UIKit Dynamics — a física da interação no iOS

O que é UIKit Dynamics?

UIKit Dynamics é um framework de simulação física introduzido pela Apple no iOS 7 (2013). Ao contrário de UIView.animate (transições lineares) e Core Animation (animação de camadas), UIKit Dynamics simula interações físicas reais: gravidade, colisões, forças, elasticidade e atrito. O desenvolvedor adiciona comportamentos ao UIDynamicAnimator e o sistema calcula automaticamente a física para cada quadro.

O framework funciona a 60/120 FPS e usa um motor físico integrado baseado em simulação de corpos rígidos. UIKit Dynamics não requer conhecimento de física ou matemática — basta aplicar um comportamento pronto e configurar seus parâmetros.

De acordo com a Apple, UIKit Dynamics é adequado para efeitos de UI (animação de pilha de cartas, vibração de ícones, física de interface), mas não se destina a jogos — para jogos use SceneKit ou SpriteKit.

UIDynamicAnimator — o motor de física

UIDynamicAnimator é a classe central do UIKit Dynamics. Ele é inicializado com uma reference view (geralmente a view do controlador) e gerencia todos os comportamentos ativos. A cada quadro, o UIDynamicAnimator recalcula posições, velocidades e acelerações de todos os elementos adicionados de acordo com as leis físicas.

O método addBehavior adiciona um comportamento (ou um UIDynamicBehavior complexo), removeBehavior remove. O animador pausa automaticamente quando todos os objetos atingem um estado de repouso (continuam sem colisões e forças). O método delegado — UIDynamicAnimatorDelegate — notifica sobre pausa e retomada da simulação.

UIDynamicItem — protocolo para animação

Qualquer objeto que participe da física deve implementar o protocolo UIDynamicItem. UIView e UICollectionViewLayoutAttributes já o implementam. O protocolo requer as propriedades: bounds, center, transform. Se o objeto for personalizado — implemente o protocolo manualmente.

Tipos de Dynamic Behaviors

UIKit Dynamics inclui sete tipos de comportamentos incorporados, cada um modelando um efeito físico específico. Os comportamentos podem ser combinados: por exemplo, gravidade + colisões + elasticidade criam o efeito de objetos caindo e quicando.

Combinação de comportamentos

Para física realista de objetos, vários comportamentos são necessários simultaneamente. Por exemplo, para uma carta caindo: UIGravityBehavior (força da gravidade), UICollisionBehavior (colisão com o fundo), UIDynamicItemBehavior (elasticidade: 0.4 para quique). Todos os comportamentos são adicionados a um único UIDynamicAnimator.

Exemplos de código Swift

O código Swift para UIKit Dynamics cria um UIDynamicAnimator e adiciona comportamentos. O exemplo abaixo demonstra gravidade com múltiplos objetos, colisões e propriedades físicas personalizadas.

import UIKit

class PhysicsViewController: UIViewController {

    var animator: UIDynamicAnimator!

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        // 1. Criar animador com view de referência
        animator = UIDynamicAnimator(referenceView: view)

        // 2. Criar objetos em queda
        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. Gravidade
        let gravity = UIGravityBehavior(items: [redView, blueView])
        gravity.gravityDirection = CGVector(dx: 0, dy: 1)
        gravity.magnitude = 0.8
        animator.addBehavior(gravity)

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

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

        // 6. Comportamento Snap ao toque
        let tap = UITapGestureRecognizer(target: self, action: #selector(handleTap))
        view.addGestureRecognizer(tap)
    }

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

        // Comportamento Snap para cada objeto
        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("Colisão em: (ponto)")
    }
}

O exemplo cria duas Views com gravidade, colisões e propriedades físicas. UISnapBehavior ao toque atrai objetos para o ponto de toque com amortecimento de 0,5. UICollisionBehaviorDelegate rastreia o início de colisões para efeitos sonoros e visuais.

Cenários práticos de uso

UIKit Dynamics é usado em aplicações iOS para física de interface não relacionada a jogos. Cenários populares: animação de pilha de cartas (UISnapBehavior para atração ao centro), vibração de tela em erro (UIDynamicItemBehavior + UIPushBehavior), efeito de "estrelas cadentes" em onboarding (gravity + collision + field behavior).

Para desempenho, UIKit Dynamics recomenda não mais de 15-20 objetos simultâneos com física. Cada objeto requer cálculos de colisão e força a cada quadro. Se o limite for excedido, use CALayer em vez de UIView — Core Animation processa camadas de forma mais eficiente.