UIView.cheetah是怎么实现的：关联对象与自定义属性动画扩展源码剖析-开发者社区

UIView.cheetah是怎么实现的：关联对象与自定义属性动画扩展源码剖析

【免费下载链接】CheetahEasy animation library on iOS with Swift2项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/chee/Cheetah

Cheetah 是一个基于 Swift 的 iOS 轻量级动画库，它通过一句view.cheetah.move(100, 0).run()就能驱动任意 UIView 属性做链式动画。今天我们就以UIView.cheetah这个入口为线索，剖析它背后的两个核心机制：Objective-C 关联对象（Associated Objects）与自定义属性动画系统，看懂它如何在不继承、不修改 UIView 源码的前提下"挂"上动画能力。

一、Cheetah 是什么：一句话带动画

🦁 Cheetah（猎豹）的核心理念写在官方说明里：它不依赖 Core Animation 的隐式动画，而是用一个简单的CADisplayLink 运行循环逐帧修改属性值，因此"任何属性"都可以被动画化——包括 NSLayoutConstraint 的 constant 这种系统动画根本碰不到的东西。

主要特性一览：

特性	说明
时长与延迟	每个属性可独立设置 duration / delay
绝对/相对模式	`position`绝对定位，`move`相对位移
并行/串行执行	同一组属性并行，`wait()`切组串行
缓动函数	内置 Sine、Quad、Cubic、Elastic、Bounce 等 30+ 曲线
弹簧动力学	基于 tension / friction 参数的 Spring 动画

源码入口是 Cheetah.podspec，库本体全部集中在Cheetah/目录下，总共不到 15 个文件，非常适合通读。

二、UIView.cheetah 扩展属性：一行魔法代码

UIView.cheetah的全部实现只有 20 行，位于 Cheetah/UIView+CheetahAnimation.swift：

var cheetahAssociationKey = "cheetahAssociation" public extension UIView { public var cheetah: Cheetah { get { if let instance = objc_getAssociatedObject(self, &cheetahAssociationKey) as? Cheetah { return instance } let instance = Cheetah(view: self) objc_setAssociatedObject(self, &cheetahAssociationKey, instance, .OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC) return instance } } }

这段代码做了一件很巧的事：

首次访问：字典里查不到 Cheetah 实例，就新建一个并通过objc_setAssociatedObject绑到当前 UIView 上，记忆策略选的是.OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC（强引用、非原子）；
后续访问：objc_getAssociatedObject直接取回同一个实例，保证链式调用状态不丢失；
动画结束后：由管理器主动把关联对象置 nil，自动"卸载"自己（后面第五节细说）。

📌 这就是典型的关联对象扩展模式：Swift 的 extension 不能存储属性，于是借用 Objective-C Runtime 给对象"外挂"一个键值对，相当于给 UIView 动态加了一个cheetah实例变量。

三、为什么关联对象能行：Runtime 原理 30 秒理解

💡 每个 OC 对象（UIView 本质上是 OC 类）在 Runtime 中都维护着一张关联对象表。objc_setAssociatedObject实际上是往这张表里插入一条"键（任意指针）→ 值"的映射。

Cheetah 的选择很有讲究：

键是全局变量的地址：&cheetahAssociationKey指向一个全局字符串变量的内存地址，进程内天然唯一，不会与其他库撞键；
键定义在 extension 文件作用域而非 Cheetah 类内部，保证了键的生命周期与库一致；
弱引用 view + 强引用 Cheetah的组合（见 Cheetah/Cheetah.swift）：Cheetah内部持有weak var view: UIView?，即"view 强持 Cheetah，Cheetah 弱指回 view"，不会形成循环引用，view 销毁后 Cheetah 自动释放，动画也会安全终止。

