作者：Tomasz Szulc，原文連結，原文日期：2018-09 譯者：Joeytat；校對：numbbbbb，WAMaker；定稿：Pancf
你也很喜歡常用 app 裡的那些小細節吧？當我從 dribbble 中尋找靈感時，就發現了這個漂亮的設計：當使用者在某個重要的檢視中修改設定或者進行了什麼操作時，會有煙花在周圍綻放。於是我就在想這個東西有多難實現，然後過了一段時間，我完成了 :)
煙花的細節
下面是對於這個效果的詳細描述。煙花應該在檢視周圍的某個特殊的位置爆開，可能是按鈕在點選事件響應時。當點選發生時，煙花應該在按鈕的四角爆開，並且爆炸產生的火花應該按照自身的軌跡移動。
超喜歡這個效果! 不僅讓我感受到視覺上的愉悅，還讓我想要不停地戳這個按鈕！ :) ?
現在讓我們再看一眼這個動畫。每次生成的煙花，其整體行為是大致相似的。但還是在火花的軌跡和大小上有一些區別。讓我們拆開來說。
- 每一次點選都會產生兩處煙花，
- 每一處煙花會產生 8 個火花，
- 每個火花都遵循著自己的軌跡，
- 軌跡看起來相似，但其實不完全一樣。從爆炸開始的位置來看，有部分朝右，有部分朝左，剩餘的朝上或下。
火花的分佈
這個煙花特效有著簡單的火花分佈規則。將爆炸點分為四塊「視線區域」來看：上左，上右，下左，下右，每個區域都有兩個火花。
火花的軌跡
火花的移動有著自己的軌跡。在一處煙花中有 8 個火花，那至少需要 8 道軌跡。理想狀態下應該有更多的軌跡，可以增加一些隨機性，這樣連續爆發煙花的時候，不會看起來和前一個完全一樣。
我為每一個區域建立了 4 條軌跡，這樣就賦予了兩倍於火花數量的隨機性。為了方便計算，我統一了每條軌跡的初始點。因為我用了不同的工具來視覺化這些軌跡，所以圖上的軌跡和我完成的效果略有不同 - 但你能明白我的想法就行 :)
實現
理論足夠了。接下來讓我們把各個模組拼湊起來。
protocol SparkTrajectory {
/// 儲存著定義軌跡所需要的所有的點
var points: [CGPoint] { get set }
/// 用 path 來表現軌跡
var path: UIBezierPath { get }
}
複製程式碼這是一個用於表示火花軌跡的協議。為了能夠更簡單地建立各式各樣的軌跡，我定義了這個通用介面協議，並且選擇基於三階 貝塞爾曲線 來實現軌跡；還新增了一個 init 方法，這樣我就可以通過一行程式碼來建立軌跡了。三階貝塞爾曲線必須包含四個點。第一個和最後一個點定義了軌跡的開始和結束的位置，中間的兩個點用於控制曲線的彎曲度。你可以用線上數學工具 desmos 來調整自己的貝塞爾曲線。
/// 擁有兩個控制點的貝塞爾曲線
struct CubicBezierTrajectory: SparkTrajectory {
var points = [CGPoint]()
init(_ x0: CGFloat, _ y0: CGFloat,
_ x1: CGFloat, _ y1: CGFloat,
_ x2: CGFloat, _ y2: CGFloat,
_ x3: CGFloat, _ y3: CGFloat) {
self.points.append(CGPoint(x: x0, y: y0))
self.points.append(CGPoint(x: x1, y: y1))
self.points.append(CGPoint(x: x2, y: y2))
self.points.append(CGPoint(x: x3, y: y3))
}
var path: UIBezierPath {
guard self.points.count == 4 else { fatalError("4 points required") }
let path = UIBezierPath()
path.move(to: self.points[0])
path.addCurve(to: self.points[3], controlPoint1: self.points[1], controlPoint2: self.points[2])
return path
}
}
複製程式碼接下來要實現的是一個能夠建立隨機軌跡的工廠。前面的圖中你可以看到軌跡是根據顏色來分組的。我只建立了上右和下右兩塊位置的軌跡，然後進行了映象複製。這對於我們將要發射的煙花來說已經足夠了?
