iOS离屏渲染

计算机软件开发 · 2024-9-8 06:10:38

界面渲染

UIView继承自UIResponder，可以处理处罚体系通报过来的事故，如：UIApplication、UIViewController、UIView，以及全部从UIView派生出来的UIKit类。每个UIView内部都有一个CALayer提供内容的绘制和体现，而且作为内部RootLayer的署理视图。
下图为CALayer的结构图：

RunLoop有一个60fps的回调，即每16.7ms绘制一次屏幕，以是view的绘制必须在这个时间内完成，view内容的绘制是CPU的工作，然后把绘制的内容交给GPU渲染，包罗多个View的拼接（Compositing）、纹理的渲染(Texture)等等，末了体现在屏幕上。但是，如果无法是16.7ms内完成绘制，就会出现丢帧的标题，一样寻常情况下，如果帧率包管在30fps以上，界面卡顿效果不显着，那么就须要在33.4ms内完成View的绘制，而低于这个帧率，就会产生卡顿的效果，影响体验。
渲染的过程如下：

UIView的layer层有一个content，指向一块缓存，即backing store
UIView绘制时，会调用drawRect方法，通过context将数据写入backing store
在backing store写完后，通过render server交给GPU去渲染，将backing store中的bitmap数据体现在屏幕上

ios离屏渲染

On-Screen Rendering:当前屏幕渲染，指的是 GPU 的渲染利用是在当前用于体现的屏幕缓冲区中举行
Off-Screen Rendering:离屏渲染，分为 CPU 离屏渲染和 GPU 离屏渲染两种情势。GPU 离屏渲问鼎的是 GPU 在当前屏幕缓冲区外新开发一个缓冲区举行渲染利用
为什么会利用离屏渲染：

当利用圆角，阴影，遮罩的时间，图层属性的混淆体被指定为在未预合成之前不能直接在屏幕中绘制，以是就须要屏幕外渲染被唤起。
GPU 离屏渲染的代价是很大的
离屏渲染之以是会特别斲丧性能，是因为要创建一个屏幕外的缓冲区，然后从当屏缓冲区切换到屏幕外的缓冲区，然后再完成渲染；此中，创建缓冲区和切换上下文最斲丧性能，而绘制着实不是性能斲丧的重要缘故起因。
上下文之间的切换这个过程的斲丧会比力昂贵，涉及到 OpenGL的 pipeline 跟 barrier，而且 offscreen-render 在每一帧都会涉及到，因此处理处罚不妥肯定会对性能产生肯定的影响。别的由于离屏渲染会增长 GPU 的工作量，大概会导致 CPU+GPU 的处理处罚时间超出 16.7ms，导致掉帧卡顿。
离屏渲染的场景和优化

圆角优化

方法一：
一样寻常情况下我们会用这个方法去设置圆角：
iv.layer.cornerRadius = 30;iv.layer.masksToBounds = YES;利用cornerRadius举行切圆角，在iOS9之前会产生离屏渲染，比力斲丧性能，而之后体系做了优化，则不会产生离屏渲染，但是利用最简单
方法二：
利用mask设置圆角，利用的是UIBezierPath和CAShapeLayer来完成
CAShapeLayer *mask = [[CAShapeLayer alloc] init];mask1.opacity = 0.3;mask1.path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:iv.bounds].CGPath;iv.layer.mask = mask;方法三：
利用CoreGraphics画一个圆形上下文，然后把图片绘制上去，得到一个圆形的图片
- (UIImage *)drawCircleImage

UIImage*)image{ CGFloat side = MIN(image.size.width, image.size.height); UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(side, side), false, [UIScreen mainScreen].scale); CGContextAddPath(UIGraphicsGetCurrentContext(), [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, side, side)].CGPath); CGContextClip(UIGraphicsGetCurrentContext()); CGFloat marginX = -(image.size.width - side) * 0.5; CGFloat marginY = -(image.size.height - side) * 0.5; [image drawInRect:CGRectMake(marginX, marginY, image.size.width, image.size.height)]; CGContextDrawPath(UIGraphicsGetCurrentContext(), kCGPathFillStroke); UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext(); UIGraphicsEndImageContext(); return newImage;}三种方法内里，方法三是性能最好的。
固然了，直接让美工画一个圆角的图服从是最高的。
shadow优化

我们可以通过设置shadowPath来优化性能，能大幅进步性能
imageView.layer.shadowColor=[UIColorgrayColor].CGColor;imageView.layer.shadowOpacity=1.0;imageView.layer.shadowRadius=2.0;UIBezierPath *path=[UIBezierPathbezierPathWithRect:imageView.frame];imageView.layer.shadowPath=path.CGPath;组不透明

