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iOS Layers

UIView有一个搭档叫CALayer，UIView实际上不直接绘制在屏幕上，它绘制在它的layer上面，layer再绘制在屏幕上面。view不会每次都重新绘制，它会缓存绘制 （存储的是bitmap），它缓存的实际上就是layer。view的graphic context实际上是layer的graphic context。layer有如下功能：

  • layer有属性会影响绘制

  • 多个layers可以和单个view组合

  • layer是动画的基础

View 和layer

一个UIView有一个CALayer，可以使用view的layer属性访问。layer没有view属性，但是view是layer的 delegate，这个layer被称为view的”优先layer(underlying layer)”。

layer的delegate属性可以被设置，但是永远不要设置underlying layer的delegate属性

当你子类化UIView，想要子类化的layer成为view的underlying layer，你可以重写UIView的layerClass 方法：

+ (Class) layerClass {
        return [CompassLayer class];
}

layer扮演着view所有绘制的功能，如果view绘制，layer会同样绘制。view是layer的delegate，访问view 的属性通常仅仅是访问layer的属性。例如，你设置view的backgroundColor，实际上你设置的是layer的 backgroundColor，如果你直接设置layer的backgroundColor，view的backgroundColor也会同样被设置。

view在它的layer中绘制，layer缓存这些绘制为一个图片。layer接下来可以被操作，在view不被重新绘制的前提下， 可以改变view的显示。

layers 和 sublayers

一个layer可以有多个sublayers，view的子view的underlying layer是view的underlying layer的子layer。

CALayer* lay1 = [CALayer new];
lay1.frame = CGRectMake(113, 111, 132, 194);
lay1.backgroundColor =
        [[UIColor colorWithRed:1 green:.4 blue:1 alpha:1] CGColor];
[mainview.layer addSublayer:lay1];

CALayer* lay2 = [CALayer new];
lay2.backgroundColor =
    [[UIColor colorWithRed:.5 green:1 blue:0 alpha:1] CGColor];
lay2.frame = CGRectMake(41, 56, 132, 194);
[lay1 addSublayer:lay2];

UIImageView* iv =
	[[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"smiley"]];
CGRect r = iv.frame;
r.origin = CGPointMake(180,180);
iv.frame = r;
[mainview addSubview:iv];

CALayer* lay3 = [CALayer new];
lay3.backgroundColor =
        [[UIColor colorWithRed:1 green:0 blue:0 alpha:1] CGColor];
lay3.frame = CGRectMake(43, 197, 160, 230);
[mainview.layer addSublayer:lay3];

layer的子layer显示是否超过父layer的边界，由layer的masksToBounds属性决定，这个属性同view的 clipsToBounds属性作用一样。

管理layer的层次结构

layer同view一样也有superlayer和sublayers属性，可以通过下面的方法管理layer的层次结构：

  • addSublayer:
  • insertSublayer:atIndex:
  • insertSublayer:below:
  • insertSublayer:above:
  • replaceSublayer:with:
  • removeFromSuperlayer

不像view的subviews属性，layer的sublayers属性是可写的，你可以一次性删除和改写它的所有sublayers。 layer还有一个属性zPosition来决定layer的顺序，zPostion默认为0。

layer同样提供了如下方法，用于转换在同一层次结构中两个layer的坐标系

  • convertPoint:fromLayer:,convertPoint:toLayer:
  • convertRect:fromLayer:,convertRect:toLayer:

定位sublayer

layer的内部坐标系同view一样，使用bounds表示。但是layer在其superlayer的位置，并不像view那样 使用center表示，它取决于两个属性，position和anchorPoint。想象layer是钉在其superlayer上面， 那么需要同时知道图钉在layer和superlayer的位置。

  • position 在superlayer坐标系中的位置

  • anchorPoint position相对于layer自己的bounds的位置。它表示当前位置和自己宽度和高度的比值，如{0,0}表示在 layer的左上角，{1,1}表示在layer的右下角。

如果anchorPoint等于{0.5,0.5}(默认)，那么position相当于view的center。layer的position和 anchorPoint是相互独立的，改变一个并不会改变另一个。

layer的frame仅仅是一个计算出来的数据；当你读取frame时，layer通过计算bounds、position和anchorPoint 得出相应的frame；当你设置frame时，同时会设置bounds和position。

在代码中创建layer时，它的frame和bounds都是{0,0}、{0,0}。你必须设置正确的非零值，这个layer 才会显示出来。

CAScrollLayer

当你想要移动一个layer的bounds原点后，它的sublayers也跟着一起移动时，你可以使用CALayer的子类 CAScrollLayer(不像它的名字，CAScrollLayer不提供scroll界面)。默认情况下，CAScrollLayer的 masksToBounds属性为YES，因此你不能看见所有超出bounds的界面。(你也可以设置masksToBounds为 NO，但是会有奇怪的事情发生，可能不能满足你的要求)。

你可以移动CAScrollLayer的bounds，也可以移动其任意深度的sublayer

移动CAScrollLayer:

