iOS動畫進階(二)寄宿圖

寄宿圖

圖檔勝過千言萬語，界面抵得上千圖檔 ——Ben Shneiderman

我們在第一章『圖層樹』中介紹了CALayer類并建立了一個簡單的有藍色背景的圖層。背景顔色還好啦，但是如果它僅僅是展現了一個單調的顔色未免也太無聊了。事實上CALayer類能夠包含一張你喜歡的圖檔，這一章節我們将來探索CALayer的寄宿圖（即圖層中包含的圖）。

contents屬性

CALayer 有一個屬性叫做

contents

，這個屬性的類型被定義為id，意味着它可以是任何類型的對象。在這種情況下，你可以給

contents

屬性賦任何值，你的app仍然能夠編譯通過。但是，在實踐中，如果你給

contents

賦的不是CGImage，那麼你得到的圖層将是空白的。

contents

這個奇怪的表現是由Mac OS的曆史原因造成的。它之是以被定義為id類型，是因為在Mac OS系統上，這個屬性對CGImage和NSImage類型的值都起作用。如果你試圖在iOS平台上将UIImage的值賦給它，隻能得到一個空白的圖層。一些初識Core Animation的iOS開發者可能會對這個感到困惑。

頭疼的不僅僅是我們剛才提到的這個問題。事實上，你真正要指派的類型應該是CGImageRef，它是一個指向CGImage結構的指針。UIImage有一個CGImage屬性，它傳回一個"CGImageRef",如果你想把這個值直接指派給CALayer的

contents

，那你将會得到一個編譯錯誤。因為CGImageRef并不是一個真正的Cocoa對象，而是一個Core Foundation類型。

盡管Core Foundation類型跟Cocoa對象在運作時貌似很像（被稱作toll-free bridging），他們并不是類型相容的，不過你可以通過bridged關鍵字轉換。如果要給圖層的寄宿圖指派，你可以按照以下這個方法：

layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;      

如果你沒有使用ARC（自動引用計數），你就不需要__bridge這部分。但是，你幹嘛不用ARC？！

讓我們來繼續修改我們在第一章建立的工程，以便能夠展示一張圖檔而不僅僅是一個背景色。我們已經用代碼的方式建立一個圖層，那我們就不需要額外的圖層了。那麼我們就直接把layerView的宿主圖層的

contents

屬性設定成圖檔。

清單2.1 更新後的代碼。

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
  [super viewDidLoad]; //load an image
  UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"Snowman.png"];

  //add it directly to our view's layer
  self.layerView.layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;
}
@end      

圖表2.1 在UIView的宿主圖層中顯示一張圖檔

我們用這些簡單的代碼做了一件很有趣的事情：我們利用CALayer在一個普通的UIView中顯示了一張圖檔。這不是一個UIImageView，它不是我們通常用來展示圖檔的方法。通過直接操作圖層，我們使用了一些新的函數，使得UIView更加有趣了。

contentGravity

你可能已經注意到了我們的雪人看起來有點。。。胖 ＝＝！ 我們加載的圖檔并不剛好是一個方的，為了适應這個視圖，它有一點點被拉伸了。在使用UIImageView的時候遇到過同樣的問題，解決方法就是把

contentMode

屬性設定成更合适的值，像這樣：

view.contentMode = UIViewContentModeScaleAspectFit;      

這個方法基本和我們遇到的情況的解決方法已經接近了（你可以試一下 :) ），不過UIView大多數視覺相關的屬性比如

contentMode

，對這些屬性的操作其實是對對應圖層的操作。

CALayer與

contentMode

對應的屬性叫做

contentsGravity

，但是它是一個NSString類型，而不是像對應的UIKit部分，那裡面的值是枚舉。

contentsGravity

可選的常量值有以下一些：

• kCAGravityCenter
• kCAGravityTop
• kCAGravityBottom
• kCAGravityLeft
• kCAGravityRight
• kCAGravityTopLeft
• kCAGravityTopRight
• kCAGravityBottomLeft
• kCAGravityBottomRight
• kCAGravityResize
• kCAGravityResizeAspect
• kCAGravityResizeAspectFill

