CAAnimation — ключевые понятия, CAAnimationGroup и анимации слоев

Что такое CAAnimation?

CAAnimation — абстрактный класс Core Animation, определяющий общий интерфейс для всех анимаций. Он реализует протокол CAMediaTiming (время, повтор, автоповорот) и CAMediaTimingFillMode (поведение до/после анимации). CAAnimation нельзя инстанциировать напрямую — используйте один из подклассов: CABasicAnimation, CAKeyframeAnimation, CAAnimationGroup, CATransition или CAAnimation (через animationForKeyPath).

Каждая CAAnimation добавляется к CALayer через метод add(_:forKey:). Параметр forKey — уникальный идентификатор анимации на слое. Один и тот же keyPath может иметь только одну активную анимацию. Для замены анимации используйте removeAnimation(forKey:) перед добавлением новой.

По данным Apple, CAAnimation — это «временное» (temporary) изменение слоя. После завершения анимации presentation layer возвращается к значениям model layer, если не заданы fillMode и isRemovedOnCompletion.

Иерархия классов CAAnimation

Core Animation предоставляет четыре основных подкласса CAAnimation, каждый для своего сценария анимации. Понимание иерархии помогает выбрать правильный тип для задачи.

CABasicAnimation — самый простой и популярный подкласс. CAKeyframeAnimation используется для сложных траекторий (например, движение по кривой Безье). CAAnimationGroup запускает несколько анимаций параллельно. CATransition — готовый переход между изображениями или состояниями контента.

CAMediaTiming — управление временем

Протокол CAMediaTiming — фундаментальная часть CAAnimation. Он определяет базовые временные свойства: duration (продолжительность), repeatCount (количество повторений), repeatDuration (общая длительность повторов), autoreverses (возврат к началу), beginTime (время старта относительно родителя), timeOffset (смещение внутри одного цикла), speed (скорость воспроизведения).

Свойство fillMode (CAMediaTimingFillMode) определяет отображение слоя до (backwards) и после (forwards) анимации. Значения: removed (по умолчанию — возврат к model layer), forwards (остаётся в конечном состоянии), backwards (отображает начальное состояние до старта), both (совмещает оба поведения). fillMode работает только при isRemovedOnCompletion = false.

CAAnimation наследует CAMediaTiming и может быть вложена в родительскую анимацию (CAAnimationGroup). В этом случае beginTime рассчитывается относительно начала родителя, а duration ограничивается родительским. Speed = 2.0 ускоряет анимацию вдвое.

CAAnimationGroup и CAKeyframeAnimation

CAAnimationGroup объединяет несколько CAAnimation в одну группу. Все дочерние анимации запускаются параллельно, если не задан beginTime для каждой. Группа имеет собственный duration, который ограничивает максимальную длительность дочерних анимаций. timingFunction группы применяется как значение по умолчанию, если дочерняя анимация не задала свой.

CAKeyframeAnimation анимирует свойство по нескольким ключевым кадрам, заданным массивом values. Параметр keyTimes (массив NSNumber от 0 до 1) определяет временные метки для каждого кадра. calculationMode задаёт интерполяцию: linear, discrete (без интерполяции), paced (равномерная скорость), cubic (сплайн), cubicPaced.

import QuartzCore

// CAAnimationGroup — комбинация анимаций
func complexLayerAnimation(_ layer: CALayer) {
    let fade = CABasicAnimation(keyPath: "opacity")
    fade.fromValue = 1.0
    fade.toValue = 0.3

    let scale = CABasicAnimation(keyPath: "transform.scale")
    scale.fromValue = 1.0
    scale.toValue = 1.5

    let rotate = CABasicAnimation(keyPath: "transform.rotation.z")
    rotate.fromValue = 0
    rotate.toValue = Double.pi * 2

    let group = CAAnimationGroup()
    group.animations = [fade, scale, rotate]
    group.duration = 2.0
    group.repeatCount = .infinity
    group.autoreverses = true

