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Entendiendo cómo funcionan los comportamientos de campo

Apple menciona que UIFieldBehavior aplica "física de campo", ¿Pero qué significa eso exactamente? Afortunadamente, es más fácil de entender de lo que parece.

Hay muchos ejemplos de física de campo en el mundo real, ya sea el tirón de un imán, el rebote de un resorte, La fuerza de la gravedad tirando de ti hacia la tierra. Usando UIFieldBehavior, podemos designar áreas de nuestras vistas para aplicar efectos de física cuando interactúen entre en ellas.

El accesible diseño de la API nos permite realizar efectos complejos de física, sin mucho más que una llamada a un método fábrica:

let drag = UIFieldBehavior.dragField()

UIFieldBehavior *drag = [UIFieldBehavior dragField];

Una vez que tenemos un campo de fuerza a nuestra disposición, es cuestión de ubicarlo en la pantalla y definir el área sobre el cual tendrá influencia.

drag.position = view.center
drag.region = UIRegion(size: bounds.size)

drag.position = self.view.center;
drag.region = [[UIRegion alloc] initWithSize:self.view.bounds.size];

Si necesitas mayor control sobre el comportamiento de un campo, puedes configurar sus propiedades strength y falloff y cualquier otra propiedad adicional relacionado a ese tipo de campo.

Todos los comportamientos de UIKit Dynamics requieren ser configurados antes de verlos en acción yUIFieldBehavior no es la excepción. El flujo se ve así:

Crear una instancia de un UIDynamicAnimator que provea el contexto para cualquier animación que afecte sus ítems dinámicos.
Inicializar los comportamientos a usar.
Agregar las vistas que estarán relacionadas a cada comportamiento.
Agregar esos comportamientos al animator dinámico del primer paso.

lazy var animator:UIDynamicAnimator = {
    return UIDynamicAnimator(referenceView: view)
}()

let drag = UIFieldBehavior.dragField()

// viewDidLoad:
drag.addItem(anotherView)
animator.addBehavior(drag)

@property (strong, nonatomic, nonnull) UIDynamicAnimator *animator;
@property (strong, nonatomic, nonnull) UIFieldBehavior *drag;

// viewDidLoad:
self.animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithReferenceView:self.view];
self.drag = [UIFieldBehavior dragField];

[self.drag addItem:self.anotherView];
[self.animator addBehavior:self.drag];

{% warning do %}

Recuerda mantener un referencia fuerte al objeto UIKitDynamicAnimator. Normalmente esto no es necesario para elementos UIFieldBehavior porque el animator se adueña de él una vez que se agrega.

{% endwarning %}

Como ejemplo ilustrativo de UIFieldBehavior, veamos cómo FaceTime lo aprovecha para adherir el pequeño visor rectangular de la cámara frontal a las esquinas de la vista.

Cara a cara con campos elásticos

Durante una llamada de FaceTime se puede mover vista de tu cámara a una de las esquinas de la pantalla. ¿Cómo logramos que no solo se mueva fluidamente sino que también se adhiera?

Una opción es verificar el estado final de un reconocedor de gestos, calcular hacia qué esquina se dirige y crear la animación. El problema con ese enfoque es que perdemos el «ingrediente secreto» que Apple aplica cuidadosamente a estas pequeñas interacciones, como la interpolación y la reducción de la fuerza aplicada a la imagen cuando se posiciona en una esquina.

Éste es el ejemplo clásico para usar el campo elástico provisto por UIFieldBehavior. Si pensamos en cómo funciona un resorte en la vida real, ejerce una fuerza lineal igual a la cantidad de tensión que se le aplica. Por lo tanto, si empujamos hacia abajo en un resorte en espiral esperamos que vuelva a su lugar una vez que lo soltamos.

Esta es también la razón por la cual los campos elásticos pueden ayudarnos a contener elementos de nuestra interfaz. Puedes pensar en un ring de boxeo y en cómo sus cuerdas elásticas mantienen a los boxeadores dentro del ring. En cambio, con resortes, la cuerda se originaría en el centro del ring y tiraría hacia cada extremo.

Un campo elástico funciona de una manera parecida. Imaginemos, por un momento, que los límites de nuestra vista estuvieran dividos en cuatro rectángulos y tuvieramos estos resortes tirando hacia los límites de cada uno. Los resortes serían "empujados" hacia abajo, desde el centro del rectángulo, hacia el borde de su esquina. Cuando la imagen llega a alguna de las esquinas, el resorte se "suelta" y nos da el pequeño empujón que buscamos.

