整理對(duì)于iOS繪制和布局的知識(shí)赢赊。

一.iOS的主RunLoop

iOS 的主 RunLoop 負(fù)責(zé)處理所有的用戶輸入事件并觸發(fā)相應(yīng)的響應(yīng)辽狈。所有的用戶交互都會(huì)被加入到一個(gè)事件隊(duì)列中着茸。UIApplication對(duì)象會(huì)從隊(duì)列中取出事件并將它們分發(fā)到應(yīng)用中的其他對(duì)象上敬特。當(dāng)視圖響應(yīng)之后(視圖響應(yīng)者)掰伸，控制流回到主 RunLoop 上歧蕉，然后開(kāi)始 update cycle（更新周期），Update cycle 負(fù)責(zé)布局并且重新渲染視圖們 views。

main_event_loop.jpg

二.Update Cycle

Update cycle 是當(dāng)應(yīng)用完成了你的所有事件處理代碼后逃呼，控制流回到主 RunLoop 時(shí)的那個(gè)時(shí)間點(diǎn)推姻。正是在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上系統(tǒng)開(kāi)始更新布局拧晕、顯示和設(shè)置約束饲嗽。

如果你在處理事件的代碼中請(qǐng)求修改了一個(gè) view，那么系統(tǒng)就會(huì)把這個(gè) view 標(biāo)記為需要重畫（redraw）。在接下來(lái)的 Update cycle 中，系統(tǒng)就會(huì)執(zhí)行這些 view 上的更改揖盘。

用戶交互和布局更新間的延遲幾乎不會(huì)被用戶察覺(jué)到。iOS 應(yīng)用一般以 60 fps 的速度展示動(dòng)畫，就是說(shuō)每個(gè)更新周期只需要 1/60 秒鹿蜀。這個(gè)更新的過(guò)程很快婉商，所以用戶在和應(yīng)用交互時(shí)感覺(jué)不到 UI 中的更新延遲。但是由于在處理事件和對(duì)應(yīng) view 重畫間存在著一個(gè)間隔箫攀，RunLoop 中的某時(shí)刻的 view 更新可能不是你想要的那樣缀雳。如果你的代碼中的某些計(jì)算依賴于當(dāng)下的 view 內(nèi)容或者是布局，那么就有在過(guò)時(shí)的(錯(cuò)誤的) view 信息上操作的風(fēng)險(xiǎn)梢睛。對(duì)此肥印，需要理解UIView中幾個(gè)重要的布局方法來(lái)避免這類問(wèn)題。

下面的圖展示出了 update cycle 發(fā)生在 RunLoop 的尾部绝葡。

tech-blog-loop.png

三.Layout

一個(gè)視圖的布局指的是它在屏幕上的的大小和位置深碱。每個(gè) view 都有一個(gè) frame 屬性，用來(lái)表示在父 view 坐標(biāo)系中的位置和具體的大小藏畅。UIView給你提供了用來(lái)通知系統(tǒng)某個(gè) view 布局發(fā)生變化的方法敷硅，也提供了在 view 布局重新計(jì)算后調(diào)用的回調(diào)方法。

layoutSubviews()

這個(gè) UIView 方法處理對(duì)視圖（view）及其所有子視圖（subview）的重新定位和大小調(diào)整。它負(fù)責(zé)給出當(dāng)前 view 和每個(gè)子 view 的位置和大小竞膳。這個(gè)方法很開(kāi)銷很大航瞭，因?yàn)樗鼤?huì)在每個(gè)子視圖上起作用并且調(diào)用它們相應(yīng)的 layoutSubviews 方法。系統(tǒng)會(huì)在任何它需要重新計(jì)算視圖的 frame 的時(shí)候自動(dòng)調(diào)用這個(gè)方法坦辟，所以你應(yīng)該在需要更新 frame 來(lái)重新定位或更改大小時(shí)重載它刊侯。

但是你不應(yīng)該顯式調(diào)用這個(gè)方法。相反锉走，有許多可以在 runloop 的不同時(shí)間點(diǎn)觸發(fā) layoutSubviews 調(diào)用的機(jī)制滨彻，這些觸發(fā)機(jī)制比直接調(diào)用 layoutSubviews 的資源消耗要小得多。

