IOS实战之自定义转场动画详解

转场动画这事，说简单也简单，可以通过presentViewController:animated:completion:和dismissViewControllerAnimated:completion:这一组函数以模态视图的方式展现、隐藏视图。如果用到了navigationController，还可以调用pushViewController:animated:和popViewController这一组函数将新的视图控制器压栈、弹栈。

下图中所有转场动画都是自定义的动画，这些效果如果不用自定义动画则很难甚至无法实现：

由于录屏的原因，有些效果无法完全展现，比如它其实还支持横屏。

自定义转场动画的效果实现起来比较复杂，如果仅仅是拷贝一份能够运行的代码却不懂其中原理，就有可能带来各种隐藏的bug。本文由浅入深介绍下面几个知识：

1、传统的基于闭包的实现方式及其缺点
2、自定义present转场动画
3、交互式(Interactive)转场动画
4、转场协调器与UIModalPresentationCustom
5、UINavigationController转场动画

在开始正式的教程前，您首先需要下载demo，在代码面前文字是苍白的，demo中包含的注释足以解释本文所有的知识点。其次，您还得了解这几个背景知识。

From和To
在代码和文字中，经常会出现fromView和toView。如果错误的理解它们的含义会导致动画逻辑完全错误。fromView表示当前视图，toView表示要跳转到的视图。如果是从A视图控制器present到B，则A是from，B是to。从B视图控制器dismiss到A时，B变成了from，A是to。用一张图表示：

Presented和Presengting
这也是一组相对的概念，它容易与fromView和toView混淆。简单来说，它不受present或dismiss的影响，如果是从A视图控制器present到B，那么A总是presentedViewController,B总是presentingViewController。

modalPresentationStyle
这是一个枚举类型，表示present时动画的类型。其中可以自定义动画效果的只有两种：FullScreen和Custom，两者的区别在于FullScreen会移除fromView，而Custom不会。比如文章开头的gif中，第三个动画效果就是Custom。

基于block的动画
最简单的转场动画是使用transitionFromViewController方法：

这个方法虽然已经过时，但是对它的分析有助于后面知识的理解。它一共有6个参数，前两个表示从哪个VC开始，跳转到哪个VC，中间两个参数表示动画的时间和选项。最后两个参数表示动画的具体实现细节和回调闭包。

这六个参数其实就是一次转场动画所必备的六个元素。它们可以分为两组，前两个参数为一组，表示页面的跳转关系，后面四个为一组，表示动画的执行逻辑。

这个方法的缺点之一是可自定义程度不高(在后面您会发现能自定义的不仅仅是动画方式)，另一个缺点则是重用性不好，也可以说是耦合度比较大。

在最后两个闭包参数中，可以预见的是fromViewController和toViewController参数都会被用到，而且他们是动画的关键。假设视图控制器A可以跳转到B、C、D、E、F，而且跳转动画基本相似，您会发现transitionFromViewController方法要被复制多次，每次只会修改少量内容。

自定义present转场动画
出于解耦和提高可自定义程度的考虑，我们来学习转场动画的正确使用姿势。

首先要了解一个关键概念：转场动画代理，它是一个实现了UIViewControllerTransitioningDelegate协议的对象。我们需要自己实现这个对象，它的作用是为UIKit提供以下几个对象中的一个或多个：

1、Animator：

它是实现了UIViewControllerAnimatedTransitioning协议的对象，用于控制动画的持续时间和动画展示逻辑，代理可以为present和dismiss过程分别提供Animator，也可以提供同一个Animator。

交互式Animator：和Animator类似，不过它是交互式的，后面会有详细介绍

Presentation控制器：

它可以对present过程更加彻底的自定义，比如修改被展示视图的大小，新增自定义视图等，后面会有详细介绍。

在这一小节中，我们首先介绍最简单的Animator。回顾一下转场动画必备的6个元素，它们被分为两组，彼此之间没有关联。Animator的作用等同于第二组的四个元素，也就是说对于同一个Animator，可以适用于A跳转B，也可以适用于A跳转C。它表示一种通用的页面跳转时的动画逻辑，不受限于具体的视图控制器。

如果您读懂了这段话，整个自定义的转场动画逻辑就很清楚了，以视图控制器A跳转到B为例：

• 创建动画代理，在事情比较简单时，A自己就可以作为代理
• 设置B的transitioningDelegate为步骤1中创建的代理对象
• 调用presentViewController:animated:completion:并把参数animated设置为true
• 系统会找到代理中提供的Animator，由Animator负责动画逻辑

