iOS 圖片加載與處理

一爵赵、圖像從文件到屏幕的過程

圖片顯示分為三步：加載、解碼绵咱、渲染

CPU 和 GPU 在渲染過程中的分工是什么？

圖片渲染原理

CPU（中央處理器）：計算frame熙兔、解壓縮圖片悲伶、將需要繪制的紋理圖片通過數(shù)據(jù)總線交給GPU艾恼。

GPU（圖形處理器）：定點的計算與變換、像素點的填充計算和紋理混合麸锉、渲染到幀緩沖區(qū)钠绍。

圖片顯示到屏幕上是CPU和GPU共同完成的。

二花沉、圖片加載的工作流程

以 +(UIImage *)imageWithContentOfFile 為例：

圖片加載的過程

圖片解碼是一個非常耗時的CPU操作柳爽，并且默認是在主線程進行的，所以當圖片較多時對性能會造成很大的影響主穗，特別是在快速滑動的列表上泻拦。

三、為什么要解壓縮

既然是耗時操作忽媒，那么是否可以避免解壓縮直接繪制圖片到屏幕上争拐，答案是否定的。圖片解壓縮的過程其實就是將圖片的二進制數(shù)據(jù)轉換成像素數(shù)據(jù)的過程晦雨，先了解一下位圖, 什么是位圖呢架曹？

圖像分為位圖和矢量圖。

矢量圖是根據(jù)幾何特性來繪制圖形闹瞧，矢量可以是一個點或一條線绑雄，文件占用空間較小，可自由無限制的重新組合奥邮。

位圖也稱點陣圖像万牺，位圖使用我們稱為像素的一格一格的小點來描繪圖像。

位圖是一個像素數(shù)組, 每一個元素代表圖片中的一個點. 我們在程序中使用的PNG和JPEG 圖片就是位圖.

事實上洽腺，不管是 JPEG? 還是 PNG? 圖片脚粟，都是一種壓縮的位圖圖形格式。只不過 PNG? 圖片是無損壓縮蘸朋，并且支持 alpha 通道核无，而 JPEG? 圖片則是有損壓縮，可以指定 0-100% 的壓縮比.

在將磁盤中的圖片渲染到屏幕之前藕坯，必須先要得到圖片的原始像素數(shù)據(jù)团南，才能執(zhí)行后續(xù)的繪制操作，這就是為什么需要對圖片解壓縮的原因炼彪。

四吐根、強制解壓縮的原理

圖片的解壓縮不可避免，但是又不想讓它在主線程執(zhí)行辐马，會影響應用的響應性佑惠，就要有更好的解決方案。

當未解壓縮的圖片將要渲染到屏幕時，系統(tǒng)會在主線程對圖片進行解壓縮膜楷，而如果圖片已經(jīng)解壓縮了旭咽，系統(tǒng)就不會再對圖片進行解壓縮。因此赌厅，也就有了業(yè)內的解決方案穷绵，在子線程提前對圖片進行強制解壓縮。

而強制解壓縮的原理就是對圖片進行重新繪制特愿，得到一張新的解壓縮后的位圖仲墨。其中，用到的最核心的函數(shù)是 CGBitmapContextCreate

CG_EXTERN CGContextRef __nullable CGBitmapContextCreate(void * __nullable data, size_t width, size_t height, size_t bitsPerComponent, size_t bytesPerRow, CGColorSpaceRef __nullable space, uint32_t bitmapInfo) CG_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0, __IPHONE_2_0);

1）像素格式

位圖其實就是一個像素數(shù)組揍障，而像素格式則是用來描述每個像素的組成格式目养，它包括以下信息：

Bits per component ：一個像素中每個獨立的顏色分量使用的 bit 數(shù)；

Bits per pixel ：一個像素使用的總 bit 數(shù)毒嫡；

Bytes per row ：位圖中的每一行使用的字節(jié)數(shù)癌蚁。

對于位圖來說，像素格式并不是隨意組合的兜畸，目前只支持以下有限的17種特定組合：官方文檔

2）位圖的布局信息

像素格式是用來描述每個像素的組成格式的努释，比如每個像素使用的總bit數(shù)。而要想確保Quartz能夠正確解析這些bit所代表的含義咬摇，還需要提供位圖的布局信息 CGBitmapInfo：

CGBitmapInfo

包含了三方面信息：alpha的信息伐蒂、顏色分量是否為浮點數(shù)、像素格式的字節(jié)順序肛鹏。

CGImageAlphaInfo

CGImageAlphaInfo包含的信息：

（1）是否包含 alpha 逸邦；

（2）如果包含 alpha ，那么 alpha 信息所處的位置在扰，在像素的最低有效位缕减，比如 RGBA ，還是最高有效位健田，比如 ARGB ；

（3）如果包含 alpha 佛纫，那么每個顏色分量是否已經(jīng)乘以 alpha 的值妓局，這種做法可以加速圖片的渲染時間，因為它避免了渲染時的額外乘法運算呈宇。比如好爬，對于 RGB 顏色空間，用已經(jīng)乘以 alpha 的數(shù)據(jù)來渲染圖片甥啄，每個像素都可以避免 3 次乘法運算存炮，紅色乘以 alpha ，綠色乘以 alpha 和藍色乘以 alpha 。