和

cotentMode

一樣，

contentsGravity

的目的是為了決定内容在圖層的邊界中怎麼對齊，我們将使用kCAGravityResizeAspect，它的效果等同于UIViewContentModeScaleAspectFit， 同時它還能在圖層中等比例拉伸以适應圖層的邊界。

self.layerView.layer.contentsGravity = kCAGravityResizeAspect;      

圖2.2 可以看到結果

圖2.2 正确地設定

contentsGravity

的值

contentsScale

contentsScale

屬性定義了寄宿圖的像素尺寸和視圖大小的比例，預設情況下它是一個值為1.0的浮點數。

contentsScale

的目的并不是那麼明顯。它并不是總會對螢幕上的寄宿圖有影響。如果你嘗試對我們的例子設定不同的值，你就會發現根本沒任何影響。因為

contents

由于設定了

contentsGravity

屬性，是以它已經被拉伸以适應圖層的邊界。

如果你隻是單純地想放大圖層的

contents

圖檔，你可以通過使用圖層的

transform

和

affineTransform

屬性來達到這個目的（見第五章『Transforms』，裡面對此有解釋），這(指放大)也不是

contengsScale

的目的所在.

contentsScale

屬性其實屬于支援高分辨率（又稱Hi-DPI或Retina）螢幕機制的一部分。它用來判斷在繪制圖層的時候應該為寄宿圖建立的空間大小，和需要顯示的圖檔的拉伸度（假設并沒有設定

contentsGravity

屬性）。UIView有一個類似功能但是非常少用到的

contentScaleFactor

屬性。

如果

contentsScale

設定為1.0，将會以每個點1個像素繪制圖檔，如果設定為2.0，則會以每個點2個像素繪制圖檔，這就是我們熟知的Retina螢幕。（如果你對像素和點的概念不是很清楚的話，這個章節的後面部分将會對此做出解釋）。

這并不會對我們在使用kCAGravityResizeAspect時産生任何影響，因為它就是拉伸圖檔以适應圖層而已，根本不會考慮到分辨率問題。但是如果我們把

contentsGravity

設定為kCAGravityCenter（這個值并不會拉伸圖檔），那将會有很明顯的變化（如圖2.3）

圖2.3 用錯誤的

contentsScale

屬性顯示Retina圖檔

如你所見，我們的雪人不僅有點大還有點像素的顆粒感。那是因為和UIImage不同，CGImage沒有拉伸的概念。當我們使用UIImage類去讀取我們的雪人圖檔的時候，他讀取了高品質的Retina版本的圖檔。但是當我們用CGImage來設定我們的圖層的内容時，拉伸這個因素在轉換的時候就丢失了。不過我們可以通過手動設定

contentsScale

來修複這個問題（如2.2清單），圖2.4是結果

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad
{
  [super viewDidLoad]; //load an image
  UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"Snowman.png"]; //add it directly to our view's layer
  self.layerView.layer.contents = (__bridge id)image.CGImage; //center the image
  self.layerView.layer.contentsGravity = kCAGravityCenter;

  //set the contentsScale to match image
  self.layerView.layer.contentsScale = image.scale;
}

@end      

圖2.4 同樣的Retina圖檔設定了正确的

contentsScale

之後

當用代碼的方式來處理寄宿圖的時候，一定要記住要手動的設定圖層的

contentsScale

屬性，否則，你的圖檔在Retina裝置上就顯示得不正确啦。代碼如下：

layer.contentsScale = [UIScreen mainScreen].scale;      

maskToBounds

現在我們的雪人總算是顯示了正确的大小，不過你也許已經發現了另外一些事情：他超出了視圖的邊界。預設情況下，UIView仍然會繪制超過邊界的内容或是子視圖，在CALayer下也是這樣的。