这套"关联对象 + 弱回指"的写法，是 iOS 上给系统类扩展状态的标准方案，你在很多成熟库（如日志、埋点框架）里都能看到它的身影。

四、Cheetah 核心类：链式 API 与属性分组

拿到cheetah属性后返回的是 Cheetah/Cheetah.swift 里的核心类，它把所有动画 API 设计成返回 self 的链式方法：

// move / position / rotate / scale / alpha / backgroundColor ... open func move(_ x: CGFloat, _ y: CGFloat) -> Cheetah open func rotation(_ angle: Double) -> Cheetah open func alpha(_ alpha: CGFloat) -> Cheetah open func constraint(_ constraint: NSLayoutConstraint!, constant: CGFloat) -> Cheetah

内部数据模型是两层结构：

CheetahProperty（属性）：一次动画的最小单位，记录 from/to、duration、delay、easing 等，定义在 Cheetah/CheetahProperties.swift；
CheetahGroup（组）：一组并行执行的属性，组与组之间串行。wait()方法（Cheetah/Cheetah.swift）就是"压入新组"，从而实现move → wait() → rotate这种先后顺序。

几个值得注意的设计细节：

duration(_:)会同时写给最后一个属性和当前组（Cheetah/Cheetah.swift），所以先写.duration(0.5)再写多个属性，后续属性会"继承"这个时长；
缓动函数全部以闭包形式提供：public typealias Easing = (_ t:CGFloat, _ b:CGFloat, _ c:CGFloat) -> CGFloat（Cheetah/Easings.swift），30 多个内置曲线大多通过贝塞尔求解器Easings.cubicBezier生成（Cheetah/Easings.swift），你也能自己传任意闭包进来；
弹簧动画由独立的 Cheetah/Spring.swift 实现，通过spring(tension:friction:)挂载到属性上（Cheetah/Cheetah.swift）。

五、动画如何逐帧驱动：CADisplayLink 单例管理器

链式调用只是"配置"，真正跑起来靠run()→ 单例 Cheetah/CheetahManager.swift 的帧循环：

run() → Manager.add(self) → 创建 CADisplayLink → 每帧回调 update()

update(_:)每帧做的事（Cheetah/CheetahManager.swift）：

用displayLink.timestamp差值算出本帧dt；
遍历所有注册中的 Cheetah，逐个调用proceed(dt)推进时间轴；
某个 Cheetah 完成后，把它的关联对象置为 nil（objc_setAssociatedObject(view, &cheetahAssociationKey, nil, ...)），即自动从 view 上"卸载"自己，避免陈旧的动画状态残留；
当注册表为空时invalidate()掉 DisplayLink，零动画时零开销。

🎯 逐帧推进的核心数学很简单：每个CheetahProperty.proceed(dt)累加elapsed，算出进度current = (elapsed - delay) / duration，再经缓动函数插值后写回真实属性（Cheetah/CheetahProperties.swift）。这正是它能动画"任意属性"的原因——每帧直接赋值，不挑属性类型。

旋转、缩放这类变换类属性走的是另一条路：不直接改layer.transform，而是各自算出一个局部变换矩阵，最后由 Cheetah/CheetahGroup.swift 用CATransform3DConcat合并后一次性写回，因此同一组里 rotate + scale 可以完美叠加、互不覆盖。

六、自定义属性动画扩展：照着模板写三个方法

🛠️ Cheetah 最迷人的能力是"动画你自己的属性"。以透明度为例，Cheetah/CheetahViewProperties.swift 的模板极其清晰：

class CheetahViewAlphaProperty: CheetahCGFloatProperty { override func prepare() { super.prepare() from = view.alpha // 1. 记录起点 } override func update() { view.alpha = calculateCGFloat(from: from, to: toCalc) // 2. 插值并写回 } }

继承合适的基类（CGFloat/CGPoint/CGSize/CGRect/UIColor，见 Cheetah/CheetahProperties.swift），实现prepare（抓 from 值）和update（写当前值）即可。更硬核的例子是约束动画：Cheetah/CheetahConstraintProperties.swift 每帧直接改写constraint.constant，这是 UIView.animate 根本做不到的。

内置属性类分布：