{% info do %}

El campo elástico se crea usando la Ley de elasticidad de Hooke para calcular la cantidad de fuerza que debe aplicarse a los objetos dentro del campo.

{% endinfo %}

Para encargarnos del efecto de adhesión de la imagen a cada esquina, podemos hacer algo como esto:

let scale = CGAffineTransform(scaleX: 0.5, y: 0.5)

for vertical in [\UIEdgeInsets.left,
                 \UIEdgeInsets.right]
{
    for horizontal in [\UIEdgeInsets.top,
                       \UIEdgeInsets.bottom]
    {
        let springField = UIFieldBehavior.springField()
        springField.position =
            CGPoint(x: layoutMargins[keyPath: horizontal],
                    y: layoutMargins[keyPath: vertical])
        springField.region =
            UIRegion(size: view.bounds.size.applying(scale))

        animator.addBehavior(springField)
        springField.addItem(facetimeAvatar)
    }
}

UIFieldBehavior *topLeftCornerField = [UIFieldBehavior springField];

// Esquina superior izquierda
topLeftCornerField.position = CGPointMake(self.layoutMargins.left, self.layoutMargins.top);
topLeftCornerField.region = [[UIRegion alloc] initWithSize:CGSizeMake(self.bounds.size.width/2, self.bounds.size.height/2)];

[self.animator addBehavior:topLeftCornerField];
[self.topLeftCornerField addItem:self.facetimeAvatar];

// Y se sigue con el resto de las esquinas

Resolviendo problemas de física

No siempre es fácil conceptualizar las interacciones de campos fuerza invisibles. Afortunadamente, Apple anticipó esta necesidad y ofrece una solución más o menos estándar de resolver esto.

Escondido dentro de UIDynamicAnimator existe una propiedad Booleana llamada debugEnabled que al cambiar su valor a true dibuja líneas rojas en la interfaz para visualizar los efectos de los campos y su influencia. Definitivamente una gran ayuda para poder entender cómo interactúan entre ellos.

Esta API no está expuesta públicamente, pero se puede desbloquar usando key-value coding:

@import UIKit;

#if DEBUG

@interface UIDynamicAnimator (Debugging)
@property (nonatomic, getter=isDebugEnabled) BOOL debugEnabled;
@end

#endif

ó

animator.setValue(true, forKey: "debugEnabled")

[self.animator setValue:@1 forKey:@"debugEnabled"];

Aunque crear la categoría requiere un poco más de trabajo, es la mejor opción, dada la fragilidad del key-value coding. Nuestro código se puede romper en futuras actualizaciones de iOS. . El precio de la conveniencia suele salir caro.

Con la depuración activada, pareciera como si cada esquina tuviera un efecto de resorte asociado. Sin embargo, al correr nuestra aplicación se revela que no es suficiente para lograr el efecto que buscamos.

{% asset uidynamicanimator-debug.jpg %}

Añadiendo comportamientos

Ahondemos en nuestra situación actual. En este momento tenemos algunos problemas:

La imagen puede salir volando fuera de la pantalla, ya que solamente nuestros campos elásticos la detienen.
Tiende a rotar en círculos.
Es un poco lenta.

UIKit Dynamics simula física; quizá demasiado bien.

Afortundamente, podemos mitigar todos estos indeseables efectos secundarios. Realmente son arreglos triviales, lo importante es saber el porqué.

El primer arreglo es bastante mundano, se soluciona con el comportamiento más fácilmente entendido dentro de UIKit Dynamics: las colisiones. Para mejorar la reacción de nuestra imagen cuando interactúa con un campo elástico ocupamos definir sus propiedades físicas de una manera más explícita. Idóneamente se comportaría como lo haría en la vida real, siendo sujeto a las fuerzas de gravedad y fricción para disminuir su movimiento.

UIDynamicItemBehaviores ideal para estos casos. Nos permite añadir propiedades físicas, a lo que de otra forma serían, vistas abstractas que interactúan con un motor físico. Aunque UIKit nos provee de valores predeterminados para cada una de las propiedades que interactúan con el motor físico, no representan nuestras necesidades actuales y UIKit Dynamics casi siempre se clasifica como un "caso particular".