UIView有一個叫做

clipsToBounds

的屬性可以用來決定是否顯示超出邊界的内容，CALayer對應的屬性叫做

masksToBounds

，把它設定為YES，雪人就在邊界裡啦～（如圖2.5）

圖2.5 使用

masksToBounds

來修建圖層内容

contentsRect

CALayer的

contentsRect

屬性允許我們在圖層邊框裡顯示寄宿圖的一個子域。這涉及到圖檔是如何顯示和拉伸的，是以要比

contentsGravity

靈活多了

和

bounds

，

frame

不同，

contentsRect

不是按點來計算的，它使用了機關坐标，機關坐标指定在0到1之間，是一個相對值（像素和點就是絕對值）。是以他們是相對與寄宿圖的尺寸的。iOS使用了以下的坐标系統：

• 點 —— 在iOS和Mac OS中最常見的坐标體系。點就像是虛拟的像素，也被稱作邏輯像素。在标準裝置上，一個點就是一個像素，但是在Retina裝置上，一個點等于2*2個像素。iOS用點作為螢幕的坐标測算體系就是為了在Retina裝置和普通裝置上能有一緻的視覺效果。
• 像素 —— 實體像素坐标并不會用來螢幕布局，但是仍然與圖檔有相對關系。UIImage是一個螢幕分辨率解決方案，是以指定點來度量大小。但是一些底層的圖檔表示如CGImage就會使用像素，是以你要清楚在Retina裝置和普通裝置上，他們表現出來了不同的大小。
• 機關 —— 對于與圖檔大小或是圖層邊界相關的顯示，機關坐标是一個友善的度量方式， 當大小改變的時候，也不需要再次調整。機關坐标在OpenGL這種紋理坐标系統中用得很多，Core Animation中也用到了機關坐标。

預設的

contentsRect

是{0, 0, 1, 1}，這意味着整個寄宿圖預設都是可見的，如果我們指定一個小一點的矩形，圖檔就會被裁剪（如圖2.6）

圖2.6 一個自定義的

contentsRect

（左）和之前顯示的内容（右）

事實上給

contentsRect

設定一個負數的原點或是大于{1, 1}的尺寸也是可以的。這種情況下，最外面的像素會被拉伸以填充剩下的區域。

contentsRect

在app中最有趣的地方在于一個叫做image sprites（圖檔拼合）的用法。如果你有遊戲程式設計的經驗，那麼你一定對圖檔拼合的概念很熟悉，圖檔能夠在螢幕上獨立地變更位置。抛開遊戲程式設計不談，這個技術常用來指代載入拼合的圖檔，跟移動圖檔一點關系也沒有。

典型地，圖檔拼合後可以打包整合到一張大圖上一次性載入。相比多次載入不同的圖檔，這樣做能夠帶來很多方面的好處：記憶體使用，載入時間，渲染性能等等

2D遊戲引擎入Cocos2D使用了拼合技術，它使用OpenGL來顯示圖檔。不過我們可以使用拼合在一個普通的UIKit應用中，對！就是使用

contentsRect

首先，我們需要一個拼合後的圖表 —— 一個包含小一些的拼合圖的大圖檔。如圖2.7所示：

接下來，我們要在app中載入并顯示這些拼合圖。規則很簡單：像平常一樣載入我們的大圖，然後把它指派給四個獨立的圖層的

contents

，然後設定每個圖層的

contentsRect

來去掉我們不想顯示的部分。

我們的工程中需要一些額外的視圖。（為了避免太多代碼。我們将使用Interface Builder來拜訪他們的位置，如果你願意還是可以用代碼的方式來實作的）。清單2.3有需要的代碼，圖2.8展示了結果

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *coneView;
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *shipView;
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *iglooView;
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *anchorView;
@end

@implementation ViewController

- (void)addSpriteImage:(UIImage *)image withContentRect:(CGRect)rect toLayer:(CALayer *)layer //set image
{
  layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;

  //scale contents to fit
  layer.contentsGravity = kCAGravityResizeAspect;

  //set contentsRect
  layer.contentsRect = rect;
}

- (void)viewDidLoad 
{
  [super viewDidLoad]; //load sprite sheet
  UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"Sprites.png"];
  //set igloo sprite
  [self addSpriteImage:image withContentRect:CGRectMake(0, 0, 0.5, 0.5) toLayer:self.iglooView.layer];
  //set cone sprite
  [self addSpriteImage:image withContentRect:CGRectMake(0.5, 0, 0.5, 0.5) toLayer:self.coneView.layer];
  //set anchor sprite
  [self addSpriteImage:image withContentRect:CGRectMake(0, 0.5, 0.5, 0.5) toLayer:self.anchorView.layer];
  //set spaceship sprite
  [self addSpriteImage:image withContentRect:CGRectMake(0.5, 0.5, 0.5, 0.5) toLayer:self.shipView.layer];
}
@end      