    layer.add(group, forKey: "pulse")
}

// CAKeyframeAnimation — движение по траектории
func animateAlongPath(_ layer: CALayer) {
    let path = UIBezierPath()
    path.move(to: CGPoint(x: 0, y: 0))
    path.addCurve(
        to: CGPoint(x: 200, y: 300),
        controlPoint1: CGPoint(x: 100, y: 0),
        controlPoint2: CGPoint(x: 100, y: 300)
    )

    let anim = CAKeyframeAnimation(keyPath: "position")
    anim.path = path.cgPath
    anim.duration = 1.5
    anim.calculationMode = .cubicPaced
    anim.rotationMode = .auto
    anim.fillMode = .forwards
    anim.isRemovedOnCompletion = false

    layer.add(anim, forKey: "pathAnim")
    layer.position = CGPoint(x: 200, y: 300)
}

// CAKeyframeAnimation с кастомными значениями
func bounceAnimation(_ layer: CALayer) {
    let bounce = CAKeyframeAnimation(keyPath: "position.y")
    bounce.values = [0, -50, 0, -25, 0, -10, 0]
    bounce.keyTimes = [0, 0.15, 0.3, 0.45, 0.6, 0.8, 1.0]
    bounce.duration = 0.8
    bounce.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: .easeOut)
    bounce.isAdditive = true // относительно текущей позиции
    layer.add(bounce, forKey: nil)
}

CAAnimationGroup выполняет fade, scale и rotate параллельно с duration 2.0. CAKeyframeAnimation с path и calculationMode = .cubicPaced обеспечивает равномерное движение вдоль кривой Безье с автоматическим поворотом (rotationMode = .auto). bounceAnimation использует isAdditive для относительного смещения.

Примеры кода на Swift

Полный пример CAAnimation для комплексной анимации слоя с использованием CATransition для смены контента и CAAnimationGroup для пульсации.

import UIKit
import QuartzCore

class AnimationDemoView: UIView {

    private let demoLayer = CALayer()
    private var currentColor: CGColor = UIColor.systemBlue.cgColor

    override func layoutSubviews() {
        super.layoutSubviews()
        demoLayer.frame = CGRect(x: bounds.midX - 40, y: bounds.midY - 40,
                                 width: 80, height: 80)
        demoLayer.backgroundColor = currentColor
        demoLayer.cornerRadius = 12
        layer.addSublayer(demoLayer)
    }

    func animateTransition() {
        // CATransition — переход между состояниями
        let transition = CATransition()
        transition.type = .fade
        transition.duration = 0.5
        transition.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: .easeInEaseOut)
        demoLayer.add(transition, forKey: nil)

        // Меняем контент через транзакцию
        currentColor = currentColor == UIColor.systemBlue.cgColor
            ? UIColor.systemRed.cgColor
            : UIColor.systemBlue.cgColor
        demoLayer.backgroundColor = currentColor
    }

    func startPulse() {
        let scaleUp = CABasicAnimation(keyPath: "transform.scale")
        scaleUp.fromValue = 1.0
        scaleUp.toValue = 1.3

        let fadeOut = CABasicAnimation(keyPath: "opacity")
        fadeOut.fromValue = 1.0
        fadeOut.toValue = 0.6

        let glow = CABasicAnimation(keyPath: "shadowOpacity")
        glow.fromValue = 0.0
        glow.toValue = 0.8

        let group = CAAnimationGroup()
        group.animations = [scaleUp, fadeOut, glow]
        group.duration = 1.2
        group.autoreverses = true
        group.repeatCount = .infinity
        group.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: .easeInEaseOut)

        demoLayer.add(group, forKey: "pulse")
    }

    func stopAnimations() {
        demoLayer.removeAllAnimations()
        demoLayer.transform = CATransform3DIdentity
        demoLayer.opacity = 1.0
        demoLayer.shadowOpacity = 0.0
    }
}

CATransition с type: .fade создаёт плавный переход между двумя состояниями backgroundColor. CAAnimationGroup объединяет scale, opacity и shadowOpacity для эффекта пульсации. removeAllAnimations() сбрасывает все анимации и возвращает слой к исходным значениям model layer.