iOS 中的 CPU 和 GPU
在屏幕成像過程中酝枢，CPU 和 GPU 起著很重要的作用。
- CPU（Central Processing Unit，中央處理器）污筷，負(fù)責(zé)對(duì)象的創(chuàng)建和銷毀，對(duì)象屬性的調(diào)整乍赫，布局計(jì)算颓屑，文本的計(jì)算和排版，圖片的格式轉(zhuǎn)換和解碼耿焊，圖像的繪制揪惦。
- GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理器）罗侯，負(fù)責(zé)紋理的渲染器腋。GPU 是一個(gè)專門為圖形高并發(fā)計(jì)算而量身定做的處理單元，比 CPU 使用更少的電來完成工作并且 GPU 的浮點(diǎn)計(jì)算能力要超出 CPU 很多钩杰。GPU 的渲染性能要比 CPU 高效很多纫塌，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的負(fù)載和消耗也更低一些，所以在開發(fā)中讲弄，我們應(yīng)該盡量讓 CPU 負(fù)責(zé)主線程的 UI 調(diào)動(dòng)措左，把圖形顯示相關(guān)的工作交給 GPU 來處理。
iOS 緩沖機(jī)制
iOS 使用的是雙緩沖機(jī)制避除。即 GPU 會(huì)預(yù)先渲染好一幀放入一個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)（前幀緩存）怎披，讓視頻控制器讀取胸嘁，當(dāng)下一幀渲染好后，GPU 會(huì)直接把視頻控制器的指針指向第二個(gè)緩沖器（后幀緩存）凉逛。當(dāng)你視頻控制器已經(jīng)讀完一幀性宏，準(zhǔn)備讀下一幀的時(shí)候，GPU 會(huì)等待顯示器的 VSync 信號(hào)發(fā)出后状飞，前幀緩存和后幀緩存會(huì)瞬間切換毫胜，后幀緩存會(huì)變成新的前幀緩存，同時(shí)舊的前幀緩存會(huì)變成新的后幀緩存诬辈。
屏幕成像原理
時(shí)鐘信號(hào)：垂直同步信號(hào)V-Sync / 水平同步信號(hào)H-Sync酵使。
屏幕成像就是垂直同步信號(hào)和水平同步信號(hào)一直發(fā)送。發(fā)出垂直同步信號(hào)（VSync）時(shí)焙糟，即將顯示一頁的數(shù)據(jù)凝化。水平同步信號(hào)（HSync）發(fā)出時(shí)，就一行一行的顯示酬荞。
按照60FPS的刷幀率搓劫，每隔16ms就會(huì)有一次VSync信號(hào)。出現(xiàn)卡頓的原因就是發(fā)送VSync信號(hào)間隔時(shí)間過大混巧。
卡頓的原因
屏幕內(nèi)容是怎么顯示到屏幕上的枪向？
在 VSync 信號(hào)到來后，系統(tǒng)圖形服務(wù)會(huì)通過 CADisplayLink 等機(jī)制通知 App咧党，App 主線程開始在 CPU 中計(jì)算顯示內(nèi)容秘蛔，比如視圖的創(chuàng)建、布局計(jì)算傍衡、圖片解碼深员、文本繪制等。隨后 CPU 會(huì)將計(jì)算好的內(nèi)容提交到 GPU 去蛙埂，由 GPU 進(jìn)行變換倦畅、合成、渲染绣的。隨后 GPU 會(huì)把渲染結(jié)果提交到幀緩沖區(qū)去叠赐，等待下一次 VSync 信號(hào)到來時(shí)顯示到屏幕上。由于垂直同步的機(jī)制屡江，如果在一個(gè) VSync 時(shí)間內(nèi)芭概，CPU 或者 GPU 沒有完成內(nèi)容提交，則那一幀就會(huì)被丟棄惩嘉，等待下一次機(jī)會(huì)再顯示罢洲，而這時(shí)顯示屏?xí)Ａ糁暗膬?nèi)容不變。這就是界面卡頓的原因文黎。
上面一段內(nèi)容出自 iOS 保持界面流暢的技巧惹苗，你可以在上述文章中對(duì)卡頓的原因做更深入的了解殿较。