拼合不僅給app提供了一個整潔的載入方式，還有效地提高了載入性能（單張大圖比多張小圖載入地更快），但是如果有手動安排的話，他們還是有一些不友善的，如果你需要在一個已經建立好的品和圖上做一些尺寸上的修改或者其他變動，無疑是比較麻煩的。

Mac上有一些商業軟體可以為你自動拼合圖檔，這些工具自動生成一個包含拼合後的坐标的XML或者plist檔案，拼合圖檔的使用大大簡化。這個檔案可以和圖檔一同載入，并給每個拼合的圖層設定

contentsRect

，這樣開發者就不用手動寫代碼來擺放位置了。

這些檔案通常在OpenGL遊戲中使用，不過呢，你要是有興趣在一些常見的app中使用拼合技術，那麼一個叫做LayerSprites的開源庫（https://github.com/nicklockwood/LayerSprites)，它能夠讀取Cocos2D格式中的拼合圖并在普通的Core Animation層中顯示出來。

contentsCenter

本章我們介紹的最後一個和内容有關的屬性是

contentsCenter

，看名字你可能會以為它可能跟圖檔的位置有關，不過這名字着實誤導了你。

contentsCenter

其實是一個CGRect，它定義了一個固定的邊框和一個在圖層上可拉伸的區域。 改變

contentsCenter

的值并不會影響到寄宿圖的顯示，除非這個圖層的大小改變了，你才看得到效果。

預設情況下，

contentsCenter

是{0, 0, 1, 1}，這意味着如果大小（由

conttensGravity

決定）改變了,那麼寄宿圖将會均勻地拉伸開。但是如果我們增加原點的值并減小尺寸。我們會在圖檔的周圍創造一個邊框。圖2.9展示了

contentsCenter

設定為{0.25, 0.25, 0.5, 0.5}的效果。

圖2.9 

contentsCenter

的例子

這意味着我們可以随意重設尺寸，邊框仍然會是連續的。他工作起來的效果和UIImage裡的-resizableImageWithCapInsets: 方法效果非常類似，隻是它可以運用到任何寄宿圖，甚至包括在Core Graphics運作時繪制的圖形（本章稍後會講到）。

圖2.10 同一圖檔使用不同的

contentsCenter

清單2.4 示範了如何編寫這些可拉伸視圖。不過，contentsCenter的另一個很酷的特性就是，它可以在Interface Builder裡面配置，根本不用寫代碼。如圖2.11

清單2.4 用

contentsCenter

設定可拉伸視圖

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *button1;
@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIView *button2;

@end

@implementation ViewController

- (void)addStretchableImage:(UIImage *)image withContentCenter:(CGRect)rect toLayer:(CALayer *)layer
{  
  //set image
  layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;

  //set contentsCenter
  layer.contentsCenter = rect;
}

- (void)viewDidLoad
{
  [super viewDidLoad]; //load button image
  UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"Button.png"];

  //set button 1
  [self addStretchableImage:image withContentCenter:CGRectMake(0.25, 0.25, 0.5, 0.5) toLayer:self.button1.layer];

  //set button 2
  [self addStretchableImage:image withContentCenter:CGRectMake(0.25, 0.25, 0.5, 0.5) toLayer:self.button2.layer];
}

@end      

圖2.11 用Interface Builder 探測視窗控制

contentsCenter

屬性

Custome Drawing

給

contents

賦CGImage的值不是唯一的設定寄宿圖的方法。我們也可以直接用Core Graphics直接繪制寄宿圖。能夠通過繼承UIView并實作

-drawRect:

方法來自定義繪制。

-drawRect:

 方法沒有預設的實作，因為對UIView來說，寄宿圖并不是必須的，它不在意那到底是單調的顔色還是有一個圖檔的執行個體。如果UIView檢測到

-drawRect:

 方法被調用了，它就會為視圖配置設定一個寄宿圖，這個寄宿圖的像素尺寸等于視圖大小乘以 

contentsScale

的值。

如果你不需要寄宿圖，那就不要建立這個方法了，這會造成CPU資源和記憶體的浪費，這也是為什麼蘋果建議：如果沒有自定義繪制的任務就不要在子類中寫一個空的-drawRect:方法。

當視圖在螢幕上出現的時候 

-drawRect:

