UIKit Dynamics — la physique de l'interaction dans iOS

Qu'est-ce que UIKit Dynamics ?

UIKit Dynamics est un framework de simulation physique introduit par Apple dans iOS 7 (2013). Contrairement à UIView.animate (transitions linéaires) et Core Animation (animation de couches), UIKit Dynamics simule des interactions physiques réelles : gravité, collisions, forces, élasticité et friction. Le développeur ajoute des comportements à UIDynamicAnimator et le système calcule automatiquement la physique pour chaque image.

Le framework fonctionne à 60/120 FPS et utilise un moteur physique intégré basé sur la simulation de corps rigides. UIKit Dynamics ne nécessite pas de connaissances en physique ou en mathématiques — il suffit d'appliquer un comportement prêt à l'emploi et de configurer ses paramètres.

Selon Apple, UIKit Dynamics convient aux effets d'interface utilisateur (animation de pile de cartes, vibration d'icônes, physique d'interface), mais n'est pas destiné aux jeux — utilisez SceneKit ou SpriteKit pour les jeux.

UIDynamicAnimator — le moteur physique

UIDynamicAnimator est la classe centrale d'UIKit Dynamics. Il est initialisé avec une reference view (généralement la vue du contrôleur) et gère tous les comportements actifs. Chaque image, UIDynamicAnimator recalcule les positions, vitesses et accélérations de tous les éléments ajoutés selon les lois physiques.

La méthode addBehavior ajoute un comportement (ou un UIDynamicBehavior complexe), removeBehavior le supprime. L'animateur se met automatiquement en pause lorsque tous les objets atteignent un état de repos (continuent sans collisions ni forces). La méthode déléguée — UIDynamicAnimatorDelegate — notifie la pause et la reprise de la simulation.

UIDynamicItem — protocole pour l'animation

Tout objet participant à la physique doit implémenter le protocole UIDynamicItem. UIView et UICollectionViewLayoutAttributes l'implémentent déjà. Le protocole nécessite les propriétés : bounds, center, transform. Si l'objet est personnalisé — implémentez le protocole manuellement.

Types de Dynamic Behaviors

UIKit Dynamics comprend sept types de comportements intégrés, chacun modélisant un effet physique spécifique. Les comportements peuvent être combinés : par exemple, gravité + collisions + élasticité créent l'effet d'objets tombant et rebondissant.

Combinaison de comportements

Pour une physique réaliste d'objets, plusieurs comportements sont nécessaires simultanément. Par exemple, pour une carte qui tombe : UIGravityBehavior (force de gravité), UICollisionBehavior (collision avec le fond), UIDynamicItemBehavior (élasticité : 0,4 pour le rebond). Tous les comportements sont ajoutés à un seul UIDynamicAnimator.

Exemples de code Swift

Le code Swift pour UIKit Dynamics crée un UIDynamicAnimator et ajoute des comportements. L'exemple ci-dessous illustre la gravité avec plusieurs objets, des collisions et des propriétés physiques personnalisées.

import UIKit

class PhysicsViewController: UIViewController {

    var animator: UIDynamicAnimator!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        // 1. Créer l'animateur avec la reference view
        animator = UIDynamicAnimator(referenceView: view)

        // 2. Créer les objets en chute
        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. Gravité
        let gravity = UIGravityBehavior(items: [redView, blueView])
        gravity.gravityDirection = CGVector(dx: 0, dy: 1)
        gravity.magnitude = 0.8
        animator.addBehavior(gravity)

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

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

        // 6. Comportement Snap au toucher
        let tap = UITapGestureRecognizer(target: self, action: #selector(handleTap))
        view.addGestureRecognizer(tap)
    }

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

        // Comportement Snap pour chaque objet
        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("Collision à : (point)")
    }
}

L'exemple crée deux Views avec gravité, collisions et propriétés physiques. UISnapBehavior au toucher attire les objets vers le point tactile avec un amortissement de 0,5. UICollisionBehaviorDelegate suit le début des collisions pour des effets sonores et visuels.

Scénarios pratiques d'utilisation

UIKit Dynamics est utilisé dans les applications iOS pour la physique d'interface non ludique. Scénarios populaires : animation de pile de cartes (UISnapBehavior pour l'attraction au centre), secouement d'écran en cas d'erreur (UIDynamicItemBehavior + UIPushBehavior), effet d'« étoiles filantes » dans l'onboarding (gravity + collision + field behavior).

Pour les performances, UIKit Dynamics recommande de ne pas dépasser 15 à 20 objets simultanés avec physique. Chaque objet nécessite des calculs de collision et de force à chaque image. En cas de dépassement de la limite, utilisez CALayer au lieu de UIView — Core Animation traite les couches plus efficacement.