动画的时间系统 - beginTime timeOffset属性

动画中的时间

CAMediaTiming是一个协议,这个协议定义了动画中的时间系统CALayerCoreAnimation都实现了这个协议。CALayer做隐式动画时候的动画时间系统也是这个。

从下面两个角度去了解该协议中的这个时间系统

  1. 这个动画系统中的时间和系统时间的对应关系

  2. 这个协议中的属性的作用

动画系统中的时间和系统时间的对应关系

什么是系统时间

这里说的系统时间是手机硬件时间,这个时间是从开机到现在运行的时间秒数,可以看做是以手机开机为开始的一个时间戳。

系统时间的获取可以通过CACurrentMediaTime()方法来得到

动画系统的时间是一套独立的时间那么它和系统时间如何对应

通过CAMediaTiming协议中的注释可以得到以下信息

  • 一个动画对象中的时间是基于父对象的时间来计算的

  • t = (tp - begin) * speed + timeOffset

    • t - 本对象的时间 可以是CALayer对象或者CAAnimation对象

    • tp - 父对象的时间

    • begin - beginTime

通过这个公式可以推导得到

  1. 在默认情况下 t = tp , 即 本对象的时间和父对象的时间是一样的。(begin=0, speed=1, timeOffset=0,默认值)

  2. timeOffset = t - tp (当 speed=1, begin=0)

  3. begin = tp - t (当 speed=1,timeOffset=0)

用下面的例子来验证上面的公式

第一组测试,验证默认情况下动画系统时间与系统时间的关系
    CALayer *testLayer = [CALayer layer];
    [self.view.layer addSublayer:testLayer];
    
    CFTimeInterval currentSystemTime = CACurrentMediaTime();
    CFTimeInterval layerTime = [testLayer convertTime:currentSystemTime fromLayer:nil];
    NSLog(@"systemTime - %lf", currentSystemTime);
    NSLog(@"layerTime - %lf", layerTime);

输出结果

>>> systemTime - 1726.022083
>>> layerTime - 1726.022083

convertTime方法是将系统时间转换为动画系统时间(或者叫图层系统时间)

从上面这个示例可以证明,创建默认的layer上的时间与系统时间值是一样的。所以在默认情况下,动画系统的时间是和系统时间同步的

图示

default_layer_time

创建一个默认的layer,因为layer实现了CAMediaTiming协议,它的时间会参考父对象,它的父对象也是默认值,所以和系统时间是一样的。所以,它的时间起点和系统时间的起点是一致的。所以获取的layer的时间和系统时间的值是一样的。

第二组测试,验证beginTime对动画系统时间的影响
    CALayer *layer = [CALayer layer];
    layer.beginTime = 1;
    [self.view.layer addSublayer:layer];
    
    CALayer *layer2 = [CALayer layer];
    layer2.beginTime = 1;
    [layer addSublayer:layer2];
    
    CFTimeInterval currentSystemTime = CACurrentMediaTime();
    CFTimeInterval layerTime = [layer convertTime:currentSystemTime fromLayer:nil];
    CFTimeInterval layer2Time = [layer2 convertTime:currentSystemTime fromLayer:nil];
    NSLog(@"systemTime - %lf", currentSystemTime);
    NSLog(@"layerTime - %lf", layerTime);
    NSLog(@"layer2 Time - %lf", layer2Time);

创建一个layer,设置beginTime为1,添加到self.view.layer

再创建一个layer,设置beginTime为1,添加到上面的layer中

输出结果

>>> systemTime - 36914.257435
>>> layerTime - 36913.257435
>>> layer2 Time - 36912.257435

上面结果可以看到,layer的本地时间比系统时间慢1s,而layer2的本地时间比系统时间慢2s

原因如下图

begin_time_effect

layer设置beginTime为1,然后添加self.view.layer中,而self.view.layer是与系统时间一致的,所以当beginTime=1的时候,layer的时间就会在self.view.layer的时间为1s的时候才启动,或者说在self.view.layer执行到1秒的时候,才会将这个layer添加。所以得到的结果为layer的时间比系统时间慢1s

而对于layer2,它是添加到layer上的,所以它的时间是相对于layer来计算的,当对layer2设置beginTime=1的时候,它会在layer1执行到1s的时候,启动它的时间计算或者说这个时候才被添加到layer1上面,而本来layer的时间是比系统时间慢1s,所以layer2相比于系统时间就是慢了2s

结论

从上面两个例子可以理解什么是CAMediaTiming协议中的有层级的时间系统,因为所有创建的layer对象或者CAAnimation对象,他们都有独立的时间系统,但是是基于父对象的时间计算。

