玩转iOS 9的UIDynamics
UIDynamics 是 iOS 7 SDK 中颇受欢迎的新增特性，它本质上是一个支持 UIView 的物理引擎，借助该引擎，我们能够自定义 UI 控件的物理特性。此 API 易于理解，利用它可以轻松创建出色的动画或过渡效果。本文将深入探究 iOS 9 中 UIDynamics 的新特性。
碰撞边界（Collision Bounds）
在 UIDynamics 的首个版本中，其碰撞系统（在 UICollisionBehavior 里）仅支持矩形碰撞边界。这不难理解，因为 UIView 通常采用矩形架构，而圆形碰撞边界较为少见，更不用说自定义的贝塞尔曲线了。不过在 iOS 9 中，UIDynamicItem 协议新增了一个属性：UIDynamicItemCollisionBoundsType，它支持以下枚举类型：
RectangleEllipsePath
该属性为只读属性，若要修改其值，需提供自定义子类，示例代码如下：
class Ellipse: UIView {
override var collisionBoundsType: UIDynamicItemCollisionBoundsType {
return .ellipse
}
}
上述代码展示了默认碰撞边界的 UIView 以及带有 .ellipse 属性的 UIView。对于圆形视图，我们可以使用 .ellipse 类型；若要绘制更复杂的连续刚体图形，则可使用 .path 枚举类型，同时需要重写以下属性：
var collisionBoundingPath: UIBezierPath { get }
这里的路径可以是任意形状，但需满足凸面条件（即多边形内任意两点间的线段完全包含在多边形内），并且路径方向为逆时针。由于凸面条件限制较为严格，因此引入了 UIDynamicItemGroup，它可以详细描绘一组不同图形的组合图形。只要组合中的每个图形都是凸面的，即便最终得到的多边形是凹面的也没问题。
场行为（Field Behavior）
场行为是在整个场景中应用的一种新行为。一个常见的例子是我们一直在使用的 UIGravityBehavior，在该行为下，场景中的每个物体都会受到向下的重力作用。如今，我们可以使用一组新的场力，例如径向力（距离场景中心越近，力越大）、噪声力（在场景内随机产生不同的力）等。
动力元素行为（Dynamic Item Behavior）
UIDynamicItemBehavior 包含了几个有趣的新特性：
var charge: CGFloat：代表能够影响元素在电磁场上移动的电荷。var anchored: Bool：本质上是将图形变为碰撞中的静态物体，且不响应事件（当有物体撞上它时，它不会移动），可用于表示地板或墙壁。
吸附行为（Attachment Behavior）
UIAttachmentBehavior 经过改进后，具备了新的方法和属性，如 frictionTorque 和 attachmentRange。现在，吸附行为变得更加灵活，我们可以指定相对滑动动作、固定吸附、绳索链接以及针型吸附。以针型吸附为例，可想象两个钉在一起的物体。
实战：打造简单篮球游戏（BallSwift）
我上周花费了不少时间玩《球王（Ball King）》这款游戏，它的理念简单却表现出色，并且采用了与获得苹果设计奖的《Crossy Road》相同的理念，不会以任何方式影响玩家，例如游戏内荣誉。我尤其喜欢游戏中球的物理模型以及球打到篮板上时篮板的反应，接下来我们将利用 UIDynamics 的新特性，一步步打造一个简单的版本——BallSwift。
搭建篮框
篮球架可使用一个 UIView 作为篮板，几个 UIView 作为篮框的左右两边，最前面的 view 作为篮框本身（不带物理刚体）。借助之前定义的 Ellipse 类，我们可以创建游戏场景的视觉表现，代码如下：
/*
Build the hoop, setup the world appearance
*/
func buildViews() {
board = UIView(frame: CGRect(x: hoopPosition.x, y: hoopPosition.y, width: 100, height: 100))
board.backgroundColor = .white
board.layer.borderColor = UIColor(red: 0.98, green: 0.98, blue: 0.98, alpha: 1).cgColor
board.layer.borderWidth = 2
board.addSubview({
let v = UIView(frame: CGRect(x: 30, y: 43, width: 40, height: 40))
v.backgroundColor = .clear
v.layer.borderColor = UIColor(red: 0.4, green: 0.4, blue: 0.4, alpha: 1).cgColor
v.layer.borderWidth = 5
return v
}())
leftHoop = Ellipse(frame: CGRect(x: hoopPosition.x + 20, y: hoopPosition.y + 80, width: 10, height: 6))
leftHoop.backgroundColor = .clear
leftHoop.layer.cornerRadius = 3
rightHoop = Ellipse(frame: CGRect(x: hoopPosition.x + 70, y: hoopPosition.y + 80, width: 10, height: 6))
rightHoop.backgroundColor = .clear
rightHoop.layer.cornerRadius = 3
hoop = UIView(frame: CGRect(x: hoopPosition.x + 20, y: hoopPosition.y + 80, width: 60, height: 6))
hoop.backgroundColor = UIColor(red: 177.0/255.0, green: 25.0/255.0, blue: 25.0/255.0, alpha: 1)