protocol SparkTrajectoryFactory {}
protocol ClassicSparkTrajectoryFactoryProtocol: SparkTrajectoryFactory {
func randomTopRight() -> SparkTrajectory
func randomBottomRight() -> SparkTrajectory
}
final class ClassicSparkTrajectoryFactory: ClassicSparkTrajectoryFactoryProtocol {
private lazy var topRight: [SparkTrajectory] = {
return [
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.31, -0.46, 0.74, -0.29, 0.99, 0.12),
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.31, -0.46, 0.62, -0.49, 0.88, -0.19),
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.10, -0.54, 0.44, -0.53, 0.66, -0.30),
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.19, -0.46, 0.41, -0.53, 0.65, -0.45),
]
}()
private lazy var bottomRight: [SparkTrajectory] = {
return [
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.42, -0.01, 0.68, 0.11, 0.87, 0.44),
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.35, 0.00, 0.55, 0.12, 0.62, 0.45),
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.21, 0.05, 0.31, 0.19, 0.32, 0.45),
CubicBezierTrajectory(0.00, 0.00, 0.18, 0.00, 0.31, 0.11, 0.35, 0.25),
]
}()
func randomTopRight() -> SparkTrajectory {
return self.topRight[Int(arc4random_uniform(UInt32(self.topRight.count)))]
}
func randomBottomRight() -> SparkTrajectory {
return self.bottomRight[Int(arc4random_uniform(UInt32(self.bottomRight.count)))]
}
}
複製程式碼這裡先建立了用來表示火花軌跡工廠的抽象協議，還有一個我將其命名為經典煙花的火花軌跡的抽象協議，這樣的抽象可以方便後續將其替換成其他的軌跡協議。
如同我前面提到的，我通過 desmos 建立了兩組軌跡，對應著右上，和右下兩塊區域。
重要提醒：如果在 desmos 上 y 軸所顯示的是正數，那麼你應該將其轉換成負數。因為在 iOS 系統中，越接近螢幕頂部 y 軸的值越小，所以 y 軸的值需要翻轉一下。
並且值得一提的是，為了後面好計算，所有的軌跡初始點都是 (0,0)。
我們現在建立好了軌跡。接下來建立一些檢視來表示火花。對於經典煙花來說，只需要有顏色的圓圈就行。通過抽象可以讓我們在未來以更低的成本，建立不同的火花檢視。比如小鴨子圖片，或者是胖吉貓 :)
class SparkView: UIView {}
final class CircleColorSparkView: SparkView {
init(color: UIColor, size: CGSize) {
super.init(frame: CGRect(origin: .zero, size: size))
self.backgroundColor = color
self.layer.cornerRadius = self.frame.width / 2.0
}
required init?(coder aDecoder: NSCoder) {
super.init(coder: aDecoder)
}
}
extension UIColor {
static var sparkColorSet1: [UIColor] = {
return [
UIColor(red:0.89, green:0.58, blue:0.70, alpha:1.00),
UIColor(red:0.96, green:0.87, blue:0.62, alpha:1.00),
UIColor(red:0.67, green:0.82, blue:0.94, alpha:1.00),
UIColor(red:0.54, green:0.56, blue:0.94, alpha:1.00),
]
}()
}
複製程式碼為了建立火花檢視，我們還需要一個工廠資料以填充，需要的資料是火花的大小，以及用來決定火花在哪個煙花的索引（用於增加隨機性）。
protocol SparkViewFactoryData {
var size: CGSize { get }
var index: Int { get }
}
protocol SparkViewFactory {
func create(with data: SparkViewFactoryData) -> SparkView
}
class CircleColorSparkViewFactory: SparkViewFactory {
var colors: [UIColor] {
return UIColor.sparkColorSet1
}
func create(with data: SparkViewFactoryData) -> SparkView {
let color = self.colors[data.index % self.colors.count]
return CircleColorSparkView(color: color, size: data.size)
}
}
複製程式碼你看這樣抽象了之後，就算再實現一個像胖吉貓的火花也會很簡單。接下來讓我們來建立經典煙花。
typealias FireworkSpark = (sparkView: SparkView, trajectory: SparkTrajectory)
protocol Firework {
/// 煙花的初始位置
var origin: CGPoint { get set }
/// 定義了軌跡的大小. 軌跡都是統一大小
/// 所以需要在展示到螢幕上前將其放大
var scale: CGFloat { get set }
/// 火花的大小