用具体的例子解释就是：

// 这个类相当于A
class CrossDissolveFirstViewController: UIViewController, UIViewControllerTransitioningDelegate {
  // 这个对象相当于B
  crossDissolveSecondViewController.transitioningDelegate = self 

  // 点击按钮触发的函数
  func animationButtonDidClicked() {
    self.presentViewController(crossDissolveSecondViewController, 
             animated: true, completion: nil)
  }

  // 下面这两个函数定义在UIViewControllerTransitioningDelegate协议中
  // 用于为present和dismiss提供animator
  func animationControllerForPresentedController(presented: UIViewController, presentingController presenting: UIViewController, sourceController source: UIViewController) -> UIViewControllerAnimatedTransitioning? {
//    也可以使用CrossDissolveAnimator，动画效果各有不同
//    return CrossDissolveAnimator()
    return HalfWaySpringAnimator()
  }

  func animationControllerForDismissedController(dismissed: UIViewController) -> UIViewControllerAnimatedTransitioning? {
    return CrossDissolveAnimator()
  }
}

动画的关键在于animator如何实现，它实现了UIViewControllerAnimatedTransitioning协议，至少需要实现两个方法，我建议您仔细阅读animateTransition方法中的注释，它是整个动画逻辑的核心：

class HalfWaySpringAnimator: NSObject, UIViewControllerAnimatedTransitioning {
  /// 设置动画的持续时间
  func transitionDuration(transitionContext: UIViewControllerContextTransitioning?) -> NSTimeInterval {
    return 2
  }

  /// 设置动画的进行方式，附有详细注释，demo中其他地方的这个方法不再解释
  func animateTransition(transitionContext: UIViewControllerContextTransitioning) {
    let fromViewController = transitionContext.viewControllerForKey(UITransitionContextFromViewControllerKey)
    let toViewController = transitionContext.viewControllerForKey(UITransitionContextToViewControllerKey)
    let containerView = transitionContext.containerView()

    // 需要关注一下from/to和presented/presenting的关系
    // For a Presentation:
    //   fromView = The presenting view.
    //   toView  = The presented view.
    // For a Dismissal:
    //   fromView = The presented view.
    //   toView  = The presenting view.

    var fromView = fromViewController?.view
    var toView = toViewController?.view

    // iOS8引入了viewForKey方法，尽可能使用这个方法而不是直接访问controller的view属性
    // 比如在form sheet样式中，我们为presentedViewController的view添加阴影或其他decoration，animator会对整个decoration view
    // 添加动画效果，而此时presentedViewController的view只是decoration view的一个子视图
    if transitionContext.respondsToSelector(Selector("viewForKey:")) {
      fromView = transitionContext.viewForKey(UITransitionContextFromViewKey)
      toView = transitionContext.viewForKey(UITransitionContextToViewKey)
    }

    // 我们让toview的origin.y在屏幕的一半处，这样它从屏幕的中间位置弹起而不是从屏幕底部弹起，弹起过程中逐渐变为不透明
    toView?.frame = CGRectMake(fromView!.frame.origin.x, fromView!.frame.maxY / 2, fromView!.frame.width, fromView!.frame.height)
    toView?.alpha = 0.0

    // 在present和，dismiss时，必须将toview添加到视图层次中
    containerView?.addSubview(toView!)

    let transitionDuration = self.transitionDuration(transitionContext)
    // 使用spring动画，有弹簧效果，动画结束后一定要调用completeTransition方法
    UIView.animateWithDuration(transitionDuration, delay: 0, usingSpringWithDamping: 0.6, initialSpringVelocity: 0, options: .CurveLinear, animations: { () -> Void in
      toView!.alpha = 1.0   // 逐渐变为不透明
      toView?.frame = transitionContext.finalFrameForViewController(toViewController!)  // 移动到指定位置
      }) { (finished: Bool) -> Void in
        let wasCancelled = transitionContext.transitionWasCancelled()
        transitionContext.completeTransition(!wasCancelled)
    }
  }
}

animateTransition方法的核心则是从转场动画上下文获取必要的信息以完成动画。上下文是一个实现了UIViewControllerContextTransitioning的对象，它的作用在于为animateTransition方法提供必备的信息。您不应该缓存任何关于动画的信息，而是应该总是从转场动画上下文中获取(比如fromView和toView)，这样可以保证总是获取到最新的、正确的信息。

