簡(jiǎn)介
在iOS中撵割，軟件繪圖通常是由Core Graphics框架完成來(lái)完成弄诲。但是菱鸥，在一些必要的情況下澎蛛，相比Core Animation和OpenGL抚垄，Core Graphics要慢了不少。
軟件繪圖不僅效率低谋逻，還會(huì)消耗可觀的內(nèi)存呆馁。CALayer只需要一些與自己相關(guān)的內(nèi)存：它的寄宿圖會(huì)消耗一定的內(nèi)存空間。
但是一旦你實(shí)現(xiàn)了CALayerDelegate協(xié)議中的-drawLayer:inContext:方法或者UIView中的-drawRect:方法（其實(shí)就是前者的包裝方法）毁兆，圖層就創(chuàng)建了一個(gè)繪制上下文浙滤，這個(gè)上下文需要的大小的內(nèi)存可從這個(gè)算式得出：圖層寬圖層高4字節(jié)，寬高的單位均為像素气堕。對(duì)于一個(gè)在Retina iPad上的全屏圖層來(lái)說(shuō)纺腊，這個(gè)內(nèi)存量就是 204815264字節(jié)，相當(dāng)于12MB內(nèi)存茎芭，圖層每次重繪的時(shí)候都需要重新抹掉內(nèi)存然后重新分配揖膜。
軟件繪圖的代價(jià)昂貴，除非絕對(duì)必要梅桩，你應(yīng)該避免重繪你的視圖壹粟。提高繪制性能的秘訣就在于盡量避免去繪制。
繪制方法對(duì)比與選擇
Core Graphics繪制 - 如果對(duì)視圖實(shí)現(xiàn)了-drawRect:方法宿百，或者CALayerDelegate的-drawLayer:inContext:方法趁仙，那么在繪制任何東西之前都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的性能開(kāi)銷。為了支持對(duì)圖層內(nèi)容的任意繪制垦页，Core Animation必須創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)存中等大小的寄宿圖片雀费。然后一旦繪制結(jié)束之后，必須把圖片數(shù)據(jù)通過(guò)IPC傳到渲染服務(wù)器外臂。在此基礎(chǔ)上坐儿，Core Graphics繪制就會(huì)變得十分緩慢律胀，所以在一個(gè)對(duì)性能十分挑剔的場(chǎng)景下這樣做十分不好宋光。
圖層對(duì)比與選擇
CAShapeLayer
CAShapeLayer是一個(gè)通過(guò)矢量圖形而不是bitmap來(lái)繪制的圖層子類。你指定諸如顏色和線寬等屬性炭菌，用CGPath來(lái)定義想要繪制的圖形罪佳，最后CAShapeLayer就自動(dòng)渲染出來(lái)了。當(dāng)然黑低，你也可以用Core Graphics直接向原始的CALyer的內(nèi)容中繪制一個(gè)路徑赘艳，相比直下酌毡，使用CAShapeLayer有以下一些優(yōu)點(diǎn)：
- 渲染快速。CAShapeLayer使用了硬件加速蕾管，繪制同一圖形會(huì)比用Core Graphics快很多枷踏。
- 高效使用內(nèi)存。一個(gè)CAShapeLayer不需要像普通CALayer一樣創(chuàng)建一個(gè)寄宿圖形掰曾，所以無(wú)論有多大旭蠕，都不會(huì)占用太多的內(nèi)存。
- 不會(huì)被圖層邊界剪裁掉旷坦。一個(gè)CAShapeLayer可以在邊界之外繪制掏熬。你的圖層路徑不會(huì)像在使用Core Graphics的普通CALayer一樣被剪裁掉。
- 不會(huì)出現(xiàn)像素化秒梅。當(dāng)你給CAShapeLayer做3D變換時(shí)旗芬，它不像一個(gè)有寄宿圖的普通圖層一樣變得像素化。
CAShapeLayer應(yīng)用對(duì)比
用Core Graphics做一個(gè)簡(jiǎn)單的『素描』 這樣實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題在于捆蜀，我們畫(huà)得越多疮丛，程序就會(huì)越慢。因?yàn)槊看我苿?dòng)手指的時(shí)候都會(huì)重繪整個(gè)貝塞爾路徑（UIBezierPath）漱办，隨著路徑越來(lái)越復(fù)雜这刷，每次重繪的工作就會(huì)增加，直接導(dǎo)致了幀數(shù)的下降娩井∠疚荩看來(lái)我們需要一個(gè)更好的方法了。
Core Animation為這些圖形類型的繪制提供了專門的類洞辣，并給他們提供硬件支持咐刨。CAShapeLayer可以繪制多邊形，直線和曲線扬霜。CATextLayer可以繪制文本定鸟。CAGradientLayer用來(lái)繪制漸變。
這些總體上都比Core Graphics更快著瓶，同時(shí)他們也避免了創(chuàng)造一個(gè)寄宿圖联予。 如果用CAShapeLayer替代Core Graphics，性能就會(huì)得到提高材原，雖然隨著路徑復(fù)雜性的增加沸久，繪制性能依然會(huì)下降，但是只有當(dāng)非常非常浮躁的繪制時(shí)才會(huì)感到明顯的幀率差異余蟹。
CAShapeLayer存在的缺陷