Resulta fácil ver cómo la falta de una API como este sería muy problemático. Resultaría muy dificil modelar un empujón, un tirón o velocidad sin tener cómo especificar la densidad o masa del objeto.

let avatarPhysicalProperties= UIDynamicItemBehavior(items: [facetimeAvatar])
avatarPhysicalProperties.allowsRotation = false
avatarPhysicalProperties.resistance = 8
avatarPhysicalProperties.density = 0.02

UIDynamicItemBehavior *avatarPhysicalProperties = [[UIDynamicItemBehavior alloc] initWithItems:@[self.facetimeAvatar]];
avatarPhysicalProperties.allowsRotation = NO;
avatarPhysicalProperties.resistance = 8;
avatarPhysicalProperties.density = 0.02;

El comportamiento de la imagen ahora se asemeja más a la realidad: se desacelera un poco después de ser empujado por un campo elástico. La opciones de personalización de UIDynamicItemBehavior son impresionantes, incluyen soporte para elasticidad, embestidas y anclajes, todo lo que se ocupa para seguir afinando la interacción hasta que se sienta correcto.

Además, tiene soporte para agregar velocidad linear o angular a un objeto, lo cual nos viene muy bien para finalizar. Démosle un pequeño empujón al final al reconocedor gestual para enviarlo hacia la esquina más cercana y que el campo elástico termine el trabajo:

// Inside a switch for a gesture recognizer...
case .canceled, .ended:
let velocity = panGesture.velocity(in: view)
facetimeAvatarBehavior.addLinearVelocity(velocity, for: facetimeAvatar)

// Inside a switch for a gesture recognizer...
case UIGestureRecognizerStateCancelled:
case UIGestureRecognizerStateEnded:
{
CGPoint velocity = [panGesture velocityInView:self.view];
[facetimeAvatarBehavior addLinearVelocity:velocity forItem:self.facetimeAvatar];
break;
}

Ya casi acabamos con nuestra imitación de la interfaz de FaceTime.

Para completar la experiencia, debemos tener en cuenta qué debe hacer nuestro avatar de FaceTime cuando llegue a alguna esquina de la vista del animator. Queremos que se quede contenido dentro de los límites, pero actualmente nada lo detiene para evitar que se salga de la pantalla. Por suerte, UIKit Dynamics nos ofrece un comportamiento idóneo para estas ocasiones: UICollisionBehavior.

Gracias a su consitente API, seguiremos el mismo patrón que usamos para el resto comportamientos de UIKit Dynamics a la hora de crear la colisión:

let parentViewBoundsCollision = UICollisionBehavior(items: [facetimeAvatar])
parentViewBoundsCollision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = true

UICollisionBehavior *parentViewBoundsCollision = [[UICollisionBehavior alloc] initWithItems:@[self.facetimeAvatar]];
parentViewBoundsCollision.translatesReferenceBoundsIntoBoundary = YES;

Es importante ver el efecto de translatesReferenceBoundsIntoBoundary. Cuando el valor está en true toma los límites de nuestro animator como los límites para la colisión. Recordemos que este fue el primer paso cuando armamos nuestra pila de comportamientos dinámicos:

lazy var animator:UIDynamicAnimator = {
    return UIDynamicAnimator(referenceView: view)
}()

self.animator = [[UIDynamicAnimator alloc] initWithReferenceView:self.view];

Anidemos varios comportamientos para que funcionen como uno y deleitémonos con nuestro trabajo:

Es sencillo cambiar el comportamiento de las «esquinas pegajosas», ya que UIFieldBehavior tiene muchos más campos además del elástico. Un posible experimento es remplazar el campo elástico con uno magnético o hacer que la imagen gire constantemente alrededor de un punto dado.

iOS ya dejó de lado el diseño esqueumorfista y la experiencia de usuario ha mejorado bastante como resultado de ello. Ya no ocupamos de un [fieltro verde]({% asset game-center-felt.jpg @path %}) para indicarle a nuestros usuarios que el Game Center representa juegos y como manejarlos.

UIKit Dynamics es una muestra de este cambio. Los componentes de UI ya no son meras ilustraciones que se asemejan a elementos de la vida real, sino que se comportan como lo hacen en realidad.

Dejar de lado esta capa através de todo el SO abrió la puerta para que UIKit Dynamics conectara nuestra expectativas sobre cómo los elementos deben reaccionar a nuestras acciones. Estas conexiones pueden parecer inconsecuentes al inicio, pero si no estuvieran ahí, sería fácil darse cuenta que algo falta.

UIKit Dynamics nos ofrece muchos sabores en cuanto a comportamientos físicos y sus campos son, tal vez, unos de los más versátiles e interesantes. La próxima vez que vea una oportunidad de crear una conexión en su aplicación, UIFieldBehavior puede darle el empujón inicial.

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