在開發(fā)中，CPU 和 GPU 中任何一個(gè)壓力過大鸽粉，都會(huì)導(dǎo)致掉幀現(xiàn)象，所以在開發(fā)時(shí)抓艳，需要分別對(duì) CPU 和 GPU 壓力進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化触机。
卡頓優(yōu)化 - CPU
- 盡量用輕量級(jí)的對(duì)象，比如用不到事件處理的地方玷或，可以考慮使用CALayer取代UIView
- 不要頻繁地調(diào)用UIView的相關(guān)屬性儡首，比如frame、bounds偏友、transform等屬性蔬胯，盡量減少不必要的修改
- 盡量提前計(jì)算好布局，在有需要時(shí)一次性調(diào)整對(duì)應(yīng)的屬性位他，不要多次修改屬性
- Autolayout會(huì)比直接設(shè)置frame消耗更多的CPU資源
- 圖片的size最好剛好跟UIImageView的size保持一致
- 控制一下線程的最大并發(fā)數(shù)量
- 盡量把耗時(shí)的操作放到子線程：文本處理（尺寸計(jì)算氛濒、繪制），圖片處理（解碼鹅髓、繪制）
卡頓優(yōu)化 - GPU
- 盡量避免短時(shí)間內(nèi)大量圖片的顯示舞竿，盡可能將多張圖片合成一張進(jìn)行顯示
- GPU能處理的最大紋理尺寸是4096x4096，一旦超過這個(gè)尺寸窿冯，就會(huì)占用CPU資源進(jìn)行處理骗奖，所以紋理盡量不要超過這個(gè)尺寸
- 盡量減少視圖數(shù)量和層次
- 減少透明的視圖（alpha<1），不透明的就設(shè)置opaque為YES
- 盡量避免出現(xiàn)離屏渲染
離屏渲染
在OpenGL中醒串，GPU有2種渲染方式
- On-Screen Rendering：當(dāng)前屏幕渲染执桌，在當(dāng)前用于顯示的屏幕緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作
- Off-Screen Rendering：離屏渲染，在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)以外新開辟一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作
離屏渲染消耗性能的原因
- 需要?jiǎng)?chuàng)建新的緩沖區(qū)
- 上下文切換芜赌，離屏渲染的整個(gè)過程仰挣，需要多次切換上下文環(huán)境（CPU渲染和GPU切換），先是從當(dāng)前屏幕（On-Screen）切換到離屏（Off-Screen）缠沈；等到離屏渲染結(jié)束以后椎木，將離屏緩沖區(qū)的渲染結(jié)果顯示到屏幕上又需要將上下文環(huán)境從離屏切換到當(dāng)前屏幕。而上下文環(huán)境的切換是要付出很大代價(jià)的
哪些操作會(huì)觸發(fā)離屏渲染博烂？
- 光柵化香椎，layer.shouldRasterize = YES
- 遮罩，layer.mask
- 圓角禽篱，同時(shí)設(shè)置layer.masksToBounds = YES畜伐、layer.cornerRadius大于0
- 考慮通過CoreGraphics繪制裁剪圓角，或者叫美工提供圓角圖片
- 陰影躺率，layer.shadowXXX
- 如果設(shè)置了layer.shadowPath就不會(huì)產(chǎn)生離屏渲染
卡頓檢測
卡頓主要是因?yàn)樵谥骶€程執(zhí)行了比較耗時(shí)的操作玛界。我們可以使用 CADisplayLink 來監(jiān)視 CPU 的卡頓問題万矾，這是一個(gè) FPS 指示器。
參考文檔：
原文地址：淺談 iOS 性能優(yōu)化
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