在默认的情况下,该对象的时间是与系统时间一致对应的。

但是当属性值更改后,它会出现不对应的情况,即动画对象的本地时间的第10s是系统时间的第20s。换算公式上面已经给出。

CAMediTiming协议中属性对时间的影响

beginTime

上面的例子已经可以看到,beginTimn这个属性影响的是这个时间对象的开始计时时间,即在父对象的什么时间开始启动计时。

这个值是一个时间戳,也就是说,beginTime=13,就是在父对象的第13秒的时候开始启动。

可以理解为beginTime设置的是一个时间点,在这个时间点开始自己的计时系统

所以一般使用beginTime的时候,都是使用CACurrentTime()+x来设置该属性,原因是,对于大多数的情况,父对象的本地时间和系统时间是一致的,所以当设置延迟启动的时候直接获取系统当前时间,然后加x秒则就是延迟x秒后启动。

比如像CAAnimation对象,因为它一旦加入到layer上就开始了动画,所以它的beginTime影响的就是动画的开始时间。

下面的示例来展示beginTime的影响

- (void) showBeginTimeEffect {
    UIView *showView = [UIView new];
    showView.frame = CGRectMake(50, 50, 50, 50);
    showView.backgroundColor = [UIColor greenColor];
    [self.view addSubview:showView];
    
    CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position";
    animation.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(300, 50)];
    animation.duration = 2;
    animation.beginTime = CACurrentMediaTime() + 2;
    
    [showView.layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

创建一个动画对象CABasicAnimation,如果不设置beginTime,默认为0,则添加到layer上立即进行动画。

而设置beginTime=CACurrentMediaTime() + 2则是将动画在2s之后添加到layer上去执行动画。

原理如下图所示

beginTimeEffect

timeOffset

一个动画对象在动画期间,每一时刻对应一个动画状态

这个属性的作用是将动画的状态设置为该动画中指定时刻的状态

注意设置的是一个该对象的本地时间

它是相对于本地时间0s的一个偏移。

下面两个示例来看如何设置本地时间
- (void) showTimeOffsetEffect {
    UIView *showView = [UIView new];
    showView.frame = CGRectMake(50, 50, 50, 50);
    showView.backgroundColor = [UIColor greenColor];
    [self.view addSubview:showView];
    
    CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animation];
    animation.keyPath = @"position";
    animation.toValue = [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(300, 50)];
    animation.duration = 4;
    animation.beginTime = CACurrentMediaTime() + 2;
    animation.timeOffset = 2;
    
    [showView.layer addAnimation:animation forKey:nil];
}

beginTime将动画在2秒之后开始,也就是在2秒之后,该动画对象的本地时间才开始计时,即本地时间0s开始,设置timeOffset=2,表示动画的开始状态直接设置为动画对象第2秒时候的状态。所以动画一开始这个视图就直接移动到中间位置,然后开始继续移动。

通过动画暂停的示例来看timeOffset
- (void) showTimeOffSetEffect {
    
    UIView *fastView = [UIView new];
    fastView.backgroundColor = [UIColor greenColor];
    fastView.frame = CGRectMake(50, 100, 50, 50);

    [self.view addSubview:fastView];
    
    [UIView animateWithDuration:5.0 animations:^{
        fastView.frame = CGRectMake(300, 100, 50, 50);
    }];
    
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        CFTimeInterval pauseTime = CACurrentMediaTime();
        NSLog(@"系统时间 == %lf", pauseTime);
        CFTimeInterval time = [fastView.layer convertTime:CACurrentMediaTime() fromLayer:nil];
        NSLog(@"本地时间 == %lf", time);
        fastView.layer.speed = 0;
        fastView.layer.timeOffset = time;
    });
}

上面这个示例是将动画暂停动画执行2秒时的状态 convertTime方法是将系统时间转换为本地时间

这里的fastView.layer.timeOffset不能直接设置为2,不然就会将动画的状态停在了本地时间第2秒的时候

而我们想要的是停止在动画执行2s的状态,所以要获取动画执行2s时是本地时间的多少秒

如图所示

timeOffset

区别

上面两个属性的总结

beginTime设置的是一个时间点,这个时间点是父对象的时间点。表示在父对象的什么时间点开始子对象的计时系统

timeOffset设置的也是一个时间点,但是这个时间点是该对象的本地时间的时间点。表示将动画状态设置为该动画指定时间时状态。

这两个属性的关键在于时间的参考系不一样

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