var sparkSize: CGSize { get set }
/// 獲取軌跡
var trajectoryFactory: SparkTrajectoryFactory { get }
/// 獲取火花檢視
var sparkViewFactory: SparkViewFactory { get }
func sparkViewFactoryData(at index: Int) -> SparkViewFactoryData
func sparkView(at index: Int) -> SparkView
func trajectory(at index: Int) -> SparkTrajectory
}
extension Firework {
/// 幫助方法，用於返回火花檢視及對應的軌跡
func spark(at index: Int) -> FireworkSpark {
return FireworkSpark(self.sparkView(at: index), self.trajectory(at: index))
}
}
複製程式碼這就是煙花的抽象。為了表示一個煙花需要這些東西:
- origin
- scale
- sparkSize
- trajectoryFactory
- sparkViewFactory
在我們實現協議之前，還有一個我之前沒有提到過的叫做按軌跡縮放的概念。當火花處於軌跡 <-1, 1> 或相似的位置時，我們希望它的大小會跟隨軌跡變化。我們還需要放大路徑以覆蓋更大的螢幕顯示效果。此外，我們還需要支援水平翻轉路徑，以方便我們實現經典煙花左側部分的軌跡，並且還要讓軌跡能朝某個指定方向偏移一點（增加隨機性）。下面是兩個能夠幫助我們達到目的的方法，我相信這段程式碼已經不需要更多描述了。
extension SparkTrajectory {
/// 縮放軌跡使其符合各種 UI 的要求
/// 在各種形變和 shift: 之前使用
func scale(by value: CGFloat) -> SparkTrajectory {
var copy = self
(0..<self.points.count).forEach { copy.points[$0].multiply(by: value) }
return copy
}
/// 水平翻轉軌跡
func flip() -> SparkTrajectory {
var copy = self
(0..<self.points.count).forEach { copy.points[$0].x *= -1 }
return copy
}
/// 偏移軌跡，在每個點上生效
/// 在各種形變和 scale: 和之後使用
func shift(to point: CGPoint) -> SparkTrajectory {
var copy = self
let vector = CGVector(dx: point.x, dy: point.y)
(0..<self.points.count).forEach { copy.points[$0].add(vector: vector) }
return copy
}
}
複製程式碼好了，接下來就是實現經典煙花。
class ClassicFirework: Firework {
/**
x | x
x | x
|
---------------
x | x
x |
| x
**/
private struct FlipOptions: OptionSet {
let rawValue: Int
static let horizontally = FlipOptions(rawValue: 1 << 0)
static let vertically = FlipOptions(rawValue: 1 << 1)
}
private enum Quarter {
case topRight
case bottomRight
case bottomLeft
case topLeft
}
var origin: CGPoint
var scale: CGFloat
var sparkSize: CGSize
var maxChangeValue: Int {
return 10
}
var trajectoryFactory: SparkTrajectoryFactory {
return ClassicSparkTrajectoryFactory()
}
var classicTrajectoryFactory: ClassicSparkTrajectoryFactoryProtocol {
return self.trajectoryFactory as! ClassicSparkTrajectoryFactoryProtocol
}
var sparkViewFactory: SparkViewFactory {
return CircleColorSparkViewFactory()
}
private var quarters = [Quarter]()
init(origin: CGPoint, sparkSize: CGSize, scale: CGFloat) {
self.origin = origin
self.scale = scale
self.sparkSize = sparkSize
self.quarters = self.shuffledQuarters()
}
func sparkViewFactoryData(at index: Int) -> SparkViewFactoryData {
return DefaultSparkViewFactoryData(size: self.sparkSize, index: index)
}
func sparkView(at index: Int) -> SparkView {
return self.sparkViewFactory.create(with: self.sparkViewFactoryData(at: index))
}
func trajectory(at index: Int) -> SparkTrajectory {
let quarter = self.quarters[index]
let flipOptions = self.flipOptions(for: quarter)
let changeVector = self.randomChangeVector(flipOptions: flipOptions, maxValue: self.maxChangeValue)
let sparkOrigin = self.origin.adding(vector: changeVector)
return self.randomTrajectory(flipOptions: flipOptions).scale(by: self.scale).shift(to: sparkOrigin)
}
private func flipOptions(`for` quarter: Quarter) -> FlipOptions {
var flipOptions: FlipOptions = []
