最全的iOS物理引擎demo

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概述

最全的iOS物理引擎demo，实现重力、碰撞、推力、摆动、碰撞+重力、重力弹跳、仿摩拜单车贴纸效果、防iMessage滚动效果、防百度外卖首页重力感应等效果！

详细

代码下载：http://www.demodashi.com/demo/11021.html

一、准备工作

1、需要Xcode8+iOS8的运行环境

2、本例子实现重力、碰撞、推力、摆动、碰撞+重力、重力弹跳、仿摩拜单车贴纸效果、防iMessage滚动效果、防百度外卖首页重力感应效果等功能！

二、程序实现

1、这是此demo的文件结构

文件夹说明：

Base：存放控制器的基类和单个效果的控制器
Group：存放组合效果的控制器
Other：存放一些其他文件，如需要用到的自定义cell和CollectionViewLayout

图片中箭头所指的文件ViewController.m是此项目首页控制器。

2、iOS物理引擎UIDynamic是在iOS7引入的一项新技术，隶属于UIKit框架，可以让制作物理动画更简单；
主要步骤：
（1）、创建一个物理仿真器，设置作用的视图；
（2）、创建物理仿真行为，并且添加元素；
（3）、将仿真行为添加到仿真器内，开始执行；

3、所有物理行为的对象下载BaseViewController中，如图：

/**
运动管理对象
*/
@property (nonatomic, strong) CMMotionManager *motionManager;/**
物理仿真器(相当于一个存放运动行为的容器)
*/
@property (nonatomic, strong) UIDynamicAnimator *animator;/**
重力行为
*/
@property (nonatomic, strong) UIGravityBehavior *gravity;/**
碰撞行为
*/
@property (nonatomic, strong) UICollisionBehavior *collision;/**
吸附行为
*/
@property (nonatomic, strong) UIAttachmentBehavior *attach;/**
迅猛移动弹跳摆动行为
*/
@property (nonatomic, strong) UISnapBehavior *snap;/**
推动行为
*/
@property (nonatomic, strong) UIPushBehavior *push;/**
物体属性，如密度、弹性系数、摩擦系数、阻力、转动阻力等
*/
@property (nonatomic, strong) UIDynamicItemBehavior *dynamicItem;

