高级 SwiftUI 动画 — Part 3：AnimatableModifier

这是我参与2022首次更文挑战的第8天，活动详情查看：2022首次更文挑战

前言

之前的两篇文章animating paths 和 transform matrices 对 Animatable 协议使用做了介绍，今天这篇文章将为大家介绍 AnimatableModifier，使用它可以完成更多的动画工作。

AnimatableModifier 是一个 ViewModifier，符合 Animatable 协议，如果对这个协议不了解可以阅读之前发布的两篇文章。

AnimatableModifier 无法实现动画

如果是第一次使用 AnimatableModifier，可能会遇到问题。写一个简单的动画，但是没有动画效果。 我又试了几次，也没有成功。因此我认为该功能不存并且放弃使用。幸运的是，后来我坚持了下来。事实证明，我的第一个 modifier 非常好，但是 animatable modifiers 在容器中不起作用。 我在第二次尝试时，动画视图不在容器内。

例如，以下 modifier 可以成功实现动画：

MyView().modifier(MyAnimatableModifier(value: flag ? 1 : 0))
复制代码

但是相同的代码，在 VStack 中就没有动画了：

VStack {
    MyView().modifier(MyAnimatableModifier(value: flag ? 1 : 0))
}
复制代码

这个问题在官方解决之前，经过尝试，可以在 VStack 中改成下面的代码，就可以实现动画：

VStack {
    Color.clear.overlay(MyView().modifier(MyAnimatableModifier(value: flag ? 1 : 0))).frame(width: 100, height: 100)
}
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这样写是使用一个透明视图占据实际视图空间，动画被放在透明视图上，使用 .overlay()。有点不方便的是，我们需要知道实际视图有多大，所以我们可以在它后面设置透明视图的框架。在下面的示例中可以开到实现代码。

动画文本

首先需要制作一些文字动画。对于这个例子，我们将创建一个进度加载指示器。

可能很多人都认为应该使用动画路径实现。但是，内部标签就无法设置动画，使用 AnimatableModifier 可以实现。

完整的代码作为 示例10 在文末链接中。关键代码如下：

struct PercentageIndicator: AnimatableModifier {
    var pct: CGFloat = 0
    
    var animatableData: CGFloat {
        get { pct }
        set { pct = newValue }
    }
    
    func body(content: Content) -> some View {
        content
            .overlay(ArcShape(pct: pct).foregroundColor(.red))
            .overlay(LabelView(pct: pct))
    }
    
    struct ArcShape: Shape {
        let pct: CGFloat
        
        func path(in rect: CGRect) -> Path {

            var p = Path()

            p.addArc(center: CGPoint(x: rect.width / 2.0, y:rect.height / 2.0),
                     radius: rect.height / 2.0 + 5.0,
                     startAngle: .degrees(0),
                     endAngle: .degrees(360.0 * Double(pct)), clockwise: false)

            return p.strokedPath(.init(lineWidth: 10, dash: [6, 3], dashPhase: 10))
        }
    }
    
    struct LabelView: View {
        let pct: CGFloat
        
        var body: some View {
            Text("\(Int(pct * 100)) %")
                .font(.largeTitle)
                .fontWeight(.bold)
                .foregroundColor(.white)
        }
    }
}
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在示例代码中可以看到，没有使 ArcShape animatable 。 因为 modifier 已经多次创建形状，具有不同的 pct 值。

动画渐变

在实现渐变动画时，可能会遇到一些限制。比如，可以为起点和终点设置动画，但是不能为渐变颜色设置动画。使用 AnimatableModifier 可以避免出现这种情况。

很容易就可以实现这个功能，在这个基础上可以实现更多复杂的动画。如果需要插入中间颜色，我们只需要计算 RGB 值的平均值。另外需要注意，modifier 假设输入颜色数组都包含相同数量的颜色。

完整的代码作为 示例11 在文末链接中。关键代码如下：

struct AnimatableGradient: AnimatableModifier {
    let from: [UIColor]
    let to: [UIColor]
    var pct: CGFloat = 0
    
    var animatableData: CGFloat {
        get { pct }
        set { pct = newValue }
    }
    
    func body(content: Content) -> some View {
        var gColors = [Color]()
        
        for i in 0..<from.count {
            gColors.append(colorMixer(c1: from[i], c2: to[i], pct: pct))
        }
        
        return RoundedRectangle(cornerRadius: 15)
            .fill(LinearGradient(gradient: Gradient(colors: gColors),
                                 startPoint: UnitPoint(x: 0, y: 0),
                                 endPoint: UnitPoint(x: 1, y: 1)))
            .frame(width: 200, height: 200)
    }
    