if quarter == .bottomLeft || quarter == .topLeft {
flipOptions.insert(.horizontally)
}
if quarter == .bottomLeft || quarter == .bottomRight {
flipOptions.insert(.vertically)
}
return flipOptions
}
private func shuffledQuarters() -> [Quarter] {
var quarters: [Quarter] = [
.topRight, .topRight,
.bottomRight, .bottomRight,
.bottomLeft, .bottomLeft,
.topLeft, .topLeft
]
var shuffled = [Quarter]()
for _ in 0..<quarters.count {
let idx = Int(arc4random_uniform(UInt32(quarters.count)))
shuffled.append(quarters[idx])
quarters.remove(at: idx)
}
return shuffled
}
private func randomTrajectory(flipOptions: FlipOptions) -> SparkTrajectory {
var trajectory: SparkTrajectory
if flipOptions.contains(.vertically) {
trajectory = self.classicTrajectoryFactory.randomBottomRight()
} else {
trajectory = self.classicTrajectoryFactory.randomTopRight()
}
return flipOptions.contains(.horizontally) ? trajectory.flip() : trajectory
}
private func randomChangeVector(flipOptions: FlipOptions, maxValue: Int) -> CGVector {
let values = (self.randomChange(maxValue), self.randomChange(maxValue))
let changeX = flipOptions.contains(.horizontally) ? -values.0 : values.0
let changeY = flipOptions.contains(.vertically) ? values.1 : -values.0
return CGVector(dx: changeX, dy: changeY)
}
private func randomChange(_ maxValue: Int) -> CGFloat {
return CGFloat(arc4random_uniform(UInt32(maxValue)))
}
}
複製程式碼大多數程式碼都是 Firework 協議的實現，所以應該很容易理解。我們在各處傳遞了需要的工廠類，還新增了一個額外的列舉型別來隨機地為每個火花指定軌跡。
有少數幾個方法用來為煙花和火花增加隨機性。
還引入了一個 quarters 屬性，其中包含了火花的所有的方位。我們通過 shuffledQuarters: 來重新排列，以確保我們不會總是在相同的方位建立相同數量的火花。
好了，我們建立好了煙花，接下來怎麼讓火花動起來呢？這就引入了火花動畫啟動器的概念。
protocol SparkViewAnimator {
func animate(spark: FireworkSpark, duration: TimeInterval)
}
複製程式碼這個方法接受一個包含火花檢視和其對應軌跡的元組 FireworkSpark，以及動畫的持續時間。方法的實現取決於我們。我自己的實現蠻多的，但主要做了三件事情：讓火花檢視跟隨軌跡，同時縮放火花（帶有隨機性），修改其不透明度。簡單吧。同時得益於 SparkViewAnimator 的抽象度，我們還可以很簡單地將其替換成任何我們想要的動畫效果。
struct ClassicFireworkAnimator: SparkViewAnimator {
func animate(spark: FireworkSpark, duration: TimeInterval) {
spark.sparkView.isHidden = false // show previously hidden spark view
CATransaction.begin()
// 火花的位置
let positionAnim = CAKeyframeAnimation(keyPath: "position")
positionAnim.path = spark.trajectory.path.cgPath
positionAnim.calculationMode = kCAAnimationLinear
positionAnim.rotationMode = kCAAnimationRotateAuto
positionAnim.duration = duration
// 火花的縮放
let randomMaxScale = 1.0 + CGFloat(arc4random_uniform(7)) / 10.0
let randomMinScale = 0.5 + CGFloat(arc4random_uniform(3)) / 10.0
let fromTransform = CATransform3DIdentity
let byTransform = CATransform3DScale(fromTransform, randomMaxScale, randomMaxScale, randomMaxScale)
let toTransform = CATransform3DScale(CATransform3DIdentity, randomMinScale, randomMinScale, randomMinScale)
let transformAnim = CAKeyframeAnimation(keyPath: "transform")
transformAnim.values = [
NSValue(caTransform3D: fromTransform),
NSValue(caTransform3D: byTransform),
NSValue(caTransform3D: toTransform)
]
transformAnim.duration = duration
transformAnim.timingFunction = CAMediaTimingFunction(name: kCAMediaTimingFunctionEaseOut)
spark.sparkView.layer.transform = toTransform
