Core Animation Basics
Core Animation 为你的 app 提供视图和其他视觉元素的一般动画创建。Core Animation 并不是替代你 app 的视图，它是一种集成在视图中为视图内容提供更好性能和支持的动画技术。它通过缓存视图内容到位图实现，可以直接地被图形硬件操作。有时这种缓存行为需要你多次考虑怎么呈现和管理你 app 的内容，但是多数时候你使用 Core Animation 并不需要知道这种缓存技术。除了缓存视图内容，Core Animation也定义一种方式来明确任意的视图内容，并集成此内容到你的视图中和其他的一起表现动画。
你用 Core Animation 把 app 视图和可视对象的变化用动画的形式表现出来，大多数都是通过修改视图的属性，比如，你可能使用 Core Animation 更新视图的position，size或者 opacity。Core Animation 根据你指定的属性值和现有值的不同形成动画。你不需要想卡通动画那样每秒60次的替换视图内容，只需要在屏幕中移动视图、淡入淡出视图内容，应用任意的图形形态到视图，或者改变视图的可视属性。
Layers Provide the Basic for Drawing and Animations
Layer 对象 是在3D空间中组织成的2D界面，是Core Animation 的核心。像视图一样，layer 管理着几何、内容和界面的可视属性之类的信息。不同于视图的地方是它并不定义自己的形态。一个 Layer 仅仅管理围绕着位图的状态信息。位图本身既可以是视图的最终绘制形态，也可以是一张你指定的图片。因此，你在 app 中使用的核心 layer 主要管理的是数据，可以当做数据模型。这一点需要谨记，它会影响到动画的效果。
The Layer-Based Drawing Model
在你的 app 中，大部分的 layer 并不做实际的绘制，只捕捉 app 提供的内容并缓存它们到位图中，此位图有时被作为 backing store 。缓存到位图之后修改 layer 的属性，实际修改的都是 layer 对象相关的状态信息。当 layer 的属性值变更触发动画时，Core Animation 传递 layer 的位图和状态信息给图形卡，图形卡根据状态信息渲染位图，如图 1-1 。用硬件渲染位图比在软件中快很多。
图 1-1 How Core Animation draws content
由于是直接操作静态的位图，layer-based 的绘制技术完全不同于 view-based 的绘制技术。view-based 绘制，是视图改变后调用自身的方法 drawRect: 根据新的参数重绘，这种方式会降低性能，因为重绘的动作是通过 CPU 计算后在主线程上完成的。Core Animation 通过图形卡操作缓存的位图分担了CPU的负担来完成形似或相同的效果。
尽管 Core Animation 尽可能的使用缓存内容，你的 app 还是得提供内容的初始化和一次次的更新。 这一章节中会详细地描述怎么为你的 app 提供 layer 内容对象。
Layer-Based 动画
layer 对象的数据和状态信息从屏幕的内容呈现中解耦出来。这种解耦为 Core Animation 提供了一种方式插入到自身，并以动画的形式展现状态值的变更。例如，修改 layer 的position 属性会导致 Core Animation 把 layer 从当前位置移动到新的位置。其他属性的修改也会产生类似的动画。图 1-2 展示了几种你可以在 layer 中表现的动画类型。在 中列出了可以触发动画的 layer 属性。
Figure 1-2 Examples of animations you can perform on layers
在一次动画期间，Core Animation 在硬件上为你绘制了所有的图形框架。你所需要做的只是明确动画的起始点。同样地你也可以可以根据需要自定义动画的参数和时间，如果你没有自定义这些参数和时间，Core Animation 会提供合适的缺省值。
怎么初始化、配置动画参数的信息，详见 。
Layer Objects Define Their Own Geometry
layer的其中一项工作就是根据其内容管理视觉几何图形。可视几何图形包括各种信息，诸如内容的 bounds、在屏幕上的 position，以及layer是否已经发生旋转、缩放、变形。像视图一样，layer 也有可以用来定位和展现内容的 frame、bounds。layer 也有一些视图不具有的属性，像定义操作发生点的 anchor point。一些列举 layer 几何图形的方面是明显不同于视图的。
Layers Use Two Types of Coordinate Systems
layer 利用 point-based coordinate systmes(基于点的坐标系统)和unit coordinate systems(单元坐标系统)明确内容的放置。坐标系统的使用依据被传递的信息类型。Point-based 坐标在有明确的屏幕坐标值或被明确地关联到另个一 layer 时使用，例如 layer 的 position 属性。Unit 坐标在属性值和屏幕坐标无关联但和其他有关联时使用，例如，layer 的 anchorPoint 坐标，它指出了一个和 layer 自身的bounds关联且可以修改的点。
