UIDynamic物理引擎

iOS开发拓展篇—UIDynamic(简单介绍)

一、简单介绍

1.什么是UIDynamic

UIDynamic是从iOS 7开始引入的一种新技术，隶属于UIKit框架

可以认为是一种物理引擎，能模拟和仿真现实生活中的物理现象

如：重力、弹性碰撞等现象

2.物理引擎的价值

广泛用于游戏开发，经典成功案例是“愤怒的小鸟”

让开发人员可以在远离物理学公式的情况下，实现炫酷的物理仿真效果

提高了游戏开发效率，产生更多优秀好玩的物理仿真游戏

3.知名的2D物理引擎

Box2d

Chipmunk

二、使用步骤

要想使用UIDynamic来实现物理仿真效果，大致的步骤如下

（1）创建一个物理仿真器（顺便设置仿真范围）

（2）创建相应的物理仿真行为（顺便添加物理仿真元素）

（3）将物理仿真行为添加到物理仿真器中  开始仿真

三、相关说明

1.三个概念

（1）谁要进行物理仿真？

　　物理仿真元素（Dynamic Item）

（2）执行怎样的物理仿真效果？怎样的动画效果？

　　物理仿真行为（Dynamic Behavior） 

（3）让物理仿真元素执行具体的物理仿真行为

　　物理仿真器（Dynamic Animator）

2.物理仿真元素

注意：

不是任何对象都能做物理仿真元素

不是任何对象都能进行物理仿真

物理仿真元素要素：

任何遵守了UIDynamicItem协议的对象

UIView默认已经遵守了UIDynamicItem协议，因此任何UI控件都能做物理仿真

UICollectionViewLayoutAttributes类默认也遵守UIDynamicItem协议

3.物理仿真行为

（1）UIDynamic提供了以下几种物理仿真行为

UIGravityBehavior：重力行为

UICollisionBehavior：碰撞行为

UISnapBehavior：捕捉行为

UIPushBehavior：推动行为

UIAttachmentBehavior：附着行为

UIDynamicItemBehavior：动力元素行为

（2）物理仿真行为须知

上述所有物理仿真行为都继承自UIDynamicBehavior

所有的UIDynamicBehavior都可以独立进行

组合使用多种行为时，可以实现一些比较复杂的效果

4.物理仿真器

（1）物理仿真器须知

它可以让物理仿真元素执行物理仿真行为

它是UIDynamicAnimator类型的对象

（2）UIDynamicAnimator的初始化

- (instancetype)initWithReferenceView:(UIView *)view;

view参数：是一个参照视图，表示物理仿真的范围

5.物理仿真器的说明

（1）UIDynamicAnimator的常见方法

　　- (void)addBehavior:(UIDynamicBehavior *)behavior;  　　//添加1个物理仿真行为

　　- (void)removeBehavior:(UIDynamicBehavior *)behavior;　　//移除1个物理仿真行为

　　- (void)removeAllBehaviors;  　　//移除之前添加过的所有物理仿真行为

（2）UIDynamicAnimator的常见属性

　　@property (nonatomic, readonly) UIView* referenceView;  //参照视图 

　　@property (nonatomic, readonly, copy) NSArray* behaviors;//添加到物理仿真器中的所有物理仿真行为

　　@property (nonatomic, readonly, getter = isRunning) BOOL running;//是否正在进行物理仿真

　　@property (nonatomic, assign) id <UIDynamicAnimatorDelegate> delegate;//代理对象（能监听物理仿真器的仿真过程，比如开始和结束）

 

iOS开发拓展篇—UIDynamic(重力行为+碰撞检测)

一、重力行为

说明：给定重力方向、加速度，让物体朝着重力方向掉落

1.方法

（1）UIGravityBehavior的初始化

　　- (instancetype)initWithItems:(NSArray *)items;

　　　　item参数 ：里面存放着物理仿真元素

（2）UIGravityBehavior常见方法

　　- (void)addItem:(id <UIDynamicItem>)item;

　　　　添加1个物理仿真元素

　　- (void)removeItem:(id <UIDynamicItem>)item;