方法就會被自動調用。

-drawRect:

方法裡面的代碼利用Core Graphics去繪制一個寄宿圖，然後内容就會被緩存起來直到它需要被更新（通常是因為開發者調用了

-setNeedsDisplay

方法，盡管影響到表現效果的屬性值被更改時，一些視圖類型會被自動重繪，如

bounds

屬性）。雖然

-drawRect:

方法是一個UIView方法，事實上都是底層的CALayer安排了重繪工作和儲存了是以産生的圖檔。

CALayer有一個可選的

delegate

屬性，實作了

CALayerDelegate

協定，當CALayer需要一個内容特定的資訊時，就會從協定中請求。CALayerDelegate是一個非正式協定，其實就是說沒有CALayerDelegate @protocol可以讓你在類裡面引用啦。你隻需要調用你想調用的方法，CALayer會幫你做剩下的。（

delegate

屬性被聲明為id類型，所有的代理方法都是可選的）。

當需要被重繪時，CALayer會請求它的代理給他一個寄宿圖來顯示。它通過調用下面這個方法做到的:

(void)displayLayer:(CALayerCALayer *)layer;      

趁着這個機會，如果代理想直接設定

contents

屬性的話，它就可以這麼做，不然沒有别的方法可以調用了。如果代理不實作

-displayLayer:

方法，CALayer就會轉而嘗試調用下面這個方法：

- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx;      

在調用這個方法之前，CALayer建立了一個合适尺寸的空寄宿圖（尺寸由

bounds

和

contentsScale

決定）和一個Core Graphics的繪制上下文環境，為繪制寄宿圖做準備，他作為ctx參數傳入。

讓我們來繼續第一章的項目讓它實作CALayerDelegate并做一些繪圖工作吧（見清單2.5）.圖2.12是他的結果

清單2.5 實作CALayerDelegate

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
  [super viewDidLoad];
  
  //create sublayer
  CALayer *blueLayer = [CALayer layer];
  blueLayer.frame = CGRectMake(50.0f, 50.0f, 100.0f, 100.0f);
  blueLayer.backgroundColor = [UIColor blueColor].CGColor;

  //set controller as layer delegate
  blueLayer.delegate = self;

  //ensure that layer backing image uses correct scale
  blueLayer.contentsScale = [UIScreen mainScreen].scale; //add layer to our view
  [self.layerView.layer addSublayer:blueLayer];

  //force layer to redraw
  [blueLayer display];
}

- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx
{
  //draw a thick red circle
  CGContextSetLineWidth(ctx, 10.0f); 
  CGContextSetStrokeColorWithColor(ctx, [UIColor redColor].CGColor);
  CGContextStrokeEllipseInRect(ctx, layer.bounds);
}
@end      

圖2.12 實作CALayerDelegate來繪制圖層

注意一下一些有趣的事情：

• 我們在blueLayer上顯式地調用了

  -display

  。不同于UIView，當圖層顯示在螢幕上時，CALayer不會自動重繪它的内容。它把重繪的決定權交給了開發者。
• 盡管我們沒有用

  masksToBounds

  屬性，繪制的那個圓仍然沿邊界被裁剪了。這是因為當你使用CALayerDelegate繪制寄宿圖的時候，并沒有對超出邊界外的内容提供繪制支援。

現在你了解了CALayerDelegate，并知道怎麼使用它。但是除非你建立了一個單獨的圖層，你幾乎沒有機會用到CALayerDelegate協定。因為當UIView建立了它的宿主圖層時，它就會自動地把圖層的delegate設定為它自己，并提供了一個

-displayLayer:

的實作，那所有的問題就都沒了。

當使用寄宿了視圖的圖層的時候，你也不必實作

-displayLayer:

和

-drawLayer:inContext:

方法來繪制你的寄宿圖。通常做法是實作UIView的

-drawRect:

方法，UIView就會幫你做完剩下的工作，包括在需要重繪的時候調用

-display

方法。

總結

本章介紹了寄宿圖和一些相關的屬性。你學到了如何顯示和放置圖檔， 使用拼合技術來顯示， 以及用CALayerDelegate和Core Graphics來繪制圖層内容。

在第三章，"圖層幾何學"中，我們将會探讨一下圖層的幾何，觀察他們是如何放置和改變互相的尺寸的。