  • scrollToPoint： 改变CAScrollLayer的原点到指定点

  • scrollToRect： 最小改变CAScrollLayer的原点，使指定的范围可见

移动sublayers：

  • scrollPoint： 改变CAScrollLayer的原点，使sublayer的指定点在CAScrollLayer的左上角

  • scrollRectToVisible： 改变CAScrollLayer的原点，使sublayer的bounds的指定范围在CAScrollLayer的bounds范围内。 你可以访问sublayer的visibleRect属性，现在它在CAScrollLayer的bounds范围内。

sublayers的布局

view的层次结构实际上是layer的层次结构，view在superview中的位置，实际上是layer在其superlayer 中的位置。view可以通过autoresizingMask或者constraint实现自动布局，因此，如果layer是view的 underlying layer那么它也可以。否则，不是underlying layer就不能实现自动布局，只能在代码中 手动调整位置。

当一个layer需要布局时，不管是它bounds发生变化还是你调用setNeedsLayout,你可以通过下列方法 中的任意一种实现：

  • 重写CALayer子类中的layoutSublayers方法
  • 在layer的delegate中实现layoutSublayersOfLayer:方法

当手动布局时，你可能需要标识出每个sublayers，以方便后面引用。在Layer中没有viewWithTag:类似 的方法，你可以使用key-value编程方法，这将后面会介绍。

对于view的underlying layer，layoutSublayers和layoutSublayersOfLayer在view的 layoutSubviews后调用。如果使用自动布局，你必须调用super，而且这些方法可能调用多次，如果你 想要只调用一次的方法，请使用layoutSubviews。

在layer中绘制

如果drawRect:实现，那么view在它的underlying layer中绘制。下面介绍怎么在其他layer中绘制。

最简单的方法，是设置layer的contents属性，它类似于UIImageView的image属性。contents接受一个 CGImageRef或nil，contents的类型是id，而CGImageRef是一个对象，因此，在赋值时你必须强制转换。

CALayer* lay4 = [CALayer new];
UIImage* im = [UIImage imageNamed:@"smiley"];
CGRect r = lay4.frame;
r.origin = CGPointMake(180,180);
r.size = im.size;
lay4.frame = r;
lay4.contents = (id)im.CGImage;
[mainview.layer addSublayer:lay4];

设置layer的contents为UIImage，而不是CGImageRef，会导致图形不显示，但是不会提示任何错误

layer有4个方法，用于绘制它的contents，在下列情况下会调用它们：

  • 如果layer的needsDisplayOnBoundsChange为NO（默认），除非你调用setNeedsDisplay或 setNeedsDisplayInRect:，layer才会重新绘制。

  • 如果layer的needsDisplayOnBoundsChange为YES，那么当layer的bounds变化时，layer会重新 绘制（相当于UIView的UIViewContentModeRedraw)。

下面有4个方法用于绘制，选择一个来实现（不要实现多个，会导致冲突）

  • subclass中的display

CALayer的子类可以重写display方法，这儿没有graphic context，因此这个方法仅仅用于设置contents属性。

  • delegate中displayLayer:

你可以设置CALayer的delegate属性，然后在其delegate中实现displayLayer:，这儿也没有graphic context， 因此你仅能设置contents属性。

  • subclass中drawInContext:

CALayer的子类可以重写drawInContext:方法，提供的graphic context你可以直接用于绘制，但不会 使其为当前context。

  • delegate中的drawLayer:inContext:

你可以设置CALayer的delegate属性，然后在其delegate中实现drawLayer:inContext:，提供的 graphic context你可以直接用于绘制，但不会使其为当前context。

layer有一个contentScale属性，如果layer被CoCoa管理，且它有contents，系统将会设置正确的 contentSacle。例如，UIView实现了drawRect:方法，在一个double-resolution设备中，它的 underlying layer的contentScale为2。你自己创建的layer中，没有自动为你设置好contentScale， 你必须正确它的值，否则会导致显示出错。你可以通过[UIScreen mainScreen].scale获得正确的值。

下面的属性对layer的显示影响很大，初学者很容易混淆它们。

  • backgroundColor：把它和layer的绘制分开考虑，它相当layer的绘制的背景。它等于view的 backgroundColor（如果它是view的underlying layer，那么它就是viewbackgroundColor）， 设置它会立即生效。

  • opaque：决定layer的graphic context是否为不透明。一个不透明的graphic context是黑色的， 你可以在黑色上面绘制，但是黑色任然在那儿。一个透明的graphic context是完全透明的。改变layer的 opaque只有在重新绘制layer时才会生效。view的underlying layer的opaque属性和view的opaque 属性是完全独立的，它们是完全不同的。

  • opacity：影响所有的layer和其sublayers的透明度。它等于view的alpha（如果他是view的 underlying layer，那么它就是view的alpha）。它分别影响着background color和layer的contents 的透明度，改变它立即生效。

view的underlying layer自动重新绘制

一个layer不会自动重新绘制，除非needsDisplayOnBoundsChange为YES且bounds发生改变，但是view 会。例如，当你发送setNeedsDisplay时，view会重新绘制，但是如果你的view没有实现drawRect:，那么 它不会给underlying layer发送setNeedsDisplay。因此，当你直接在view的underlying layer中 执行所有绘制时，你想要underlying layer自动重新绘制，你应该实现darwRect:方法，即使这个方法 什么都不做。(这不会影响到underlying layer的sublayers)。

contents的大小和位置

layer的context被缓存为一个bitmap，就像image一样对待。

  • 如果contents来自于直接设置layer的属性contents，那么缓存的就是那张图片，大小就是图片的大小。

  • 如果contents来自于graphic context的绘制（drawInContext:, drawLayer:inContext:），那么 缓存的就是整个graphic context，大小是layer在绘制时的大小。

