManager: 我们的男主角,从 NSTextStorage 里获取文字内容后,转换成对应的 glyph,根据 NSTextContainer 的 visible Region 显示 glyph。

  • NSContainer: 确定一个 region 来放置 text。这个 region 被 NSLayoutManager 用来决定哪里可以 break lines

不过可惜 UILabel 没有这三个类作为自己的属性对象,我们需要自己解决:

class TextAnimationLabel: UILabel,NSLayoutManagerDelegate {         let textStorage:NSTextStorage = NSTextStorage(string: "")      let textLayoutManager:NSLayoutManager = NSLayoutManager()      let textContainer:NSTextContainer = NSTextContainer() }

除此以外我们还需要两个 Array 用来保存文本变换前的旧字符和变换后的新字符:

var oldCharacterTextLayers:[CATextLayer] = []  var newCharacterTextLayers:[CATextLayer] = []

因为我们需要用我们自己的 textStorage 对象,所以我们需要覆盖 text 和 attributedText 等属性。

override var text:String!{     get {         return super.text     }     set {         super.text = text         let attributedText = NSMutableAttributedString(string: newValue)         let textRange = NSMakeRange(0,newValue.characters.count)         attributedText.setAttributes([NSForegroundColorAttributeName:self.textColor], range: textRange)         attributedText.setAttributes([NSFontAttributeName:self.font], range: textRange)         let paragraphyStyle = NSMutableParagraphStyle()         paragraphyStyle.alignment = self.textAlignment         attributedText.addAttributes([NSParagraphStyleAttributeName:paragraphyStyle], range: textRange)         self.attributedText = attributedText         }           }      override var attributedText:NSAttributedString!{     get {         return self.textStorage as NSAttributedString     }     set{         cleanOutOldCharacterTextLayers()         oldCharacterTextLayers = Array(newCharacterTextLayers)         textStorage.setAttributedString(newValue)         self.startAnimation { () -> () in         }             self.endAnimation(nil)     } }

当 TextStorage 的文本内容改变时,会触发一个通知 send textLayoutManager 以便重新布局排版。显然我们可以在排版布局完成后来为每个字符创建设置一个 CATextLayer,并设置相应的 frame 以便正确的显示内容。我们可以有个函数来完成计算。并且 layout finish 完成时调用。

//Mark:NSLayoutMangerDelegate func layoutManager(layoutManager: NSLayoutManager, didCompleteLayoutForTextContainer textContainer: NSTextContainer?, atEnd layoutFinishedFlag: Bool) {         calculateTextLayers()         print("/(textStorage.string)") }           //MARK:CalculateTextLayer func calculateTextLayers() { }

接下来我们的主要想法,是找到 text 里每个 character 以及对应的 glyph rect. 然后用 character 和 glyph rect 创建 CATextLayer

首先我们要有一个空数组用来存放新的 CATextLayer。并且获取 textStorage 的 attributedText。

func calculateTextLayers() {     newCharacterTextLayers.removeAll(keepCapacity:false)     let attributedText = textStorage.string }

接下来我们要通过 LayoutManger 找到 TextContainer 的 used Rect,这样方便我们可以让文本垂直居中,就像普通的 Label 那样。

func calculateTextLayers() {     newCharacterTextLayers.removeAll(keepCapacity:false)     let attributedText = textStorage.string     let wordRange = NSMakeRange(0, attributedText.characters.count)     let attributedString = self.internalAttributedText();     let layoutRect = textLayoutManager.usedRectForTextContainer(textContainer)     var index = wordRange.location     let totalLength = NSMaxRange(wordRange)     while index < totalLength {          ...     } }

现在我们开始迭代处理文本里的每个字符,创建一个 glyphRange 并且用这个 glyphRange 找到对应的 character,然后我们将 glyph index 丢给 LayoutManager 得到 textContainer,再用 container 和 glyphRange 取得 glyphRect(这里需要注意下 kerning 的问题)。

let glyphRange = NSMakeRange(index, 1) let characterRange = textLayoutManager.characterRangeForGlyphRange(glyphRange, actualGlyphRange: nil) let textContainer = textLayoutManager.textContainerForGlyphAtIndex(index, effectiveRange: nil) var glyphRect = textLayoutManager.boundingRectForGlyphRange(glyphRange, inTextContainer: textContainer!)