然后将这些对象在BaseViewController.m中懒加载初始化，其他控制器均需要继承这个控制器，以便需要用到这些对象的地方直接加载：

#pragma mark - lazy
- (UILabel *)descLabel
{
if (!_descLabel) {
_descLabel = [[UILabel alloc] init];
[self.view addSubview:_descLabel];
_descLabel.textColor = [UIColor lightGrayColor];
}
return _descLabel;
}- (NSMutableArray *)pointViews
{
if (!_pointViews) {
_pointViews = [NSMutableArray array];
}
return _pointViews;
}- (UIDynamicAnimator *)animator
{
if (!_animator) {
_animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithReferenceView:self.view];
}
return _animator;
}- (UIGravityBehavior *)gravity
{
if (!_gravity ) {
_gravity = [[UIGravityBehavior alloc] init];
[self.animator addBehavior:_gravity];
}
return _gravity;
}- (UICollisionBehavior *)collision
{
if (!_collision) {
_collision = [[UICollisionBehavior alloc] init];
[self.animator addBehavior:_collision];
_collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = YES;
}
return _collision;
}/*
- (UIAttachmentBehavior *)attach
{
if (!_attach) {
_attach = [[UIAttachmentBehavior alloc] init];
_attach.damping = 0;
_attach.frequency = 0.5;
吸附类型：连接到视图View，至少需要两个动力项
_attach.attachedBehaviorType = UIAttachmentBehaviorTypeItems;
UIAttachmentBehaviorTypeAnchor 连接到锚点（只有一个动力项）
}
return _attach;
}
*/- (UIPushBehavior *)push
{
if (!_push) {
_push = [[UIPushBehavior alloc] init];
// mode : 推力模式，UIPushBehaviorModeContinuous：持续型。UIPushBehaviorModeInstantaneous：一次性推力。
// _push.mode = UIPushBehaviorModeContinuous; // 推力是否被激活，在激活状态下，物体才会受到推力效果
_push.active = YES; // 推力的大小和方向, 是一个平面向量，表示推力的力和方向
// _push.pushDirection = CGVectorMake(<#CGFloat dx#>, <#CGFloat dy#>); [self.animator addBehavior:_push];
}
return _push;
}//- (UISnapBehavior *)snap
//{
// if (!_snap) {
// _snap = [[UISnapBehavior alloc] initWithItem:nil snapToPoint:CGPointZero];
// // 设置item要在哪个点上震动
// _snap.snapPoint = CGPointZero;
// // 减震系数,弹性的迅猛度，范围在0.0~1.0,默认值为0.5
// _snap.damping = 0.5;
// }
// return _snap;
//}- (UIDynamicItemBehavior *)dynamicItem
{
if (!_dynamicItem) {
_dynamicItem = [[UIDynamicItemBehavior alloc] init];
[self.animator addBehavior:_dynamicItem];
// 弹力, 通常0~1之间
_dynamicItem.elasticity = 1;
// 摩擦力，0表示完全光滑无摩擦
// _dynamicItem.friction = 0;
// 密度，一个 100x100 points（1 point 在 retina 屏幕上等于2像素，在普通屏幕上为1像素。）大小的物体，密度1.0，在上面施加 1.0 的力，会产生 100 point/平方秒的加速度。
// _dynamicItem.density = 1;
// 线性阻力，物体在移动过程中受到的阻力大小
// _dynamicItem.resistance = 1;
// 旋转阻力，物体旋转过程中的阻力大小
// _dynamicItem.angularResistance = 1;
// 是否允许旋转
// _dynamicItem.allowsRotation = YES;
}
return _dynamicItem;
}- (CMMotionManager *)motionManager {
if (!_motionManager) {
_motionManager = [[CMMotionManager alloc] init]; // 设备状态更新帧率
_motionManager.deviceMotionUpdateInterval = 0.01;
}
return _motionManager;
}

1、重力行为非常简单，只需要把需要设置重力效果的view添加到重力行为对象UIGravityBehavior中即可：

UIView *view = [self getLeadingActorView:(CGRect){point, 50, 50} backgroundColor:[UIColor redColor]];
[self.view addSubview:view];
[self.gravity addItem:view];

2、碰撞行为，和重力效果一样，把需要设置碰撞行为的view添加到碰撞行为对象UICollisionBehavior中即可：

// 创建View
UIView *view = [self getLeadingActorView:[frames[i] CGRectValue] backgroundColor:[self randomColor]];
[self.view addSubview:view]; // 添加碰撞效果
[self.collision addItem:view];

3、吸附效果，一个view想要拥有吸附效果，除了需要设置吸附行为外，还有一个锚点的概念，通俗点讲就是，这个view以后会吸附在这个点上，通过改变这个点的位置，这个view也在跟着锚点不断移动：

self.attach = [[UIAttachmentBehavior alloc] initWithItem:self.squareView offsetFromCenter:UIOffsetZero attachedToAnchor:self.anchorView.center];
// anchorPoint : 类型的依赖行为的锚点，锚点与行为相关的动力动画的坐标系统有关
// items : 与吸附行为相连的动态项目，当吸附行为类型是UIAttachmentBehaviorTypeItems时有2个元素，当吸附行为类型是UIAttachmentBehaviorTypeAnchor时只有一个元素。 // 吸附行为中的两个吸附点之间的距离，通常用这个属性来调整吸附的长度，可以创建吸附行为之后调用。系统基于你创建吸附行为的方法来自动初始化这个长度
self.attach.length = 60; // 吸附行为震荡的频率
self.attach.frequency = .3;
// 描述吸附行为减弱的阻力大小
self.attach.damping = .3;
[self.animator addBehavior:self.attach];