获取到足够信息后，我们调用UIView.animateWithDuration方法把动画交给Core Animation处理。千万不要忘记在动画调用结束后，执行completeTransition方法。

本节的知识在Demo的Cross Dissolve文件夹中有详细的代码。其中有两个animator文件，这说明我们可以为present和dismiss提供同一个animator，或者分别提供各自对应的animator。如果两者动画效果类似，您可以共用同一个animator，惟一的区别在于：

• present时，要把toView加入到container的视图层级。
• dismiss时，要把fromView从container的视图层级中移除。
  

如果您被前面这一大段代码和知识弄晕了，或者暂时用不到这些具体的知识，您至少需要记住自定义动画的基本原理和流程：

• 设置将要跳转到的视图控制器(presentedViewController)的transitioningDelegate
• 充当代理的对象可以是源视图控制器(presentingViewController)，也可以是自己创建的对象，它需要为转场动画提供一个animator对象。
• animator对象的animateTransition是整个动画的核心逻辑。

交互式(Interactive)转场动画
刚刚我们说到，设置了toViewController的transitioningDelegate属性并且present时，UIKit会从代理处获取animator，其实这里还有一个细节：UIKit还会调用代理的interactionControllerForPresentation:方法来获取交互式控制器，如果得到了nil则执行非交互式动画，这就回到了上一节的内容。

如果获取到了不是nil的对象，那么UIKit不会调用animator的animateTransition方法，而是调用交互式控制器(还记得前面介绍动画代理的示意图么，交互式动画控制器和animator是平级关系)的startInteractiveTransition:方法。

所谓的交互式动画，通常是基于手势驱动，产生一个动画完成的百分比来控制动画效果(文章开头的gif中第二个动画效果)。整个动画不再是一次性、连贯的完成，而是在任何时候都可以改变百分比甚至取消。这需要一个实现了UIPercentDrivenInteractiveTransition协议的交互式动画控制器和animator协同工作。这看上去是一个非常复杂的任务，但UIKit已经封装了足够多细节，我们只需要在交互式动画控制器和中定义一个时间处理函数(比如处理滑动手势)，然后在接收到新的事件时，计算动画完成的百分比并且调用updateInteractiveTransition来更新动画进度即可。

用下面这段代码简单表示一下整个流程(删除了部分细节和注释，请不要以此为正确参考)，完整的代码请参考demo中的Interactivity文件夹：

// 这个相当于fromViewController
class InteractivityFirstViewController: UIViewController {
   // 这个相当于toViewController
  lazy var interactivitySecondViewController: InteractivitySecondViewController = InteractivitySecondViewController()
  // 定义了一个InteractivityTransitionDelegate类作为代理
  lazy var customTransitionDelegate: InteractivityTransitionDelegate = InteractivityTransitionDelegate()

  override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    setupView() // 主要是一些UI控件的布局，可以无视其实现细节

    /// 设置动画代理，这个代理比较复杂，所以我们新建了一个代理对象而不是让self作为代理
    interactivitySecondViewController.transitioningDelegate = customTransitionDelegate
  }

  // 触发手势时，也会调用animationButtonDidClicked方法
  func interactiveTransitionRecognizerAction(sender: UIScreenEdgePanGestureRecognizer) {
    if sender.state == .Began {
      self.animationButtonDidClicked(sender)
    }
  }

  func animationButtonDidClicked(sender: AnyObject) {
    self.presentViewController(interactivitySecondViewController, animated: true, completion: nil)
  }
}

非交互式的动画代理只需要为present和dismiss提供animator即可，但是在交互式的动画代理中，还需要为present和dismiss提供交互式动画控制器：

class InteractivityTransitionDelegate: NSObject, UIViewControllerTransitioningDelegate {
  func animationControllerForPresentedController(presented: UIViewController, presentingController presenting: UIViewController, sourceController source: UIViewController) -> UIViewControllerAnimatedTransitioning? {
    return InteractivityTransitionAnimator(targetEdge: targetEdge)
  }

  func animationControllerForDismissedController(dismissed: UIViewController) -> UIViewControllerAnimatedTransitioning? {
    return InteractivityTransitionAnimator(targetEdge: targetEdge)
  }