最终我们还需要注意的就是 glyph 的 kerning,如果 kerningRange.location == index ,我们需要将前一个 textLayer 取出来调整其 Rect 的宽度至新的 glyphRect 的最右边,保证 glyph 不会被裁切掉(可以对比下面两张图片)

如何实现自己没实现过的需求之文本动画

如何实现自己没实现过的需求之文本动画

let kerningRange = textLayoutManager.rangeOfNominallySpacedGlyphsContainingIndex(index) if kerningRange.location == index && kerningRange.length > 1 {     if newCharacterTextLayers.count > 0 {         // 如果前一个 textlayer 的 frame.size.width 不变大的话,         // 当前的 textLayer 会遮挡住字体的一部分,比如 “Yes” 的 Y 右上角会被切掉一部分         let previousLayer = newCharacterTextLayers[newCharacterTextLayers.endIndex - 1]         var frame = previousLayer.frame         frame.size.width += CGRectGetMaxX(glyphRect) - CGRectGetMaxX(frame)         previousLayer.frame = frame      } }

这里关于 kerning 和 glyph 要多说一点。先来说下 glyph,简单来说 glyph 是表示一个 character 的具体样式 , 但他们却不是一一对应的关系,比如一个字母 “A” 可以有不同的写法来表示例如:

如何实现自己没实现过的需求之文本动画

除此以外,还有这种情况:

如何实现自己没实现过的需求之文本动画

上面是的 “ff” 虽然是两个 character,但是 glyph 却是一个。不过不用担心,强大 LayoutManager 提供了两个方法帮助我们通过一个找到对应另外那个。

func characterIndexForGlyphAtIndex(_ glyphIndex: Int) -> Int func glyphIndexForCharacterAtIndex(_ charIndex: Int) -> Int

现在我们说下 kerning。通常,在水平排布的文本中,glyph 都是一个挨着一个放置的,但是在某些时候为了让文本的可读性更好,看上去更加优雅美观,一个字形和另外一个字形之间可能会稍微的错位下,比如下面这种情况:

如何实现自己没实现过的需求之文本动画 这也是上面为什么”Y“会出现显示不全的原因了。

接下来就比较简单了,创建 Textlayer, 设置垂直居中,添加到数组当中, index += characterRange.length ,开始下次循环

glyphRect.origin.y += (self.bounds.size.height/2)-(layoutRect.size.height/2) let textLayer = CATextLayer(frame: glyphRect, string: attributedString.attributedSubstringFromRange(characterRange)); layer.addSublayer(textLayer); newCharacterTextLayers.append(textLayer); index += characterRange.length

3.动画实现

上面我们解决了字符排版的问题,接下来动画的实现就相对的容易了,仔细观察那个动画,很容易得出主要是对 opacitytransform 两个属性做属性动画, opacity 让每个字体逐渐显示和逐渐消失,而 transform 则做了两种变形,一种是往下移动,另外一种是旋转。用 CABasicAnimation 可以解决单个属性动画,而 CAAnimationGroup 则帮我们解决多个动画叠加的复合效果。

func groupAnimationWithLayerChanges(old olderLayer:CALayer, new newLayer:CALayer)       -> CAAnimationGroup? {      var animationGroup:CAAnimationGroup?     var animations:[CABasicAnimation] = [CABasicAnimation]()      if !CATransform3DEqualToTransform(olderLayer.transform,     newLayer.transform) {          let basicAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "transform")          basicAnimation.fromValue = NSValue(CATransform3D: olderLayer.transform)          basicAnimation.toValue = NSValue(CATransform3D: newLayer.transform)          animations.append(basicAnimation)          }      if olderLayer.opacity != newLayer.opacity {        let basicAnimation = CABasicAnimation(keyPath: "opacity")        basicAnimation.fromValue = olderLayer.opacity        basicAnimation.toValue = newLayer.opacity        animations.append(basicAnimation)        }      if animations.count > 0 {        animationGroup = CAAnimationGroup()        animationGroup!.animations = animations    }  }

这里需要注意一个问题,就是隐式动画的问题,Core Animation 基于一个假说,就是屏幕上的任何东西都可以 (或者可能) 做动画,我们平时在写代码时应该有这种印象就是你只是 layer 设置了一个值,没有添加动画,但是你会看到一个平滑过渡的显示效果而不是非常突兀的变化。这就是隐式动画。当我们改变一个属性时,Core Animation 帮我们做了一个动画,动画时间取决于当前 NSTransaction 的设置,而动画类型取决于图层行为。

这里有个有趣的东西,多说一点,就是当我们对 UIView 关联的图层做动画而不是一个单独的图层做动画,比如

func changeColor() {     CATransaction.begin();     CATransaction.setAnimationDuration(1.0)     CGFloat red = CGFloat(arc4random() / (CGFloat)INT_MAX);     CGFloat green = CGFloat(arc4random() / (CGFloat)INT_MAX);     CGFloat blue = CGFloat(arc4random() / (CGFloat)INT_MAX);     self.layerView.layer.backgroundColor = UIColor.(colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1.0).CGColor;     CATransaction.commit(); }

图层的颜色瞬间切换到新的值,而不是之前的平滑过渡,隐式动画似乎给关闭了。

我们知道 UIView 和 CALayer 最重要的关系就是 UIView 是 CALayer 的 delegate,

当我们改变 CALayer 的属性时,它会调用 func actionForKey(_ event: String) -> CAAction?