　　　　移除1个物理仿真元素

2.UIGravityBehavior常见属性

@property (nonatomic, readonly, copy) NSArray* items;

　　添加到重力行为中的所有物理仿真元素

@property (readwrite, nonatomic) CGVector gravityDirection;

　　重力方向（是一个二维向量）

@property (readwrite, nonatomic) CGFloat angle;

　　重力方向（是一个角度，以x轴正方向为0°，顺时针正数，逆时针负数）

@property (readwrite, nonatomic) CGFloat magnitude;

　　量级（用来控制加速度，1.0代表加速度是1000 points /second²）

二、碰撞行为

1.简介

说明：可以让物体之间实现碰撞效果

　　可以通过添加边界（boundary），让物理碰撞局限在某个空间中

2.UICollisionBehavior边界相关的方法

- (void)addBoundaryWithIdentifier:(id <NSCopying>)identifier forPath:(UIBezierPath*)bezierPath;

- (void)addBoundaryWithIdentifier:(id <NSCopying>)identifier fromPoint:(CGPoint)p1 toPoint:(CGPoint)p2;

- (UIBezierPath*)boundaryWithIdentifier:(id <NSCopying>)identifier;

- (void)removeBoundaryWithIdentifier:(id <NSCopying>)identifier;

@property (nonatomic, readonly, copy) NSArray* boundaryIdentifiers;

- (void)removeAllBoundaries;

3.UICollisionBehavior常见用法

@property (nonatomic, readwrite) BOOL translatesReferenceBoundsIntoBoundary;

　　是否以参照视图的bounds为边界

- (void)setTranslatesReferenceBoundsIntoBoundaryWithInsets:(UIEdgeInsets)insets;

　　设置参照视图的bounds为边界，并且设置内边距

@property (nonatomic, readwrite) UICollisionBehaviorMode collisionMode;

　　碰撞模式（分为3种，元素碰撞、边界碰撞、全体碰撞）

@property (nonatomic, assign, readwrite) id <UICollisionBehaviorDelegate> collisionDelegate;

　　代理对象（可以监听元素的碰撞过程）

三、代码示例

在storyboard中拖拽几个控件，用于测试。

　　