    // This is a very basic implementation of a color interpolation
    // between two values.
    func colorMixer(c1: UIColor, c2: UIColor, pct: CGFloat) -> Color {
        guard let cc1 = c1.cgColor.components else { return Color(c1) }
        guard let cc2 = c2.cgColor.components else { return Color(c1) }
        
        let r = (cc1[0] + (cc2[0] - cc1[0]) * pct)
        let g = (cc1[1] + (cc2[1] - cc1[1]) * pct)
        let b = (cc1[2] + (cc2[2] - cc1[2]) * pct)

        return Color(red: Double(r), green: Double(g), blue: Double(b))
    }
}
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更多文本动画

这个示例中，将再次实现一个文本动画。但是是逐步进行，一次放大一个字符

完整的代码作为 示例12 在文末链接中。关键代码如下：

struct WaveTextModifier: AnimatableModifier {
    let text: String
    let waveWidth: Int
    var pct: Double
    var size: CGFloat
    
    var animatableData: Double {
        get { pct }
        set { pct = newValue }
    }
    
    func body(content: Content) -> some View {
        
        HStack(spacing: 0) {
            ForEach(Array(text.enumerated()), id: \.0) { (n, ch) in
                Text(String(ch))
                    .font(Font.custom("Menlo", size: self.size).bold())
                    .scaleEffect(self.effect(self.pct, n, self.text.count, Double(self.waveWidth)))
            }
        }
    }
    
    func effect(_ pct: Double, _ n: Int, _ total: Int, _ waveWidth: Double) -> CGFloat {
        let n = Double(n)
        let total = Double(total)
        
        return CGFloat(1 + valueInCurve(pct: pct, total: total, x: n/total, waveWidth: waveWidth))
    }
    
    func valueInCurve(pct: Double, total: Double, x: Double, waveWidth: Double) -> Double {
        let chunk = waveWidth / total
        let m = 1 / chunk
        let offset = (chunk - (1 / total)) * pct
        let lowerLimit = (pct - chunk) + offset
        let upperLimit = (pct) + offset
        guard x >= lowerLimit && x < upperLimit else { return 0 }
        
        let angle = ((x - pct - offset) * m)*360-90
        
        return (sin(angle.rad) + 1) / 2
    }
}

extension Double {
    var rad: Double { return self * .pi / 180 }
    var deg: Double { return self * 180 / .pi }
}
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计数器动画

如果你没有用过或者对 AnimatableModifier 不了解，下面这个示例基本上是无法实现的。下面我们来介绍一下如何创建一个计数器动画：

这个练习的诀窍是为每个数字使用 5 个文本视图，并使用 .spring() 动画上下移动它们。 我们还需要使用 .clipShape() 修饰符来隐藏在边框之外绘制的部分。 为了更好地理解它是如何工作的，您可以评论 .clipShape() 并大大减慢动画的速度。 完整代码在本页顶部链接的 gist 文件中以 Example13 的形式提供。

这个动画实现的主要内容是每个数字使用 5 个文本视图，并使用 .spring() 动画上下移动它们。然后使用 .clipShape() 修饰符来隐藏边框之外区域。如果想跟清晰的理解他们是如何实现的，可以通过 .clipShape() 让动画速度变慢。

完整的代码作为 示例13 在文末链接中。关键代码如下：

struct MovingCounterModifier: AnimatableModifier {
        @State private var height: CGFloat = 0

        var number: Double
        
        var animatableData: Double {
            get { number }
            set { number = newValue }
        }
        
        func body(content: Content) -> some View {
            let n = self.number + 1
            
            let tOffset: CGFloat = getOffsetForTensDigit(n)
            let uOffset: CGFloat = getOffsetForUnitDigit(n)

            let u = [n - 2, n - 1, n + 0, n + 1, n + 2].map { getUnitDigit($0) }
            let x = getTensDigit(n)
            var t = [abs(x - 2), abs(x - 1), abs(x + 0), abs(x + 1), abs(x + 2)]
            t = t.map { getUnitDigit(Double($0)) }
            
            let font = Font.custom("Menlo", size: 34).bold()
            
            return HStack(alignment: .top, spacing: 0) {
                VStack {
                    Text("\(t[0])").font(font)
                    Text("\(t[1])").font(font)
                    Text("\(t[2])").font(font)
                    Text("\(t[3])").font(font)
                    Text("\(t[4])").font(font)
                }.foregroundColor(.green).modifier(ShiftEffect(pct: tOffset))
                