當(dāng) layoutSubviews 完成后挪蹭，在 view 的所有者 viewController 上亭饵，會(huì)觸發(fā) viewDidLayoutSubviews 調(diào)用。因?yàn)?viewDidLayoutSubviews 是 view 布局更新后會(huì)被唯一可靠調(diào)用的方法梁厉，所以你應(yīng)該把所有依賴于布局或者大小的代碼放在 viewDidLayoutSubviews 中辜羊，而不是放在 viewDidLoad 或者 viewDidAppear 中。這是避免使用過(guò)時(shí)的布局或者位置變量的唯一方法词顾。

Automatic refresh

有許多操作會(huì)自動(dòng)給視圖打上 “update layout” 標(biāo)記八秃，因此 layoutSubviews 會(huì)在下一個(gè)周期中被調(diào)用，而不需要開(kāi)發(fā)者手動(dòng)操作肉盹。這些自動(dòng)通知系統(tǒng) view 的布局發(fā)生變化的方式有：

• 修改 view 的大小
• 新增 subview
• 用戶在 UIScrollView 上滾動(dòng)（layoutSubviews 會(huì)在 UIScrollView 和它的父 view 上被調(diào)用）
• 用戶旋轉(zhuǎn)設(shè)備
• 更新視圖的 constraints

setNeedsLayout()

觸發(fā) layoutSubviews 調(diào)用的最省資源的方法就是在你的視圖上調(diào)用 setNeedsLaylout 方法昔驱。調(diào)用這個(gè)方法代表向系統(tǒng)表示視圖的布局需要重新計(jì)算。setNeedsLayout 方法會(huì)立刻執(zhí)行并返回上忍，但在返回前不會(huì)真正更新視圖骤肛。視圖會(huì)在下一個(gè) update cycle 中更新.

layoutIfNeeded()

layoutIfNeeded 是另一個(gè)會(huì)讓 UIView 觸發(fā) layoutSubviews 的方法。 當(dāng)視圖需要更新的時(shí)候窍蓝，與 setNeedsLayout() 會(huì)讓視圖在下一周期調(diào)用 layoutSubviews 更新視圖不同腋颠，layoutIfNeeded 會(huì)立即調(diào)用 layoutSubviews 方法。但是如果你調(diào)用了 layoutIfNeeded 之后吓笙，并且沒(méi)有任何操作向系統(tǒng)表明需要刷新視圖淑玫，那么就不會(huì)調(diào)用 layoutSubview。如果你在同一個(gè) runLoop 內(nèi)調(diào)用兩次 layoutIfNeeded观蓄，并且兩次之間沒(méi)有更新視圖混移，第二個(gè)調(diào)用同樣不會(huì)觸發(fā) layoutSubviews 方法。

使用 layoutIfNeeded侮穿，則布局和重繪會(huì)立即發(fā)生并在函數(shù)返回之前完成（除非有正在運(yùn)行中的動(dòng)畫）歌径。這個(gè)方法在你需要依賴新布局，無(wú)法等到下一次 update cycle 的時(shí)候會(huì)比 setNeedsLayout 有用亲茅。除非是這種情況回铛，否則你更應(yīng)該使用 setNeedsLayout狗准，這樣在每次 runLoop 中都只會(huì)更新一次布局。

當(dāng)對(duì)希望通過(guò)修改 constraint 進(jìn)行動(dòng)畫時(shí)茵肃，這個(gè)方法特別有用腔长。你需要在 animation block 之前對(duì) self.view 調(diào)用 layoutIfNeeded，以確保在動(dòng)畫開(kāi)始之前傳播所有的布局更新验残。在 animation block 中設(shè)置新 constraint 后捞附，需要再次調(diào)用 layoutIfNeeded 來(lái)動(dòng)畫到新的狀態(tài)。

四.Display

一個(gè)視圖的顯示包含了顏色您没、文本鸟召、圖片和 Core Graphics 繪制等視圖屬性，不包括其本身和子視圖的大小和位置氨鹏。和布局的方法類似欧募，顯示也有觸發(fā)更新的方法，它們由系統(tǒng)在檢測(cè)到更新時(shí)被自動(dòng)調(diào)用仆抵，或者我們可以手動(dòng)調(diào)用直接刷新跟继。

draw:

UIView 的 draw 方法是對(duì)視圖內(nèi)容顯示的操作，類似于視圖布局的 layoutSubviews镣丑。但是不同于 layoutSubviews``舔糖，draw 方法不會(huì)觸發(fā)后續(xù)對(duì)視圖的子視圖方法的調(diào)用。主要注意的是：你不應(yīng)該直接調(diào)用 draw 方法传轰，而應(yīng)該通過(guò)調(diào)用觸發(fā)方法剩盒，讓系統(tǒng)在 runLoop 中的不同節(jié)點(diǎn)自動(dòng)調(diào)用谷婆。

setNeedsDisplay()

