UIKit Dynamics — فيزياء التفاعل في iOS

ما هو UIKit Dynamics؟

UIKit Dynamics هو إطار عمل لمحاكاة الفيزياء قدمته Apple في iOS 7 (2013). على عكس UIView.animate (الانتقالات الخطية) وCore Animation (رسوم متحركة للطبقات)، يحاكي UIKit Dynamics التفاعلات الفيزيائية الحقيقية: الجاذبية والتصادمات والقوى والمرونة والاحتكاك. يضيف المطور سلوكيات إلى UIDynamicAnimator ويقوم النظام تلقائيًا بحساب الفيزياء لكل إطار.

يعمل الإطار بسرعة 60/120 إطارًا في الثانية ويستخدم محرك فيزياء مدمجًا يعتمد على محاكاة الأجسام الصلبة. لا يتطلب UIKit Dynamics معرفة بالفيزياء أو الرياضيات — فقط طبق سلوكًا جاهزًا واضبط معلماته.

وفقًا لـ Apple، UIKit Dynamics مناسب لتأثيرات واجهة المستخدم (رسوم متحركة لمجموعة بطاقات، اهتزاز الأيقونات، فيزياء الواجهة)، لكنه غير مخصص للألعاب — استخدم SceneKit أو SpriteKit للألعاب.

UIDynamicAnimator — محرك الفيزياء

UIDynamicAnimator هو الفئة المركزية في UIKit Dynamics. تتم تهيئته مع reference view (عادةً view وحدة التحكم) ويدير جميع السلوكيات النشطة. في كل إطار، يعيد UIDynamicAnimator حساب المواضع والسرعات والتسارعات لجميع العناصر المضافة وفقًا للقوانين الفيزيائية.

طريقة addBehavior تضيف سلوكًا واحدًا (أو UIDynamicBehavior معقدًا)، removeBehavior تزيله. يتوقف المحرك تلقائيًا عندما تصل جميع الكائنات إلى حالة السكون (الاستمرار بدون تصادمات وقوى). طريقة المفوض — UIDynamicAnimatorDelegate — تخطر بالإيقاف المؤقت واستئناف المحاكاة.

UIDynamicItem — بروتوكول للرسوم المتحركة

يجب أن يطبق أي كائن يشارك في الفيزياء بروتوكول UIDynamicItem. UIView وUICollectionViewLayoutAttributes يطبقانه بالفعل. يتطلب البروتوكول الخصائص: bounds وcenter وtransform. إذا كان الكائن مخصصًا — طبق البروتوكول يدويًا.

أنواع Dynamic Behaviors

UIKit Dynamics يتضمن سبعة أنواع مضمنة من السلوكيات، كل منها يصمم تأثيرًا فيزيائيًا محددًا. يمكن دمج السلوكيات: على سبيل المثال، الجاذبية + التصادمات + المرونة تخلق تأثير سقوط وارتداد الأجسام.

دمج السلوكيات

للفيزياء الواقعية لجسم ما، نحتاج إلى عدة سلوكيات في وقت واحد. على سبيل المثال، لبطاقة تسقط: UIGravityBehavior (قوة الجاذبية)، UICollisionBehavior (تصادم مع القاع)، UIDynamicItemBehavior (مرونة: 0.4 للارتداد). تضاف جميع السلوكيات إلى UIDynamicAnimator واحد.

أمثلة كود Swift

كود Swift لـ UIKit Dynamics ينشئ UIDynamicAnimator ويضيف سلوكيات. المثال أدناه يوضح الجاذبية مع عدة كائنات وتصادمات وخصائص فيزيائية مخصصة.

import UIKit

class PhysicsViewController: UIViewController {

    var animator: UIDynamicAnimator!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        // 1. إنشاء المحرك مع view مرجعية
        animator = UIDynamicAnimator(referenceView: view)

        // 2. إنشاء الأجسام المتساقطة
        let redView = UIView(frame: CGRect(x: 100, y: 50, width: 60, height: 60))
        redView.backgroundColor = .systemRed
        redView.layer.cornerRadius = 8
        view.addSubview(redView)

        let blueView = UIView(frame: CGRect(x: 200, y: 30, width: 60, height: 60))
        blueView.backgroundColor = .systemBlue
        blueView.layer.cornerRadius = 8
        view.addSubview(blueView)

        // 3. الجاذبية
        let gravity = UIGravityBehavior(items: [redView, blueView])
        gravity.gravityDirection = CGVector(dx: 0, dy: 1)
        gravity.magnitude = 0.8
        animator.addBehavior(gravity)

        // 4. التصادمات
        let collision = UICollisionBehavior(items: [redView, blueView])
        collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = true
        collision.collisionDelegate = self
        animator.addBehavior(collision)

        // 5. الخصائص الفيزيائية
        let itemBehavior = UIDynamicItemBehavior(items: [redView, blueView])
        itemBehavior.elasticity = 0.6
        itemBehavior.friction = 0.3
        itemBehavior.density = 1.0
        animator.addBehavior(itemBehavior)

        // 6. سلوك Snap عند النقر
        let tap = UITapGestureRecognizer(target: self, action: #selector(handleTap))
        view.addGestureRecognizer(tap)
    }

    @objc
    func handleTap(_ gesture: UITapGestureRecognizer) {
        let point = gesture.location(in: view)

        // سلوك Snap لكل كائن
        for subview in view.subviews where subview is UIView {
            animator.removeAllBehaviors()
            let snap = UISnapBehavior(item: subview, snapTo: point)
            snap.damping = 0.5
            animator.addBehavior(snap)
        }
    }
}

extension PhysicsViewController: UICollisionBehaviorDelegate {
    func collisionBehavior(_ behavior: UICollisionBehavior,
                             beganContactFor item1: UIDynamicItem,
                             with item2: UIDynamicItem,
                             at point: CGPoint) {
        print("تصادم في: (نقطة)")
    }
}

ينشئ المثال View مع جاذبية وتصادمات وخصائص فيزيائية. UISnapBehavior عند النقر يجذب الكائنات إلى نقطة اللمس بتخميد 0.5. يتتبع UICollisionBehaviorDelegate بداية التصادمات للتأثيرات الصوتية والمرئية.

سيناريوهات الاستخدام العملية

UIKit Dynamics يستخدم في تطبيقات iOS لفيزياء الواجهة غير المخصصة للألعاب. السيناريوهات الشائعة: رسوم متحركة لمجموعة بطاقات (UISnapBehavior للجذب إلى المركز)، اهتزاز الشاشة عند الخطأ (UIDynamicItemBehavior + UIPushBehavior)، تأثير "النجوم المتساقطة" في الترحيب (gravity + collision + field behavior).

للأداء، يوصي UIKit Dynamics بعدم تجاوز 15-20 كائنًا متزامنًا مع الفيزياء. يتطلب كل كائن حسابات تصادم وقوى في كل إطار. عند تجاوز الحد، استخدم CALayer بدلاً من UIView — Core Animation يعالج الطبقات بكفاءة أكبر.