测试代码：

YYViewController.m文件　　

  1 //
  2 //  YYViewController.m
  3 //  12-重力行为和碰撞行为
  4 //
  5 //  Created by apple on 14-8-6.
  6 //  Copyright (c) 2014年 yangyong. All rights reserved.
  7 //
  8 
  9 #import "YYViewController.h"
 10 
 11 @interface YYViewController ()
 12 @property (weak, nonatomic) IBOutlet UIView *redView;
 13 
 14 @property (weak, nonatomic) IBOutlet UIProgressView *block1;
 15 @property (weak, nonatomic) IBOutlet UISegmentedControl *block2;
 16 
 17 @property(nonatomic,strong)UIDynamicAnimator *animator;
 18 @end
 19 
 20 @implementation YYViewController
 21 -(UIDynamicAnimator *)animator
 22 {
 23     if (_animator==nil) {
 24         //创建物理仿真器（ReferenceView:参照视图，设置仿真范围）
 25         self.animator=[[UIDynamicAnimator alloc]initWithReferenceView:self.view];
 26     }
 27     return _animator;
 28 }
 29 - (void)viewDidLoad
 30 {
 31     [super viewDidLoad];
 32     
 33     //设置红色view的角度
 34     self.redView.transform=CGAffineTransformMakeRotation(M_PI_4);
 35 }
 36 
 37 -(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
 38 {
 39     //1.重力行为
 40 //    [self testGravity];
 41     //2.重力行为+碰撞检测
 42 //    [self testGravityAndCollsion];
 43     //3.测试重力的一些属性
 44     [self testGravityAndCollsion2];
 45     //用2根线作为边界
 46 //    [self testGravityAndCollision3];
 47     //4.用圆作为边界
 48 //    [self testGravityAndCollision4];
 49 }
 50 
 51 /**
 52  *  重力行为
 53  */
 54 -(void)testGravity
 55 {
 56     //1.创建仿真行为（进行怎样的仿真效果？）
 57     //重力行为
 58     UIGravityBehavior *gravity=[[UIGravityBehavior alloc]init];
 59     //2.添加物理仿真元素
 60     [gravity addItem:self.redView];
 61     //3.执行仿真，让物理仿真元素执行仿真行为
 62     [self.animator addBehavior:gravity];
 63 }
 64 /**
 65  *  重力行为+碰撞检测
 66  */
 67 -(void)testGravityAndCollsion
 68 {
 69     //1.重力行为
 70     UIGravityBehavior *gravity=[[UIGravityBehavior alloc]init];
 71     [gravity addItem:self.redView];
 72     
 73     //2碰撞检测行为
 74     UICollisionBehavior *collision=[[UICollisionBehavior alloc]init];
 75     [collision addItem:self.redView];
 76     [collision addItem:self.block1];
 77     [collision addItem:self.block2];
 78     
 79     //让参照视图的边框成为碰撞检测的边界
 80     collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary=YES;
 81     
 82     //3.执行仿真
 83     [self.animator addBehavior:gravity];
 84     [self.animator addBehavior:collision];
 85 }
 86 
 87 /**
 88  *  测试重力行为的属性
 89  */
 90 -(void)testGravityAndCollsion2
 91 {
 92     //1.重力行为
 93     UIGravityBehavior *gravity=[[UIGravityBehavior alloc]init];
 94     //（1）设置重力的方向（是一个角度）
 95 //    gravity.angle=(M_PI_2-M_PI_4);
 96     //（2）设置重力的加速度,重力的加速度越大，碰撞就越厉害
 97     gravity.magnitude=100;
 98     //（3）设置重力的方向（是一个二维向量）
 99     gravity.gravityDirection=CGVectorMake(0, 1);
100     [gravity addItem:self.redView];
101     
102     //2碰撞检测行为
103     UICollisionBehavior *collision=[[UICollisionBehavior alloc]init];
104     [collision addItem:self.redView];
105     [collision addItem:self.block1];
106     [collision addItem:self.block2];
107     
108     //让参照视图的边框成为碰撞检测的边界
109     collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary=YES;
110     
111     //3.执行仿真
112     [self.animator addBehavior:gravity];
113     [self.animator addBehavior:collision];
114     
115 }
116 
117 /**
118  *  用圆作为边界
119  */
120 - (void)testGravityAndCollision4
121 {
122     // 1.重力行为
123     UIGravityBehavior *gravity = [[UIGravityBehavior alloc] init];
124     [gravity addItem:self.redView];
125     
126     // 2.碰撞检测行为
127     UICollisionBehavior *collision = [[UICollisionBehavior alloc] init];
128     [collision addItem:self.redView];
129     
130     // 添加一个椭圆为碰撞边界
131     UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, 320, 320)];
132     [collision addBoundaryWithIdentifier:@"circle" forPath:path];
133     
134     // 3.开始仿真
135     [self.animator addBehavior:gravity];
136     [self.animator addBehavior:collision];
137 }
138 
139 /**
140  *  用2根线作为边界
141  */
142 - (void)testGravityAndCollision3
143 {
144     // 1.重力行为
145     UIGravityBehavior *gravity = [[UIGravityBehavior alloc] init];
146     [gravity addItem:self.redView];
147     
148     // 2.碰撞检测行为
149     UICollisionBehavior *collision = [[UICollisionBehavior alloc] init];
150     [collision addItem:self.redView];
151     CGPoint startP = CGPointMake(0, 160);
152     CGPoint endP = CGPointMake(320, 400);
153     [collision addBoundaryWithIdentifier:@"line1" fromPoint:startP toPoint:endP];
154     CGPoint startP1 = CGPointMake(320, 0);
155     [collision addBoundaryWithIdentifier:@"line2" fromPoint:startP1 toPoint:endP];
156 //    collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = YES;
157     
158     // 3.开始仿真
159     [self.animator addBehavior:gravity];
160     [self.animator addBehavior:collision];
161 }
162 @end