  /// 前两个函数和淡入淡出demo中的实现一致
  /// 后两个函数用于实现交互式动画

  func interactionControllerForPresentation(animator: UIViewControllerAnimatedTransitioning) -> UIViewControllerInteractiveTransitioning? {
    return TransitionInteractionController(gestureRecognizer: gestureRecognizer, edgeForDragging: targetEdge)
  }

  func interactionControllerForDismissal(animator: UIViewControllerAnimatedTransitioning) -> UIViewControllerInteractiveTransitioning? {
    return TransitionInteractionController(gestureRecognizer: gestureRecognizer, edgeForDragging: targetEdge)
  }
}

animator中的代码略去，它和非交互式动画中的animator类似。因为交互式的动画只是一种锦上添花，它必须支持非交互式的动画，比如这个例子中，点击按钮依然出发的是非交互式的动画，只是手势滑动才会触发交互式动画。

class TransitionInteractionController: UIPercentDrivenInteractiveTransition {
  /// 当手势有滑动时触发这个函数
  func gestureRecognizeDidUpdate(gestureRecognizer: UIScreenEdgePanGestureRecognizer) {
    switch gestureRecognizer.state {
    case .Began: break
    case .Changed: self.updateInteractiveTransition(self.percentForGesture(gestureRecognizer)) //手势滑动，更新百分比
    case .Ended:  // 滑动结束，判断是否超过一半，如果是则完成剩下的动画，否则取消动画
      if self.percentForGesture(gestureRecognizer) >= 0.5 {
        self.finishInteractiveTransition()
      }
      else {
        self.cancelInteractiveTransition()
      }
    default: self.cancelInteractiveTransition()
    }
  }
  private func percentForGesture(gesture: UIScreenEdgePanGestureRecognizer) -> CGFloat {
    let percent = 根据gesture计算得出
    return percent
  }
}

交互式动画是在非交互式动画的基础上实现的，我们需要创建一个继承自UIPercentDrivenInteractiveTransition类型的子类，并且在动画代理中返回这个类型的实例对象。

在这个类型中，监听手势(或者下载进度等等)的时间变化，然后调用percentForGesture方法更新动画进度即可。

转场协调器与UIModalPresentationCustom
在进行转场动画的同时，您还可以进行一些同步的，额外的动画，比如文章开头gif中的第三个例子。presentedView和presentingView可以更改自身的视图层级，添加额外的效果(阴影，圆角)。UIKit使用转成协调器来管理这些额外的动画。您可以通过需要产生动画效果的视图控制器的transitionCoordinator属性来获取转场协调器，转场协调器只在转场动画的执行过程中存在。

想要完成gif中第三个例子的效果，我们还需要使用UIModalPresentationStyle.Custom来代替.FullScreen。因为后者会移除fromViewController，这显然不符合需求。

当present的方式为.Custom时，我们还可以使用UIPresentationController更加彻底的控制转场动画的效果。一个 presentation controller具备以下几个功能：

• 设置presentedViewController的视图大小
• 添加自定义视图来改变presentedView的外观
• 为任何自定义的视图提供转场动画效果
• 根据size class进行响应式布局

您可以认为，. FullScreen以及其他present风格都是swift为我们实现提供好的，它们是.Custom的特例。而.Custom允许我们更加自由的定义转场动画效果。

UIPresentationController提供了四个函数来定义present和dismiss动画开始前后的操作：

• presentationTransitionWillBegin: present将要执行时
• presentationTransitionDidEnd：present执行结束后
• dismissalTransitionWillBegin：dismiss将要执行时
• dismissalTransitionDidEnd：dismiss执行结束后

下面的代码简要描述了gif中第三个动画效果的实现原理，您可以在demo的Custom Presentation文件夹下查看完成代码：

// 这个相当于fromViewController
class CustomPresentationFirstViewController: UIViewController {
  // 这个相当于toViewController
  lazy var customPresentationSecondViewController: CustomPresentationSecondViewController = CustomPresentationSecondViewController()
  // 创建PresentationController
  lazy var customPresentationController: CustomPresentationController = CustomPresentationController(presentedViewController: self.customPresentationSecondViewController, presentingViewController: self)

  override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    setupView() // 主要是一些UI控件的布局，可以无视其实现细节

    // 设置转场动画代理
    customPresentationSecondViewController.transitioningDelegate = customPresentationController
  }