4、推力行为，一个view添加推力后，这个view在推力的方向上就会产生一个力，从而往这个方向移动：

UIView *square = self.pointViews.firstObject;
// 创建推力行为
UIPushBehavior *push = [[UIPushBehavior alloc] initWithItems:@[square] mode:UIPushBehaviorModeInstantaneous];
CGPoint location = [touches.anyObject locationInView:self.view];
CGPoint itemCenter = square.center; // 设置推力方向
push.pushDirection = CGVectorMake((location.x - itemCenter.x) / 300, (location.y - itemCenter.y) / 300);
[self.animator addBehavior:push];

5、摆动行为：也叫捕捉行为，因为捕捉行为比较抽象，不好理解，我一般会叫摆动行为。其实效果就是在某个作用点上震动。UISnapBehavior初始化时需要设置一个点，存在一个防震系数，值越大振幅越小。如果想多次操作一个behavior可以使用removeAllBehaviors移除所有的行为在添加即可。我这里只添加了一次，然后不断改变它的作用点

// 创建一个view
UIView *view = [self getLeadingActorView:CGRectMake(20, 66, 20, 20) backgroundColor:[self randomColor]];
[self.view addSubview:view]; // 创建震动行为，snapPoint是它的作用点
self.snap = [[UISnapBehavior alloc] initWithItem:self.pointViews.firstObject snapToPoint:view.center];
[self.animator addBehavior:self.snap]; // 设置震动量，范围从0到1，默认为0.5
self.snap.damping = 1;// 移动的时候改变作用点
- (void)touchesMoved:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
// 更改作用点
[self changeSnapPoint:[touches.anyObject locationInView:self.view]];
}- (void)changeSnapPoint:(CGPoint)snapPoint
{
self.snap.snapPoint = snapPoint;
}

以上是独立效果，我们还可以稍加组合，做些组合效果，看起来会很酷～

1、重力加碰撞：

// 创建一个view
UIView *view = [self getLeadingActorView:(CGRect){point, 20 + (arc4random() % 61), 40 + (arc4random() % 41)} backgroundColor:[self randomColor]];
[self.view addSubview:view]; // 为view添加重力效果
[self.gravity addItem:view];
// 为view添加碰撞效果
[self.collision addItem:view];

2、重力加弹跳

UIView *square = [self getLeadingActorView:(CGRect){point, wh % 50, wh % 50} backgroundColor:[self randomColor]];
[self.view addSubview:square]; // 动态媒介
UIDynamicAnimator *animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithReferenceView:self.view];
[self.animators addObject:animator];
// 重力
UIGravityBehavior *gravity = [[UIGravityBehavior alloc] initWithItems:@[square]];
[animator addBehavior:gravity]; // 碰撞
UICollisionBehavior *collision = [[UICollisionBehavior alloc] initWithItems:@[square]];
collision.collisionDelegate = self;
[collision addBoundaryWithIdentifier:@"barrier" forPath:[UIBezierPath bezierPathWithRect:self.view.bounds]];
collision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = YES;
[animator addBehavior:collision]; // 动力学属性
UIDynamicItemBehavior *itemBehavior = [[UIDynamicItemBehavior alloc] initWithItems:@[square]];
itemBehavior.elasticity = 1;
[animator addBehavior:itemBehavior];

除此之外，咱们还可以模仿一些大厂利用这种技术作出的效果：

1、防摩拜单车贴纸效果

这种效果说白了就是重力加互相碰撞，然后根据监听设备倾斜方向动态改变view的重力方向实现的。

// 创建view
for (NSInteger i = 0; i < 40; i++) {
UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"MobikeTest"]];
imageView.frame = CGRectMake(100, 0, 50, 50);
imageView.layer.masksToBounds = YES;
imageView.layer.cornerRadius = 25;
[self.view addSubview:imageView]; // 添加重力效果
[self.gravity addItem:imageView];
// 碰撞效果
[self.collision addItem:imageView];
self.dynamicItem.elasticity = .7;
// 添加动力学属性
[self.dynamicItem addItem:imageView];
} // 开始监听
[self.motionManager startDeviceMotionUpdatesToQueue:NSOperationQueue.mainQueue withHandler:^(CMDeviceMotion * _Nullable motion, NSError * _Nullable error) {
// 设置重力方向
self.gravity.gravityDirection = CGVectorMake(motion.gravity.x * 3, -motion.gravity.y * 3);
}];