point-based 坐标大多数时候通过 layer 的 bounds 和 position 属性明确 layer 的 size 和 position。bounds 定义了 layer 的坐标系统，包含 layer 在屏幕上的尺寸。position 属性定义了layer相对于父层坐标系统的定位。尽管 layer 有 frame 属性，其实 frame 源于 bounds 和 position 两个属性，使用的频次不高。
layer 的 bounds 和 frame 方向和平台的默认方向相匹配。图 1-3 展示了bounds 和 frame 在 ios 和 os x上的默认方向。ios中，bounds的原点方向默认在 layer 左上角，而 os x 中默认在左下角。如果你在 ios 和 os x 之间共享 Core Animation 的相关代码，需要注意两个平台的这点差异。
Figure 1- 3 The default layer geometries for iOS and OS X
在图 1-3 中需要注意一点，position 属性被定位在 layer 的正中间，这个属性值的明显变化是众多基于 layer 的 属性值之一。锚点代表确定的坐标原点的点，在 中有详细的概述。
锚点是众多使用 unit 坐标系统来确定属性值的属性之一。在 layer 的 size 属性改变时会影响一些属性的改变，unit 坐标系统在Core Animation 中就是用来代表这些属性的。你可以认为 unit 坐标就是可能值的具体百分比。在 unit 坐标控件中每一个坐标的范围是 0.0~1.0 。例如，在 x 轴方向上，左边距的坐标是 0.0，右边距则是 1.0 。在 y 轴方向上，unit 坐标值的变化取决于平台，如果 1-4 所示。
Figure 1-4 The default unit coordinate system for iOS and OS X
注意：在 OS X 10.8之前，geometryFlipped 属性可以在需要的时候修改 y 轴的默认方向。当 layer 包含翻转变化时layer就需要这个属性来修改方向。例如，如果父视图使用了翻转变形，它的子视图（他们相关的layer）将常常被倒置，在这时 设置子视图们的 geometryFlipped 属性为 YES 将是组简单的解决方式。OS X 10.8 和之后的系统中，AppKit 为你管理这个属性。对于 iOS 应用，最好不要使用这个属性。
所有的坐标值，无论是坐标点还是 unit 坐标都是浮点数。浮点数的使用可以指出可能介于正常的坐标值之间位置的精确值，而且还很方便，尤其是打印时或者绘制一个点代表多个像素的 Retina 显示时。浮点数的使用可以让你忽略对设备展示的依赖，仅仅需要指出你想要的精度值即可。
Anchor Points Affect Geometric Manipulations
你可以用 layer 的 achorPoint 属性来操控 layer 的集合形状。最值得注意的是锚点的改变会影响到 position 或 transform 属性的操作。position 属性总是依赖于layer 的锚点来明确，而任何你应用的变形也取决于相关的锚点。
图 1-5 说明了锚点从默认值改变为另一值时对 layer 的position 属性的影响，尽管 layer 没有在父层的 bounds 中并没有移动，从 layer 的中心移动锚点纸 layer 的 bounds 原点改变了 position 属性值。
图 1-5 How the anchor point affects the layer's position property
图 1-6 展示了原点的变化怎样影响应用在 layer 上的变形。当你在 layer 上应用旋转变形时，旋转是以锚点为中心。因为锚点默认被设置在 layer 的中间，此时可以产生你所期望的旋转形态，然而更改了毛点后，旋转的结果就不同了。
图 1-6 How the anchor point affects layer transformations
Layers Can Be Manipulated in Three Dimensions
每一个 layer 都有两个 transform 矩阵，你可以用来操控 layer 和它的内容。CALayer 的 transform 属性指出了你想应用在 layer 和它内嵌的子 layer形态。一般在你想修改 layer 自身时用这个属性。例如，你可以用此属性等比例缩放或旋转 layer 或 改变 暂时性地改变 position。sublayerTransform 属性定义了额外的变形，仅仅用在子 layer 中，常常用来往图形内容中单独添加可见视觉现象。
Transform 依靠数值矩阵的多个坐标值获得新的坐标集，此做标记代表原点变形后的版本。Core Animation 的值可以在三维中指出，所以每个坐标点有四个值，可以用 4x4的矩阵标示，如图 1-7 。图形中的 transform 对应 CATransform3D 类型。幸运的是你不用直接修改这个结构的字段来形成一个变形，Core Animation提供综合的方法集来创建 scale， translation和 rotation 矩阵，而且可以做矩阵比较。另外关于方法操作变形，Core Animation 用键值对的编码，支持直接用键值改变变形。你可以修改的键列表，详见 。
图 1-7 Converting a coordinate using matrix math