特殊情況下用CAShapeLayer或者其他矢量圖形圖層替代Core Graphics并不是那么切實(shí)可行卷胯。比如我們的繪圖應(yīng)用：我們用線條完美地完成了矢量繪制。但是設(shè)想一下如果我們能進(jìn)一步提高應(yīng)用的性能威酒，讓它就像一個(gè)黑板一樣工作窑睁，然后用『粉筆』來(lái)繪制線條挺峡。模擬粉筆最簡(jiǎn)單的方法就是用一個(gè)『線刷』圖片然后將它粘貼到用戶手指碰觸的地方，但是這個(gè)方法用CAShapeLayer沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)担钮。 我們可以給每個(gè)『線刷』創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的圖層橱赠，但是實(shí)現(xiàn)起來(lái)有很大的問(wèn)題。屏幕上允許同時(shí)出現(xiàn)圖層上線數(shù)量大約是幾百箫津，那樣我們很快就會(huì)超出的病线。這種情況下我們沒(méi)什么辦法，就用Core Graphics吧（除非你想用OpenGL做一些更復(fù)雜的事情）鲤嫡。
#import "DrawingView.h"
#import <QuartzCore/QuartzCore.h>
#define BRUSH_SIZE 32
@interface DrawingView ()
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *strokes;
@end
@implementation DrawingView
- (void)awakeFromNib
{
//create array
self.strokes = [NSMutableArray array];
}
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//get the starting point
CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];
//add brush stroke
[self addBrushStrokeAtPoint:point];
}
- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//get the touch point
CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];
//add brush stroke
[self addBrushStrokeAtPoint:point];
}
- (void)addBrushStrokeAtPoint:(CGPoint)point
{
//add brush stroke to array
[self.strokes addObject:[NSValue valueWithCGPoint:point]];
//needs redraw
[self setNeedsDisplay];
}
- (void)drawRect:(CGRect)rect
{
//redraw strokes
for (NSValue *value in self.strokes) {
//get point
CGPoint point = [value CGPointValue];
//get brush rect
CGRect brushRect = CGRectMake(point.x - BRUSH_SIZE/2, point.y - BRUSH_SIZE/2, BRUSH_SIZE, BRUSH_SIZE);
//draw brush stroke
[[UIImage imageNamed:@"Chalk.png"] drawInRect:brushRect];
}
}
@end
程序繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的『素描』 這個(gè)實(shí)現(xiàn)在模擬器上表現(xiàn)還不錯(cuò)送挑，但是在真實(shí)設(shè)備上就沒(méi)那么好了。問(wèn)題在于每次手指移動(dòng)的時(shí)候我們就會(huì)重繪之前的線刷暖眼，即使場(chǎng)景的大部分并沒(méi)有改變惕耕。我們繪制地越多，就會(huì)越慢诫肠。隨著時(shí)間的增加每次重繪需要更多的時(shí)間司澎，幀數(shù)也會(huì)下降（見(jiàn)圖13.3），如何提高性能呢栋豫？
為了減少不必要的繪制挤安，Mac OS和iOS設(shè)備將會(huì)把屏幕區(qū)分為需要重繪的區(qū)域和不需要重繪的區(qū)域。那些需要重繪的部分被稱作『臟區(qū)域』丧鸯。在實(shí)際應(yīng)用中蛤铜，鑒于非矩形區(qū)域邊界裁剪和混合的復(fù)雜性，通常會(huì)區(qū)分出包含指定視圖的矩形位置丛肢，而這個(gè)位置就是『臟矩形』围肥。*** 當(dāng)一個(gè)視圖被改動(dòng)過(guò)了，TA可能需要重繪蜂怎。但是很多情況下穆刻，只是這個(gè)視圖的一部分被改變了，所以重繪整個(gè)寄宿圖就太浪費(fèi)了杠步。***
但是Core Animation通常并不了解你的自定義繪圖代碼氢伟，它也不能自己計(jì)算出臟區(qū)域的位置。然而幽歼，你的確可以提供這些信息朵锣。 當(dāng)你檢測(cè)到指定視圖或圖層的指定部分需要被重繪，你直接調(diào)用【-setNeedsDisplayInRect:】來(lái)標(biāo)記它试躏，然后將影響到的矩形作為參數(shù)傳入猪勇。這樣就會(huì)在一次視圖刷新時(shí)調(diào)用視圖的-drawRect:（或圖層代理的-drawLayer:inContext:方法）设褐。 傳入-drawLayer:inContext:的CGContext參數(shù)會(huì)自動(dòng)被裁切以適應(yīng)對(duì)應(yīng)的矩形颠蕴。為了確定矩形的尺寸大小泣刹，你可以用CGContextGetClipBoundingBox()方法來(lái)從上下文獲得大小。