这个方法,接下来发生的事情在官方文档里都有写,实际上是如下几步:

  • If the layer has a delegate that implements the actionForLayer:forKey: method, the layer calls that method. The delegate must do one of the following:

    1. Return the action object for the given key.

    2. Return the NSNull object if it does not handle the action.

  • The layer looks in the layer’s actions dictionary for a matching key/action pair.

  • The layer looks in the style dictionary for an actions dictionary for a matching key/action pair.
  • The layer calls the defaultActionForKey: class method to look for any class-defined actions.

UIView 作为它关联图层的 Delegate,实现了 actionForLayer(_ layer: CALayer, forKey event: String) -> CAAction? ,当不在一个动画块中,UIView 返回 nil,而在动画块中则返回一个非空值

print("OutSide:/(self.view.actionForLayer(self.view.layer, forKey: "backgroundColor"))") UIView.beginAnimations(nil, context: nil) print("InSide:/(self.view.actionForLayer(self.view.layer, forKey: "backgroundColor"))") UIView.commitAnimations()

显示结果如下

OutSide:Optional(<null>) InSide:Optional(<CABasicAnimation: 0x7f7f93ff81b0>)

当然返回 nil 并不是禁用隐式动画的唯一方法,下面这样也行

CATransaction.setDisableActions(true)

那为什么说这个问题呢?因为我们在对每个字符做动画的时候需要先将隐式动画关闭,否者将会做两次动画,比如下面这样:

如何实现自己没实现过的需求之文本动画

那么,我们先生成一份 oldlayer, 然后改变相应的属性,生产新的 newLayer。然后创建相应的动画组,添加显式动画。

let olderLayer = animationObjc.animatableLayerCopy(layer) CATransaction.begin() CATransaction.setDisableActions(true) newLayer = effectAnimationClosure(layer: layer) CATransaction.commit() var animationGroup:CAAnimationGroup? animationGroup = groupAnimationWithLayerChanges(old: olderLayer, new: newLayer!) layer.addAnimation(textAniamtionGroup, forKey: textAnimationGroupKey)

收工

好了,当上面所有的工作完成之后,就是我们最开始看到的那个效果,代码已经上传 GitHub,你可以从 这里 下载。其实这个 demo 里实现的 label 还有很大优化的空间。比如支持多种类型的动画效果,动画效果可配置等等。这是我接下来打算做的事情。

本人才疏学浅,错漏难免,欢迎大家批评指正。如果你发现 bug,可以提个 pull request。如果你有更好地思路也请告诉我,让我进步,我请你喝咖啡 :)。

这是我的微信号(未完结,请往下看):

如何实现自己没实现过的需求之文本动画

最后

不知不觉工作许多年了,这几年萝莉变成了姑娘,姑娘变成了孩子妈。大家从 QQ 空间杀到朋友圈。从晒女朋友,到晒结婚照继而到晒娃。这几年鸣人同志都不负众望当上了火影 (丫也不请吃饭)。大家都在发生变化。

学会开始写点东西分享可能是我想要的一个变化。

本来作为非知名程序员,平时都是自己上 GitHub 玩,自认为比起一干牛人既没本领可以提振民心士气,又没有独门绝技可以分享。直到我收到了一封来自组织的信。

最近我加入了一个公会,里面云集了各类高手,轻功,内力,暗器,大家各有所长,时不时分享下自己的看家本领。还是那句老话,不看不知道,一看吓一跳。世界还是外面的大,姑娘还是城里的靓。在群里,大家都很积极活跃,学习氛围异常的好。其实自打做起程序员起,这么多年来,虽然生性慵懒,但是自学却未敢放下,毕竟逆水行舟,不进则退。不可否认的是一个人的学习是很苦闷无聊的,但一群人陪着你一起苦闷无聊也是很欣慰的。

最后我想引用那封邮件里面的话来表达下我对公会的看法:

这个社群的意义证明了,在互联网时代,依然有这么多人愿意为知识的积累和个人的成长付费,知识本身的价值得到重新的认知,人们以一种去中心化的方式连接起来,P2P 的创作和分享,可能会让知识和技能的积累、传播达到了一种新的高度、深度和广度

我想一贯懒散的我为何突然想写这么个 blog 可能也是因为这个,毕竟知识的受益者永远是那些积极参与学习并持续思考的人。

额,最后想说的是,是的,那段引用的文字你没看错,这是个需要付费的群,免费时代的付费群,它叫 攻城狮之路

知识是很昂贵的,我一直这么认为。另外,其实这是篇硬广。

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