开启CALayer的 allowsGroupOpacity 属性后，子 layer 在视觉上的透明度的上限是其父 layer 的 opacity (对应UIView的 alpha )，而且从 iOS 7 以后默认全局开启了这个功能，如许做是为了让子视图与其容器视图保持同样的透明度。
以是，可以关闭 allowsGroupOpacity 属性，按产物需求本身控制layer透明度。
关闭抗锯齿

allowsEdgeAntialiasing属性为YES(默认为NO)
离屏渲染的检测

Instruments的Core Animation工具中有几个和离屏渲染干系的查抄选项：
Color Offscreen-Rendered Yellow
开启后会把那些须要离屏渲染的图层高亮成黄色，这就意味着黄色图层大概存在性能标题。
Color Hits Green and Misses Red
如果shouldRasterize被设置成YES，对应的渲染效果会被缓存，如果图层是绿色，就体现这些缓存被复用；如果是赤色就体现缓存会被重复创建，这就体现该处存在性能标题了。
iOS版本上的优化

iOS 9.0 之前UIimageView跟UIButton设置圆角都会触发离屏渲染
iOS 9.0 之后UIButton设置圆角会触发离屏渲染，而UIImageView里png图片设置圆角不会触发离屏渲染了，如果设置其他阴影效果之类的还是会触发离屏渲染的。
善用离屏渲染

只管离屏渲染开销很大，但是当我们无法克制它的时间，可以想办法把性能影响降到最低。优化思路也很简单：既然已经花了不少精力把图片裁出了圆角，如果我能把效果缓存下来，那么下一帧渲染就可以复用这个结果，不须要再重新画一遍了。
CALayer为这个方案提供了对应的解法：shouldRasterize。一旦被设置为true，Render Server就会欺凌把layer的渲染效果（包罗其子layer，以及圆角、阴影、group opacity等等）保存在一块内存中，如许一来在下一帧仍旧可以被复用，而不会再次触发离屏渲染。有几个须要注意的点：
shouldRasterize的主旨在于低落性能丧失，但总是至少会触发一次离屏渲染。如果你的layer原来并不复杂，也没有圆角阴影等等，打开这个开关反而会增长一次不须要的离屏渲染
离屏渲染缓存有空间上限，最多不凌驾屏幕总像素的2.5倍巨细
一旦缓存凌驾100ms没有被利用，会主动被丢弃
layer的内容（包罗子layer）必须是静态的，因为一旦发生变化（如resize，动画），之前辛劳处理处罚得到的缓存就失效了。如果这件事频繁发生，我们就又回到了“每一帧都须要离屏渲染”的景象，而这正是开发者须要努力克制的。针对这种情况，Xcode提供了“Color Hits Green and Misses Red”的选项，资助我们查察缓存的利用是否符合预期
着实除了办理多次离屏渲染的开销，shouldRasterize在另一个场景中也可以利用：如果layer的子结构非常复杂，渲染一次所需时间较长，同样可以打开这个开关，把layer绘制到一块缓存，然后在接下来复用这个效果，如许就不须要每次都重新绘制整个layer树了
什么时间须要CPU渲染

绝大多数情况下，得益于GPU针对图形处理处罚的优化，我们都会倾向于让GPU来完成渲染任务，而给CPU留出充足时间处理处罚各种各样复杂的App逻辑。为此Core Animation做了大量的工作，尽量把渲染工作转换成适当GPU处理处罚的情势（也就是所谓的硬件加速，如layer composition，设置backgroundColor等等）。
但是对于一些情况，如笔墨（CoreText利用CoreGraphics渲染）和图片（ImageIO）渲染，由于GPU并不善于做这些工作，不得不先由CPU来处理处罚好以后，再把效果作为texture传给GPU。除此以外，偶然候也会碰到GPU着实忙不外来的情况，而CPU相对空闲（GPU瓶颈），这时可以让CPU分担一部门工作，进步整体服从。
一个范例的例子是，我们经常会利用CoreGraphics给图片加上圆角（将图片中圆角以外的部门渲染成透明）。整个过程全部是由CPU完成的。如许一来既然我们已经得到了想要的效果，就不须要再别的给图片容器设置cornerRadius。另一个利益是，我们可以机动地控制裁剪和缓存的机遇，奇妙避开CPU和GPU最繁忙的时段，到达平滑性能颠簸的目标。
但要注意的是:
渲染不是CPU的刚强，调用CoreGraphics会斲丧其相称一部门计算时间，而且我们也不乐意因此壅闭用户利用，因此一样寻常来说CPU渲染都在配景线程完成（这也是AsyncDisplayKit的重要头脑），然后再回到主线程上，把渲染效果传回CoreAnimation。如许一来，多线程间数据同步会增长肯定的复杂度
同样因为CPU渲染速率不敷快，因此只适当渲染静态的元素，如笔墨、图片（想象一下没有硬件加速的视频解码，性能惨不忍睹）
作为渲染效果的bitmap数据量较大（情势上一样寻常为解码后的UIImage），斲丧内存较多，以是应该在利用完实时释放，并在须要的时间重新天生，否则很轻易导致OOM
如果你选择利用CPU来做渲染，那么就没有来由再触发GPU的离屏渲染了，否则会同时存在两块内容类似的内存，而且CPU和GPU都会比力辛劳

iOS离屏渲染

所属分类: 问答交流

新帖推荐: 30日

推荐作品