一些测试效果：

　　

代码补充说明：

（1）加速度

速度：point/s

加速度：point/s²

12 * 加速度 * t²

  　gravity.magnitude = 1000; // 重力加速度越大，碰撞越厉害    

（2）重力的方向

　　坐标如下：

　　

重力方向（二维向量）

说明：给定坐标平面内的一个点。然后用原点（0，0）来连接它，就构成了一个向量。

注意：在IOS中以左上角为坐标原点，向右x增加，向下Y越大。

　　　　

1     //（3）设置重力的方向（是一个二维向量）
2     gravity.gravityDirection=CGVectorMake(-1, 1);

重力方向为左下角（西南）方向

（3）碰撞检测行为

1  UICollisionBehavior *collision = [[UICollisionBehavior alloc] init];
2     [collision addItem:self.redView];
3     CGPoint startP = CGPointMake(0, 160);
4     CGPoint endP = CGPointMake(320, 400);
5     [collision addBoundaryWithIdentifier:@"line1" fromPoint:startP toPoint:endP];
6     CGPoint startP1 = CGPointMake(320, 0);
7     [collision addBoundaryWithIdentifier:@"line2" fromPoint:startP1 toPoint:endP];

注意：标识符不能写空。可以写字符串，因为需要标识符需要遵守NSCopying协议，而字符串满足要求。

（4）贝赛尔曲线

　　

提示：这里的path是一个圆，设置宽高不一样，那么得出来的就是一个椭圆。

 

 

iOS开发拓展篇—UIDynamic(捕捉行为)

一、简介

可以让物体迅速冲到某个位置（捕捉位置），捕捉到位置之后会带有一定的震动

UISnapBehavior的初始化

　　- (instancetype)initWithItem:(id <UIDynamicItem>)item snapToPoint:(CGPoint)point;

UISnapBehavior常见属性

　　@property (nonatomic, assign) CGFloat damping;

　　用于减幅、减震（取值范围是0.0 ~ 1.0，值越大，震动幅度越小）

UISnapBehavior使用注意

　　如果要进行连续的捕捉行为，需要先把前面的捕捉行为从物理仿真器中移除

二、代码说明

在storyboard中放一个view控件，作为演示用的仿真元素。

代码如下：

 1 //
 2 //  YYViewController.m
 3 //  13-捕捉行为
 4 //
 5 //  Created by apple on 14-8-8.
 6 //  Copyright (c) 2014年 yangyong. All rights reserved.
 7 //
 8 
 9 #import "YYViewController.h"
10 
11 @interface YYViewController ()
12 @property (weak, nonatomic) IBOutlet UIView *blueView;
13 @property(nonatomic,strong)UIDynamicAnimator *animator;
14 @end
15 
16 @implementation YYViewController
17 
18 -(UIDynamicAnimator *)animator
19 {
20     if (_animator==nil) {
21         //创建物理仿真器，设置仿真范围，ReferenceView为参照视图
22         _animator=[[UIDynamicAnimator alloc]initWithReferenceView:self.view];
23     }
24     return _animator;
25 }
26 - (void)viewDidLoad
27 {
28     [super viewDidLoad];
29 }
30 -(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
31 {
32     //获取一个触摸点
33     UITouch *touch=[touches anyObject];
34     CGPoint point=[touch locationInView:touch.view];
35     
36     //1.创建捕捉行为
37     //需要传入两个参数：一个物理仿真元素，一个捕捉点
38     UISnapBehavior *snap=[[UISnapBehavior alloc]initWithItem:self.blueView snapToPoint:point];
39     //设置防震系数（0~1，数值越大，震动的幅度越小）
40     snap.damping=arc4random_uniform(10)/10.0;
41     
42     //2.执行捕捉行为
43     //注意：这个控件只能用在一个仿真行为上，如果要拥有持续的仿真行为，那么需要把之前的所有仿真行为删除
44     //删除之前的所有仿真行为
45     [self.animator removeAllBehaviors];
46     [self.animator addBehavior:snap];
47 }
48 
49 @end