// 火花的不透明度
let opacityAnim = CAKeyframeAnimation(keyPath: "opacity")
opacityAnim.values = [1.0, 0.0]
opacityAnim.keyTimes = [0.95, 0.98]
opacityAnim.duration = duration
spark.sparkView.layer.opacity = 0.0
// 組合動畫
let groupAnimation = CAAnimationGroup()
groupAnimation.animations = [positionAnim, transformAnim, opacityAnim]
groupAnimation.duration = duration
CATransaction.setCompletionBlock({
spark.sparkView.removeFromSuperview()
})
spark.sparkView.layer.add(groupAnimation, forKey: "spark-animation")
CATransaction.commit()
}
}
複製程式碼現在的程式碼已經足夠讓我們在特定的檢視上展示煙花了。我又更進了一步，建立了一個 ClassicFireworkController 來處理所有的工作，這樣用一行程式碼就能啟動煙花。
這個煙花控制器還做了另一件事。它可以修改煙花的 zPosition，這樣我們可以讓煙花一前一後地展示，效果更好看一些。
class ClassicFireworkController {
var sparkAnimator: SparkViewAnimator {
return ClassicFireworkAnimator()
}
func createFirework(at origin: CGPoint, sparkSize: CGSize, scale: CGFloat) -> Firework {
return ClassicFirework(origin: origin, sparkSize: sparkSize, scale: scale)
}
/// 讓煙花在其源檢視的角落附近爆開
func addFireworks(count fireworksCount: Int = 1,
sparks sparksCount: Int,
around sourceView: UIView,
sparkSize: CGSize = CGSize(width: 7, height: 7),
scale: CGFloat = 45.0,
maxVectorChange: CGFloat = 15.0,
animationDuration: TimeInterval = 0.4,
canChangeZIndex: Bool = true) {
guard let superview = sourceView.superview else { fatalError() }
let origins = [
CGPoint(x: sourceView.frame.minX, y: sourceView.frame.minY),
CGPoint(x: sourceView.frame.maxX, y: sourceView.frame.minY),
CGPoint(x: sourceView.frame.minX, y: sourceView.frame.maxY),
CGPoint(x: sourceView.frame.maxX, y: sourceView.frame.maxY),
]
for _ in 0..<fireworksCount {
let idx = Int(arc4random_uniform(UInt32(origins.count)))
let origin = origins[idx].adding(vector: self.randomChangeVector(max: maxVectorChange))
let firework = self.createFirework(at: origin, sparkSize: sparkSize, scale: scale)
for sparkIndex in 0..<sparksCount {
let spark = firework.spark(at: sparkIndex)
spark.sparkView.isHidden = true
superview.addSubview(spark.sparkView)
if canChangeZIndex {
let zIndexChange: CGFloat = arc4random_uniform(2) == 0 ? -1 : +1
spark.sparkView.layer.zPosition = sourceView.layer.zPosition + zIndexChange
} else {
spark.sparkView.layer.zPosition = sourceView.layer.zPosition
}
self.sparkAnimator.animate(spark: spark, duration: animationDuration)
}
}
}
private func randomChangeVector(max: CGFloat) -> CGVector {
return CGVector(dx: self.randomChange(max: max), dy: self.randomChange(max: max))
}
private func randomChange(max: CGFloat) -> CGFloat {
return CGFloat(arc4random_uniform(UInt32(max))) - (max / 2.0)
}
}
複製程式碼這個控制器只做了幾件事情。隨機選擇了一個角落展示煙花。在煙花出現的位置，煙花和火花的數量上增加了一些隨機性。然後將火花新增到目標檢視上，如果需要的話還會調整 zIndex，最後啟動了動畫。
幾乎所有的引數都設定了預設引數，所以你可以不管他們。直接通過你的控制器呼叫這個：
self.fireworkController.addFireworks(count: 2, sparks: 8, around: button)
複製程式碼然後，哇!
從這一步起，新新增一個像下面這樣的煙花就變得非常簡單了。你只需要定義新的軌跡，建立一個新的煙花，並且按照你希望的樣子來實現即可。將這些程式碼放入一個控制器可以讓你想在哪裡啟動煙花都很簡單 :) 或者你也可以直接使用這個噴泉煙花，我已經把它放在了我的 github 專案 tomkowz/fireworks 中。
總結
這個動畫效果的實現並不簡單但也不算很難。通過對問題（在我們的情況下是動畫效果）的正確分析，我們可以將其分解成多個小問題，逐個解決然後將其組合在一起。真希望我有機會能夠在未來的的專案中使用這個效果?
好啦這就是今天的內容。感謝閱讀！
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