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

  func animationButtonDidClicked() {
    self.presentViewController(customPresentationSecondViewController, animated: true, completion: nil)
  }
}

重点在于如何实现CustomPresentationController这个类：

class CustomPresentationController: UIPresentationController, UIViewControllerTransitioningDelegate {
  var presentationWrappingView: UIView? // 这个视图封装了原视图，添加了阴影和圆角效果
  var dimmingView: UIView? = nil // alpha为0.5的黑色蒙版

  // 告诉UIKit为哪个视图添加动画效果
  override func presentedView() -> UIView? {
    return self.presentationWrappingView
  }
}

// 四个方法自定义转场动画发生前后的操作
extension CustomPresentationController {
  override func presentationTransitionWillBegin() {
    // 设置presentationWrappingView和dimmingView的UI效果
    let transitionCoordinator = self.presentingViewController.transitionCoordinator()
    self.dimmingView?.alpha = 0
    // 通过转场协调器执行同步的动画效果
    transitionCoordinator?.animateAlongsideTransition({ (context: UIViewControllerTransitionCoordinatorContext) -> Void in
      self.dimmingView?.alpha = 0.5
      }, completion: nil)
  }

  /// present结束时，把dimmingView和wrappingView都清空，这些临时视图用不到了
  override func presentationTransitionDidEnd(completed: Bool) {
    if !completed {
      self.presentationWrappingView = nil
      self.dimmingView = nil
    }
  }

  /// dismiss开始时，让dimmingView完全透明，这个动画和animator中的动画同时发生
  override func dismissalTransitionWillBegin() {
    let transitionCoordinator = self.presentingViewController.transitionCoordinator()
    transitionCoordinator?.animateAlongsideTransition({ (context: UIViewControllerTransitionCoordinatorContext) -> Void in
      self.dimmingView?.alpha = 0
      }, completion: nil)
  }

  /// dismiss结束时，把dimmingView和wrappingView都清空，这些临时视图用不到了
  override func dismissalTransitionDidEnd(completed: Bool) {
    if completed {
      self.presentationWrappingView = nil
      self.dimmingView = nil
    }
  }
}

extension CustomPresentationController {
}

除此以外，这个类还要处理子视图布局相关的逻辑。它作为动画代理，还需要为动画提供animator对象，详细代码请在demo的Custom Presentation文件夹下阅读。

UINavigationController转场动画
到目前为止，所有转场动画都是适用于present和dismiss的，其实UINavigationController也可以自定义转场动画。两者是平行关系，很多都可以类比过来：

class FromViewController: UIViewController, UINavigationControllerDelegate {
  let toViewController: ToViewController = ToViewController()

  override func viewDidLoad() {
    super.viewDidLoad()
    setupView() // 主要是一些UI控件的布局，可以无视其实现细节

    self.navigationController.delegate = self
  }
}

与present/dismiss不同的时，现在视图控制器实现的是UINavigationControllerDelegate协议，让自己成为navigationController的代理。这个协议类似于此前的UIViewControllerTransitioningDelegate协议。

FromViewController实现UINavigationControllerDelegate协议的具体操作如下：

func navigationController(navigationController: UINavigationController, 
   animationControllerForOperation operation: UINavigationControllerOperation, 
           fromViewController fromVC: UIViewController, 
             toViewController toVC: UIViewController) 
            -> UIViewControllerAnimatedTransitioning? {
    if operation == .Push {
      return PushAnimator()
    }
    if operation == .Pop {
      return PopAnimator()
    }
    return nil;
  }

至于animator，就和此前没有任何区别了。可见，一个封装得很好的animator，不仅能在present/dismiss时使用，甚至还可以在push/pop时使用。

UINavigationController也可以添加交互式转场动画，原理也和此前类似。

总结
对于非交互式动画，需要设置presentedViewController的transitioningDelegate属性，这个代理需要为present和dismiss提供animator。在animator中规定了动画的持续时间和表现逻辑。

对于交互式动画，需要在此前的基础上，由transitioningDelegate属性提供交互式动画控制器。在控制器中进行事件处理，然后更新动画完成进度。

对于自定义动画，可以通过UIPresentationController中的四个函数自定义动画执行前后的效果，可以修改presentedViewController的大小、外观并同步执行其他的动画。

自定义动画的水还是比较深，本文仅适合做入门学习用，欢迎互相交流。

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