2、防iMessage滚动效果

另外iPhone系统应用iMessage中消息滑动的时候添加了一个动画效果，其实是利用吸附效果实现的，这个实现参考了喵神的博客，在自定义collectionViewLayout中重写prepareLayout方法并为每个item添加吸附行为，再重写shouldInvalidateLayoutForBoundsChange方法，根据滚动的位移，改变吸附行为的anchorPoint：

- (void)prepareLayout
{
[super prepareLayout]; if (!_animator) {
_animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithCollectionViewLayout:self];
CGSize contentSize = [self collectionViewContentSize];
NSArray *items = [super layoutAttributesForElementsInRect:CGRectMake(0, 0, contentSize.width, contentSize.height)];
for (UICollectionViewLayoutAttributes *item in items) {
UIAttachmentBehavior *spring = [[UIAttachmentBehavior alloc] initWithItem:item attachedToAnchor:item.center];
spring.length = 0;
spring.damping = .8;
spring.frequency = .5;
[_animator addBehavior:spring];
}
}
}- (BOOL)shouldInvalidateLayoutForBoundsChange:(CGRect)newBounds {
UIScrollView *scrollView = self.collectionView;
CGFloat scrollDeltaY = newBounds.origin.y - scrollView.bounds.origin.y;
CGFloat scrollDeltaX = newBounds.origin.x - scrollView.bounds.origin.x;
CGPoint touchLocation = [scrollView.panGestureRecognizer locationInView:scrollView];
for (UIAttachmentBehavior *spring in _animator.behaviors) {
CGPoint anchorPoint = spring.anchorPoint;
CGFloat distanceFromTouch = fabs(touchLocation.y - anchorPoint.y);
CGFloat scrollResistance = distanceFromTouch / 2000;
UICollectionViewLayoutAttributes *item = (id)[spring.items firstObject];
CGPoint center = item.center;
center.y += (scrollDeltaY > 0) ? MIN(scrollDeltaY, scrollDeltaY * scrollResistance)
: MAX(scrollDeltaY, scrollDeltaY * scrollResistance); CGFloat distanceFromTouchX = fabs(touchLocation.x - anchorPoint.x);
center.x += (scrollDeltaX > 0) ? MIN(scrollDeltaX, scrollDeltaX * distanceFromTouchX / 2000)
: MAX(scrollDeltaX, scrollDeltaX * distanceFromTouchX / 2000); item.center = center;
[_animator updateItemUsingCurrentState:item];
}
return NO;
}

3、百度外卖首页重力感应

用过百度外卖的可能都注意到了，在它的首页，有个collectionView可以根据重力去滚动，我这里简单实现了下：

// 加速计更新频率，我这里设置每隔0.06s更新一次，也就是说，每隔0.06s会调用一次下边这个监听的block
self.motionManager.accelerometerUpdateInterval = 0.06;
// 开始监听
[self.motionManager startAccelerometerUpdatesToQueue:NSOperationQueue.mainQueue withHandler:^(CMAccelerometerData * _Nullable accelerometerData, NSError * _Nullable error) {
// 获取加速计在x方向上的加速度
CGFloat x = accelerometerData.acceleration.x; // collectionView的偏移量
CGFloat offSetX = self.collectionView.contentOffset.x;
CGFloat offSetY = self.collectionView.contentOffset.y; // 动态修改偏移量
offSetX -= 15 * x;
CGFloat maxOffset = self.collectionView.contentSize.width + 15 - self.view.frame.size.width; // 判断最大和最小的偏移量
if (offSetX > maxOffset) {
offSetX = maxOffset;
} else if (offSetX < -15) {
offSetX = -15;
} // 动画修改collectionView的偏移量
[UIView animateWithDuration:0.06 animations:^{
[self.collectionView setContentOffset:CGPointMake(offSetX, offSetY) animated:NO];
}];
}];