調(diào)用-drawRect()會(huì)更簡(jiǎn)單犀被，因?yàn)?code>CGRect會(huì)作為參數(shù)直接傳入椅您。 你應(yīng)該將你的繪制工作限制在這個(gè)矩形中。任何在此區(qū)域之外的繪制都將被自動(dòng)無(wú)視寡键，但是這樣CPU花在計(jì)算和拋棄上的時(shí)間就浪費(fèi)了掀泳，實(shí)在是太不值得了。 相比依賴于Core Graphics為你重繪西轩，裁剪出自己的繪制區(qū)域可能會(huì)讓你避免不必要的操作员舵。那就是說(shuō)，如果你的裁剪邏輯相當(dāng)復(fù)雜藕畔，那還是讓Core Graphics來(lái)代勞吧马僻，記住：當(dāng)你能高效完成的時(shí)候才這樣做注服。 代碼 展示了一個(gè)-addBrushStrokeAtPoint:方法的升級(jí)版韭邓，它只重繪當(dāng)前線刷的附近區(qū)域。另外也會(huì)刷新之前線刷的附近區(qū)域溶弟，我們也可以用【CGRectIntersectsRect()】來(lái)避免重繪任何舊的線刷以不至于覆蓋已更新過(guò)的區(qū)域女淑。這樣做會(huì)顯著地提高繪制效率，下面胡代碼 用-setNeedsDisplayInRect:來(lái)減少不必要的繪制辜御。
- (void)addBrushStrokeAtPoint:(CGPoint)point
{
//add brush stroke to array
[self.strokes addObject:[NSValue valueWithCGPoint:point]];
//set dirty rect
[self setNeedsDisplayInRect:[self brushRectForPoint:point]];
}
- (CGRect)brushRectForPoint:(CGPoint)point
{
return CGRectMake(point.x - BRUSH_SIZE/2, point.y - BRUSH_SIZE/2, BRUSH_SIZE, BRUSH_SIZE);
}
- (void)drawRect:(CGRect)rect
{
//redraw strokes
for (NSValue *value in self.strokes) {
//get point
CGPoint point = [value CGPointValue];
//get brush rect
CGRect brushRect = [self brushRectForPoint:point];
//only draw brush stroke if it intersects dirty rect
if (CGRectIntersectsRect(rect, brushRect)) {
//draw brush stroke
[[UIImage imageNamed:@"Chalk.png"] drawInRect:brushRect];
}
}
}
異步繪制
UIKit的單線程天性意味著寄宿圖通暢要在主線程上更新鸭你，這意味著繪制會(huì)打斷用戶交互，甚至讓整個(gè)app看起來(lái)處于無(wú)響應(yīng)狀態(tài)擒权。我們對(duì)此無(wú)能為力苇本，但是如果能避免用戶等待繪制完成就好多了。 針對(duì)這個(gè)問(wèn)題菜拓，有一些方法可以用到：一些情況下瓣窄，我們可以推測(cè)性地提前在另外一個(gè)線程上繪制內(nèi)容，然后將由此繪出的圖片直接設(shè)置為圖層的內(nèi)容纳鼎。這實(shí)現(xiàn)起來(lái)可能不是很方便俺夕，但是在特定情況下是可行的。Core Animation提供了一些選擇：CATiledLayer和drawsAsynchronously屬性贱鄙。
- CATiledLayer
我們?cè)诘诹潞?jiǎn)單探索了一下CATiledLayer劝贸。除了將圖層再次分割成獨(dú)立更新的小塊（類似于臟矩形自動(dòng)更新的概念），CATiledLayer還有一個(gè)有趣的特性：在多個(gè)線程中為每個(gè)小塊同時(shí)調(diào)用-drawLayer:inContext:方法逗宁。這就避免了阻塞用戶交互而且能夠利用多核心新片來(lái)更快地繪制映九。只有一個(gè)小塊的CATiledLayer是實(shí)現(xiàn)異步更新圖片視圖的簡(jiǎn)單方法。
- drawsAsynchronously
iOS 6中瞎颗，蘋(píng)果為CALayer引入了這個(gè)令人好奇的屬性件甥，drawsAsynchronously屬性對(duì)傳入-drawLayer:inContext:的CGContext進(jìn)行改動(dòng)捌议，允許CGContext延緩繪制命令的執(zhí)行以至于不阻塞用戶交互。 它與CATiledLayer使用的異步繪制并不相同引有。它自己的-drawLayer:inContext:方法只會(huì)在主線程調(diào)用瓣颅，但是CGContext并不等待每個(gè)繪制命令的結(jié)束。相反地譬正，它會(huì)將命令加入隊(duì)列宫补，當(dāng)方法返回時(shí)，在后臺(tái)線程逐個(gè)執(zhí)行真正的繪制曾我。 根據(jù)蘋(píng)果的說(shuō)法粉怕。這個(gè)特性在需要頻繁重繪的視圖上效果最好（比如我們的繪圖應(yīng)用，或者諸如UITableViewCell之類的）抒巢，對(duì)那些只繪制一次或很少重繪的圖層內(nèi)容來(lái)說(shuō)沒(méi)什么太大的幫助斋荞。
總結(jié)
本章我們主要圍繞用Core Graphics軟件繪制討論了一些性能挑戰(zhàn)，然后探索了一些改進(jìn)方法：比如提高繪制性能或者減少需要繪制的數(shù)量虐秦。