這個(gè)方法類似于布局中的 setNeedsLayout 慨蛙。它會(huì)給有內(nèi)容更新的視圖設(shè)置一個(gè)臟標(biāo)記，但在視圖重繪之前就會(huì)返回纪挎。然后在下一個(gè) update cycle 中期贫，系統(tǒng)會(huì)遍歷所有已標(biāo)標(biāo)記的視圖，并調(diào)用它們的 draw 方法异袄。

大部分時(shí)候通砍，在視圖中更新任何 UI 組件都會(huì)自動(dòng)把相應(yīng)的視圖標(biāo)記為“dirty”，通過(guò)設(shè)置視圖“內(nèi)部更新標(biāo)記”烤蜕，在下一次 update cycle 中就會(huì)重繪封孙，而不需要顯式的 setNeedsDisplay 調(diào)用。

下面的代碼例子中讽营，通過(guò)設(shè)置drawType的值虎忌，進(jìn)行自定義繪制，并在didSet中調(diào)用 setNeedsLayout.

class MyView: UIView {
    var drawType = 0 {
        didSet {
            setNeedsDisplay()
        }
    }

    override func draw(_ rect: CGRect) {
        switch self.drawType {
            case 0: return
            case 1: drawPoint(rect)
            case 2: drawLine(rect)
            case 3: drawRectangle(rect)
            default: drawEllipse(rect)
        }
    }
}

視圖的顯示方法里沒(méi)有類似布局中的 layoutIfNeeded 這樣可以觸發(fā)立即更新的方法橱鹏。

五.Constraints 約束

自動(dòng)布局包含三步來(lái)布局和重繪視圖膜蠢。第一步是更新約束堪藐，系統(tǒng)會(huì)計(jì)算并給視圖設(shè)置所有要求的約束。第二步是布局階段挑围，布局引擎計(jì)算視圖和子視圖的 frame 并且將它們布局礁竞。第三步是顯示階段，重繪視圖的內(nèi)容杉辙，如實(shí)現(xiàn)了 draw方法則調(diào)用 draw模捂。

updateConstraints()

這個(gè)方法用來(lái)在自動(dòng)布局中動(dòng)態(tài)改變視圖約束。和布局中的 layoutSubviews() 方法或者顯示中的 draw 方法類似蜘矢，updateConstraints() 只應(yīng)該被重載枫绅，絕不要在代碼中顯式地調(diào)用。

通常你只應(yīng)該在 updateConstraints 方法中實(shí)現(xiàn)必須要更新的約束硼端。靜態(tài)的約束應(yīng)該在 interface builder并淋、視圖的初始化方法或者 viewDidLoad() 方法中指定。

通常情況下珍昨，設(shè)置或者解除約束县耽、更改約束的優(yōu)先級(jí)或者常量值，或者從視圖層級(jí)中移除一個(gè)視圖時(shí)都會(huì)設(shè)置一個(gè)內(nèi)部的標(biāo)記 “update constarints”镣典，這個(gè)標(biāo)記會(huì)在下一個(gè)更新周期中觸發(fā)調(diào)用 updateConstrains()兔毙。當(dāng)然，也有手動(dòng)給視圖打上“update constarints” 標(biāo)記的方法兄春，如下澎剥。

setNeedsUpdateConstraints()

調(diào)用 setNeedsUpdateConstraints() 會(huì)保證在下一次更新周期中更新約束。它通過(guò)標(biāo)記“update constraints”來(lái)觸發(fā) updateConstraints()赶舆。這個(gè)方法和 setNeedsDisplay() 以及 setNeedsLayout() 方法的工作機(jī)制類似哑姚。

updateConstraintsIfNeeded()

對(duì)于使用自動(dòng)布局的視圖來(lái)說(shuō)，這個(gè)方法與 layoutIfNeeded 等價(jià)芜茵。它會(huì)檢查 “update constraints”標(biāo)記（可以被 setNeedsUpdateConstraints 或者 invalidateInstrinsicContentSize方法自動(dòng)設(shè)置）叙量。如果它認(rèn)為這些約束需要被更新，它會(huì)立即觸發(fā) updateConstraints() 九串，而不會(huì)等到 runLoop 的末尾绞佩。

invalidateIntrinsicContentSize()