图 1-8 显示了一般变形中你会用到的矩阵配置。身份坐标值和其他坐标值的乘积返回的还是同样的坐标。其他的变形中坐标怎么被修改完全依赖矩阵元素的改变。例如，沿着X轴移动，你只需要为矩阵中的 tx 元素提供一个非零的数值，把 ty 和 tz 的值设为 0 即可。再比如旋转，你提供旋转角度的正弦、余弦值就行了。
图 1-8 Matrix configurations for common transformations
你可以创建和操作变形的相关方法，详见
Layer Trees Reflect Different Aspects of the Animation State
一个 app 在使用 Core Animation 时有三个 layer 对象集。当 app 的内容在屏幕显示时每一 layer 对象集都扮演着不同的角色：
- layer 模型树对象（或简称 layer 树）是你的 app 中交互最多的。其中的对象属于模型对象，用来储存动画相关的目标值。在你改变一个 layer 的属性时使用的就是这些对象。
- presentation 树对象包含的是动画在执行中的状态值。其中的目标值代表的时当前动画在屏幕上呈现的当前值。你可以用这些对象读取当前动画值但是别修改。
- render 树对象是 Core Animation 私有的，专门变现实际的动画。
每一个 layer 对象集在 app 中都是像视图一样以层次结构组织起来的。事实上在 app 的所有视图中，有效的 layer 在初始时是何视图的层次机构相匹配的。app 可以根据需求添加额外的 layer 对象到已有的 layer 层次中（layer 和 view 是不相关的），当对一个视图的最顶层不需要的内容就行性能优化时你可能会用到。图 1-9 展示了 layer 在一个简单 ios app 中的分解。示例中的 window 包含内容视图，内容视图包含一个 button 视图和两个单独的 layer 对象，每一个视图都有相关的 layer 对象，它们一起构成了 layer 的层次。
图 1-9 Layers associated with a window
如图 1-10，对于每一个 layer 树的对象，presentation 和 render 树对象是一一对应的。正如之前提到的，app 主要用 layer 树中的对象工作，有时会访问 presentation 树的对象。使用 layer 树的对象 presentationLayer 可以获得 presentation 树相关的对象。当动画进行时你可能会想获得属性的相关值，访问这个对象即可。
图 1-10 The layer trees for a window
重要提示：你只能在动画进行时访问 presentation 树的对象。在动画的进行过程中，presentation 树包含 layer 显示在屏幕上那一瞬间的各种值。这种行为和 layer 树相比是完全不同的，layer 树总是反应你代码的最终值，也就是动画最终的状态。
The Relationship Between Layers and Views
layer 并不是你 app 中视图的替代，你不能在一个单独的 layer 对象上构建一个可视界面。Layer 可以为你的视图提供基础设施。最明确的一点就是 layer 可以提高视图内容的绘制和动画的效率和框架率。但是还有一些其它的 layer 完不成，不能处理事件，绘制内容，成为响应链的一环，或者其它的一些事情。因此每一个 app 必须要有一个或多个视图来处理这类的交互。
在 iOS 中，每一个视图都是构建在一个相关的 layer 对象之上，在 OS X 中需要你手动决定哪个视图应该有 layer。在 OS X v10.8 及之后的版本中，为所有视图添加 layer 是比较合情理的，但是这也不是必须的，你仍然可以为那些不合理的视图内容禁用 layer。Layer 的使用确实会增加 app 的内存使用，但是它的使用利大于弊，所以在禁用 layer 时最好测试一下 app 的性能。
当你开启 layer 对一个视图的支持时，此视图就被作为一个 layer-backed 视图。在 layer-backed 视图中，系统负责创建视图之下的 layer，保持视图和 layer 之间的同步。所有的 iOS 视图都是 layer-backed 视图，OS X 大部分视图是。但是在 OS X 中你可以创建一个 layer-hosting 视图，一个你为其提供 layer 对象的视图。关于 layer-hosting 视图，AppKit 提供了 layer 方便的管理方式，不用在视图的响应变换时修改它。
注意：对于 layer-backed 视图，强烈建议你尽可能的管理视图而不是它的 layer。在 iOS 中，视图仅仅是对 layer object的封装，因此你对 layer 的操作一般都会正常运行。但是无论是 ios 还是 os x，都出现过用修改 layer 代替视图修改时发生错误的状况。本文档会尽可能的指出这些误区。
尽管 layer 和视图有关联，你仍然可以创建一个和视图不相关的 layer 对象。你可以把这个单独的 layer 对象嵌入到其他的 layer 对象中，然后把他们和一个视图相关联。在性能优化时一般会采用此方法。例如，如果你想在多个地方使用同一张图片，你可以只加载一次这张图片，把它和几个单独的 layer 对象相关联，然后把他们加入到 layer 树中，那么每个 layer 都会引用它，而不是重新 copy 到内存中。
怎么在 app 中为视图启用 layer，详见 。关于怎么创建 layer 对象层和其他的提示，详见 。