                VStack {
                    Text("\(u[0])").font(font)
                    Text("\(u[1])").font(font)
                    Text("\(u[2])").font(font)
                    Text("\(u[3])").font(font)
                    Text("\(u[4])").font(font)
                }.foregroundColor(.green).modifier(ShiftEffect(pct: uOffset))
            }
            .clipShape(ClipShape())
            .overlay(CounterBorder(height: $height))
            .background(CounterBackground(height: $height))
        }
        
        func getUnitDigit(_ number: Double) -> Int {
            return abs(Int(number) - ((Int(number) / 10) * 10))
        }
        
        func getTensDigit(_ number: Double) -> Int {
            return abs(Int(number) / 10)
        }
        
        func getOffsetForUnitDigit(_ number: Double) -> CGFloat {
            return 1 - CGFloat(number - Double(Int(number)))
        }
        
        func getOffsetForTensDigit(_ number: Double) -> CGFloat {
            if getUnitDigit(number) == 0 {
                return 1 - CGFloat(number - Double(Int(number)))
            } else {
                return 0
            }
        }

    }
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动画文本颜色

通常情况下是通过 .foregroundColor() 为动画添加颜色，但是在文本类动画中使用没有效果，不知道是缺少什么配置还是什么原因。我通过下面的方法实现给文本动画添加颜色。

完整的代码作为 示例14 在文末链接中。关键代码如下：

struct AnimatableColorText: View {
    let from: UIColor
    let to: UIColor
    let pct: CGFloat
    let text: () -> Text
    
    var body: some View {
        let textView = text()
        
        return textView.foregroundColor(Color.clear)
            .overlay(Color.clear.modifier(AnimatableColorTextModifier(from: from, to: to, pct: pct, text: textView)))
    }
    
    struct AnimatableColorTextModifier: AnimatableModifier {
        let from: UIColor
        let to: UIColor
        var pct: CGFloat
        let text: Text
        
        var animatableData: CGFloat {
            get { pct }
            set { pct = newValue }
        }

        func body(content: Content) -> some View {
            return text.foregroundColor(colorMixer(c1: from, c2: to, pct: pct))
        }
        
        // This is a very basic implementation of a color interpolation
        // between two values.
        func colorMixer(c1: UIColor, c2: UIColor, pct: CGFloat) -> Color {
            guard let cc1 = c1.cgColor.components else { return Color(c1) }
            guard let cc2 = c2.cgColor.components else { return Color(c1) }
            
            let r = (cc1[0] + (cc2[0] - cc1[0]) * pct)
            let g = (cc1[1] + (cc2[1] - cc1[1]) * pct)
            let b = (cc1[2] + (cc2[2] - cc1[2]) * pct)

            return Color(red: Double(r), green: Double(g), blue: Double(b))
        }

    }
}
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版本相关问题

通过上面介绍可以看出 AnimatableModifier 非常强大，但是还存在一些问题。另外在 Xcode 和 iOS/macOS 某些版本中，App 在启动时会崩溃。而且是在部署时，正常开发编译中是不会发生这种情况。

dyld: Symbol not found: _$s7SwiftUI18AnimatableModifierPAAE13_makeViewList8modifier6inputs4bodyAA01_fG7OutputsVAA11_GraphValueVyxG_AA01_fG6InputsVAiA01_L0V_ANtctFZ
  Referenced from: /Applications/MyApp.app/Contents/MacOS/MyApp
  Expected in: /System/Library/Frameworks/SwiftUI.framework/Versions/A/SwiftUI
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例如，如果 App 在 Xcode 11.3 上部署并在 macOS 10.15.0 上执行，就会出现 “Symbol not found” 错误。然而，在 macOS 10.15.1 上运行相同的可执行文件可以正常工作。

译自 The SwiftUI Lab 的 Advanced SwiftUI Animations – Part 3: AnimatableModifier

本文的完整示例代码可在以下位置找到：

gist.github.com/swiftui-lab…

示例8 需要的图片资源。从这里下载：

swiftui-lab.com/?smd_proces…