自動(dòng)布局中某些視圖擁有 intrinsicContentSize 屬性，這是視圖根據(jù)它的內(nèi)容得到的自然尺寸猪钮。一個(gè)視圖的 intrinsicContentSize 通常由所包含的元素的約束決定品山，但也可以通過(guò)重載提供自定義行為。調(diào)用 invalidateIntrinsicContentSize() 會(huì)設(shè)置一個(gè)標(biāo)記表示這個(gè)視圖的 intrinsicContentSize 已經(jīng)過(guò)期烤低，需要在下一個(gè)布局階段重新計(jì)算肘交。

比如UILable、UIImageView等都有intrinsicContentSize 屬性拂玻，可以不用設(shè)置它的大小酸些，而通過(guò)intrinsicContentSize自動(dòng)算出來(lái)宰译。

六.總結(jié)

布局、顯示和約束都遵循著相似的模式魄懂，例如他們更新的方式以及如何在 run loop 的不同時(shí)間點(diǎn)上強(qiáng)制更新沿侈。

任一組件都有一個(gè)實(shí)際去更新的方法（layoutSubviews, draw, 和 updateConstraints），你可以重寫來(lái)手動(dòng)操作視圖市栗，但是任何情況下都不要顯式調(diào)用缀拭。如果視圖被標(biāo)記了需要被更新的話，則這個(gè)方法會(huì)在runLoop的末端被調(diào)用填帽。（有一些操作會(huì)自動(dòng)設(shè)置這個(gè)標(biāo)志蛛淋，但是也有一些方法允許您顯式地設(shè)置它。）

connects.png

下面的流程圖總結(jié)了 update cycle 和 event loop 之間的交互篡腌，并指出了上文提到的方法在 run loop 運(yùn)行期間的位置褐荷。

你可以在 run loop 中的任意一點(diǎn)顯式地調(diào)用 layoutIfNeeded 或者 updateConstraintsIfNeeded，需要記住嘹悼，這開(kāi)銷會(huì)很大叛甫。

在循環(huán)的末端是 update cycle 時(shí)期，如果視圖被設(shè)置了特定的 “update constraints”杨伙，“update layout” 或者 “needs display” 標(biāo)記其监，在這節(jié)點(diǎn)會(huì)更新約束、布局以及展示限匣。一旦這些更新結(jié)束抖苦，runloop 會(huì)重新啟動(dòng)。

runloop_update.png

七.概括

1.setNeedsDisplay或者setNeedsDisplay(rect:CGRect)

• 標(biāo)記相應(yīng)的視圖區(qū)域需要重繪
• 調(diào)用之后不會(huì)立即重繪米死，而是在下一個(gè)繪制周期里繪制
• 會(huì)調(diào)用View的draw(_ rect: CGRect)方法
• 不會(huì)調(diào)用layoutSubviews()方法

2.setNeedsLayout方法

• 不會(huì)立即更新界面锌历，會(huì)在下一個(gè)刷新周期里更新
• 需要在主線程調(diào)用此方法
• 不管尺寸有沒(méi)有更改都會(huì)會(huì)調(diào)用layoutSubviews()方法

3.layoutIfNeeded方法

• 會(huì)立即更新視圖
• 使用自動(dòng)布局的視圖會(huì)默認(rèn)更新改變的尺寸
• 可在動(dòng)畫里使用該屬性
• 有需要刷新的標(biāo)記會(huì)立即調(diào)用，沒(méi)有則不會(huì)調(diào)用

4.layoutSubviews調(diào)用時(shí)機(jī)

• 初始化時(shí)設(shè)置frame不為Zero會(huì)觸發(fā)
• 直接調(diào)用[self setNeedsLayout]
• addSubview時(shí)
• 當(dāng)view的size發(fā)送改變的時(shí)候哲身，前提是frame的值前后發(fā)生了變化
• 滑動(dòng)UIScrollView的時(shí)候
• 旋轉(zhuǎn)屏幕 可能會(huì)觸發(fā)
• 更新視圖的 constraint

5.如果要立即刷新

• 先調(diào)用[view setNeedsLayout]辩涝，標(biāo)記為需要布局贸伐，然后調(diào)用[view layoutIfNeeded]勘天，實(shí)現(xiàn)布局

本文是整理學(xué)習(xí)文章，大部分非原創(chuàng)捉邢，參考鏈接：
1.Demystifying iOS Layout
2.帥氣的軍大王

END脯丝。
我是小侯爺。
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