下面的这些layer属性影响着缓存的contents怎么显示：

  • contentsGravity： 这个相当于UIView的contentMode属性。

  • contentsRect： 决定哪些部分能被显示，默认是{{0,0},{1,1}}表示整个都可以被显示。也可以用于按比例缩小contents，设置 一个更大的区域如{{-0.5,-0.5},{1.5,1.5}}，但是任何contents的边界会被扩充到layer的边界（为了保护 这些区域，应所有超过contents边界的区域都为空）。

  • contentsCenter： 一个CGRect，和resizable image的缩放行为相同。将一个contentsRect分为9个区域，中间的contentsCenter 区域向两边缩放，4边的区域向一个方向缩放，4角的区域不缩放。

如果layer的contents来自于直接在graphic context绘制，那么layer的contentsGravity没有影响， 因为graphic context的大小刚好是layer的大小。但是如果layer的contentsRect不等于{{0,0},{1,1}}， 那么contentsGravity会有影响。

再次重申，当layer的contents来自于直接在graphic context绘制，layer大小改变时，如果layer被 要求重新显示，layer会被重新执行绘制以保证contents的大小刚好为layer的大小。但如果layer的 needsDisplayOnBoundsChange为NO，那么当layer的大小改变时，它不会被重新绘制，它将使用缓存 的contents，这时contentsGravity就会起作用。

layer的maskToBounds属性对它的sublayers有同样的影响。如果为NO，即使contents超过layer （取决于layer的contentsGravity和contentsRect）也会显示整个contents。如果为YES，只有 在layer的bounds范围内的才会显示。

layer的内置类型

  • CATextLayer

CATextLayer有一个string属性，它会绘制其string属性。默认情况下，文本的颜色foregroundColor 是白色，这可能不是你想要的颜色。string属性和layer的contents属性不相容，它会绘制其中的一个，但 不会两个都绘制，所以通常不应该设置CATextLayer的contents属性。

  • CAShapeLayer

CAShapeLayer有一个类型为CGPath的path属性，它会使用fillColor填充或使用strokeColor画出 这个path。CAShapeLayer也可以使用contents属性，图形会显示在contents图形上面，但是没有方法指定 它们的混合模式。

  • CAGradientLayer

CAGradientLayer将背景(background)转换为一个简单的线性渐变。就像Core Graphic中渐变一样，你需要 指定使用数组(NSArray)指定渐变位置和颜色（需要的颜色是CGColor，因此你需要强制转换为id类型才能加入数组）。 CAGradientLayer的contents不会被显示。

Transform

最简单的变换是二维变换，你可以使用affineTransform进行二维变换，它是一个CGAffineTransform类型，同 view的transform相同，它围绕着anchorPoint变换。

完整的变换是三维变换，包含x、y、z轴。layer并不能给你逼真的三维透视图，你可以使用OpenGL达到这个目的。 三维变换扩展了anchorPoint，加入anchorPointZ属性以用于支持z轴变换。三维变换在apple中被称为 CATransform3D，它和CAAffineTransform相似，只是在其基础上加入了z轴。

Depth

阴影，边框，面罩

CALayer有很多属性影响着绘制，因为这些属性也可以在view的underlying layer中应用，所以它们也影响着view。

CALayer可以有阴影效果，通过shadowColor，shadowOpacity，shadowRadius，shadowOffset属性 配置。阴影会添加到图形非透明的地方，你可以自己定义图形然后将这个图片赋值给CGPath的shadowPath属性 以提高性能。

CALayer可以通过borderWidth和borderColor定义边框。通过设置cornerRadius可以让layer有圆角矩形 效果。

layer 效率

layer和key-value编程

layer的所有属性都可以通过key-value编程来访问。因此设置layer的mask：

layer.mask = mask;

也可以这样书写：

[layer setValue:mask forKey:@"mask"]

而且，CATransform3D和CGAffineTransform的值可以通过key-value编程得到扩充访问。如：

self.rotationLayer.transform = CGTransform3DMakeRotation(M_PI/4.0, 0, 1, 0);

可以写成：

[self.rotationLayer setValue:@(M_PI/4.0) forKeyPath:@"transform.rotation.y"]

此外，你可以将CALayer想象为一个NSDictionary，你可以设置它的任意key和value。比如，当你手动布局layer 时，你需要分别每个sublayers。你可以这样使用：

[myLayer1 setValue:@"layer1" forKey:@"name"];
[myLayer2 setValue:@"layer2" forKey:@"name"];

layer并没有name属性，但是你这样使用，用于辨识每个sublayers。