hoop.layer.cornerRadius = 3
[board, leftHoop, rightHoop, floor, ball, hoop].forEach { self.view.addSubview($0) }
}
在上述代码中，篮框以编程方式创建在常量 CGPoint hoopPosition 上。需要注意的是，视图的顺序很重要，因为我们希望篮框位于篮球抛投点的上方。
固定篮框部件
篮框的左右臂需要具备物理圆形身体，以实现与球的自然碰撞，并通过螺栓固定在篮板和前框上。这两个部件将作为基本的 UIDynamicItem，但不直接参与碰撞。新推出的针型吸附功能正好适用于此，代码如下：
let bolts = [
CGPoint(x: hoopPosition.x + 25, y: hoopPosition.y + 85), // leftHoop -> Board
CGPoint(x: hoopPosition.x + 75, y: hoopPosition.y + 85), // rightHoop -> Board
CGPoint(x: hoopPosition.x + 25, y: hoopPosition.y + 85), // hoop -> Board (L)
CGPoint(x: hoopPosition.x + 75, y: hoopPosition.y + 85) // hoop -> Board (R)
]
zip([leftHoop, rightHoop, hoop, hoop], offsets).forEach { (item, offset) in
animator?.addBehavior(UIAttachmentBehavior.pinAttachment(with: item, attachedTo: board, attachmentAnchor: offset))
}
通过上述代码，实现了以下固定效果：
- 左臂用螺栓固定在篮板的左侧。
- 右臂用螺栓固定在篮板右侧。
- 篮框用螺栓固定在篮板的左侧。
接下来，我们需要将篮板悬挂起来，使其在球碰撞时能够转动，就像《Ball King》游戏中一样：
// Set the density of the hoop, and fix its angle
// Hang the hoop
animator?.addBehavior {
let attachment = UIAttachmentBehavior(item: board, attachedToAnchor: CGPoint(x: hoopPosition.x, y: hoopPosition.y))
attachment.length = 2
attachment.damping = 5
return attachment
}()
animator?.addBehavior {
let behavior = UIDynamicItemBehavior(items: [leftHoop, rightHoop])
behavior.density = 10
behavior.allowsRotation = false
return behavior
}()
// Block the board rotation
animator?.addBehavior {
let behavior = UIDynamicItemBehavior(items: [board])
behavior.allowsRotation = false
return behavior
}()
创建篮球
篮球可使用一个圆形的自定义 UIImageView 子类视图，类似于 Ellipse 类。然后将球作为普通的 UIImageView 实例化，并设置其物理属性：
let ball: Ball = {
let ball = Ball(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: 28, height: 28))
ball.image = UIImage(named: "ball")
return ball
}()
// Set the elasticity and density of the ball
animator?.addBehavior {
let behavior = UIDynamicItemBehavior(items: [ball])
behavior.elasticity = 1
behavior.density = 3
behavior.action = {
if !self.ball.frame.intersects(self.view.frame) {
self.setupBehaviors()
self.ball.center = CGPoint(x: 40, y: self.view.frame.size.height - 100)
}
}
return behavior
}()
在上述代码中，我们设置了球的弹性大小（碰撞后反弹的幅度）、密度（可看作重量），并添加了当球超出弹跳范围时重置游戏状态的事件。
添加碰撞和重力效果
使用 UIDynamicItemBehavior 的 anchored 属性，我们可以创建一个坚固的地板：
// Anchor the floor
animator?.addBehavior {
let behavior = UIDynamicItemBehavior(items: [floor])
behavior.anchored = true
return behavior
}()
最后，添加重力和碰撞事件：
animator?.addBehavior(UICollisionBehavior(items: [leftHoop, rightHoop, floor, ball]))
animator?.addBehavior(UIGravityBehavior(items: [ball]))
为了让球运动起来，我们可以在球上施加一个瞬发力，通过手指划过屏幕来实现：
let push = UIPushBehavior(items: [ball], mode: .instantaneous)
push.angle = -1.35
push.magnitude = 1.56
animator?.addBehavior(push)
至此，游戏搭建完成。尽管场景边缘的绘制可能不够精美，但搭建过程十分有趣。