1. 圖形渲染框架
下圖為 iOS APP 圖形渲染框架厅贪， APP 在顯示可視化的圖形時蠢护，使用到了 Core Animation 、 Core Graphics养涮、 Core Image 等框架葵硕，這些框架在渲染圖形時，都需要通過 OpenGL ES / Metal 來驅(qū)動 GPU 進(jìn)行渲染與繪制贯吓。
1.1. UIKit
UIKit是 iOS開發(fā)者最常用的框架懈凹，里面提供了UIView。
UIView供開發(fā)者用來:
- 顯示界面(借助于
CALayer) - 布局子視圖
- 處理用戶交互事件(繼承自
UIResponder)悄谐。
1.2. Core Animation
Core Animation源自于 Layer Kit, 是一個復(fù)合引擎,主要職責(zé)包含渲染（CALayer）介评、構(gòu)建和實現(xiàn)動畫。CALayer是用戶所能在屏幕上看到一切的基礎(chǔ)爬舰。
1.3. Core Graphics
Core Graphics是基于Quartz 的高級繪圖引擎们陆，主要用于運(yùn)行時繪制圖像。其功能有繪制路徑情屹、顏色管理坪仇、漸變、陰影垃你、創(chuàng)建圖像烟很、圖像遮罩、PDF文檔創(chuàng)建顯示及分析蜡镶。
1.4. Core Image
Core Image 擁有一系列現(xiàn)成的圖像過濾器雾袱，可以對已存在的圖片進(jìn)行高效處理。大部分情況下官还，``Core Image ``` 是在GPU中完成工作芹橡，如果GPU忙，會使用CPU進(jìn)行處理望伦。
2. 三個框架間的依賴關(guān)系
Core Animation 林说、 Core Graphics煎殷、 Core Image這個三個框架間也存在著依賴關(guān)系。
上面提到CALayer是用戶所能在屏幕上看到一切的基礎(chǔ)腿箩。所以Core Graphics豪直、 Core Image是需要依賴于CALayer來顯示界面的。由于CALayer又是Core Animation 框架提供的珠移，所以說Core Graphics弓乙、 Core Image是依賴于``Core Animation ```的。
上文還提到每一個 UIView 內(nèi)部都關(guān)聯(lián)一個 CALayer圖層钧惧，即backing layer暇韧，每一個 CALayer都包含一個content屬性指向一塊緩存區(qū)，即backing store浓瞪， 里面存放位圖（Bitmap）懈玻。iOS中將該緩存區(qū)保存的圖片稱為寄宿圖。
這個寄宿圖有兩個設(shè)置方式：
- 直接向
content設(shè)置CGImage圖片乾颁，這需要依賴Core Image來提供圖片涂乌。 - 通過實現(xiàn)
UIView的drawRect方法自定義繪圖，這需要借助Core Graphics來繪制圖形英岭，再由CALayer生成圖片骂倘。
框架間的依賴關(guān)系.png
3. Core Animation 流水線
CALayer 是如何調(diào)用 GPU 并顯示可視化內(nèi)容的呢？下面我們就需要介紹一下 Core Animation 流水線的工作原理巴席。
事實上，app 本身并不負(fù)責(zé)渲染诅需，渲染則是由一個獨(dú)立的進(jìn)程負(fù)責(zé)漾唉，即 Render Server 進(jìn)程。
App 通過 IPC 將渲染任務(wù)及相關(guān)數(shù)據(jù)提交給 Render Server堰塌。Render Server 處理完數(shù)據(jù)后赵刑，再傳遞至 GPU。最后由 GPU 調(diào)用 iOS 的圖像設(shè)備進(jìn)行顯示场刑。
Core Animation 流水線的詳細(xì)過程如下：
- 首先般此，由 app 處理事件（Handle Events），如：用戶的點擊操作牵现，在此過程中 app 可能需要更新 視圖樹铐懊，相應(yīng)地，圖層樹 也會被更新瞎疼。
- 其次科乎，app 通過 CPU 完成對顯示內(nèi)容的計算，如：視圖的創(chuàng)建贼急、布局計算茅茂、圖片解碼捏萍、文本繪制等。在完成對顯示內(nèi)容的計算之后空闲，app 對圖層進(jìn)行打包令杈，并在下一次 RunLoop 時將其發(fā)送至
Render Server，即完成了一次Commit Transaction操作碴倾。 -
Render Server主要執(zhí)行 Open GL逗噩、Core Graphics 相關(guān)程序，并調(diào)用 GPU - GPU 則在物理層上完成了對圖像的渲染影斑。
- 最終给赞，GPU 通過 Frame Buffer、視頻控制器等相關(guān)部件矫户，將圖像顯示在屏幕上片迅。
對上述步驟進(jìn)行串聯(lián)，它們執(zhí)行所消耗的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 16.67 ms皆辽，因此為了滿足對屏幕的 60 FPS 刷新率的支持柑蛇，需要將這些步驟進(jìn)行分解，通過流水線的方式進(jìn)行并行執(zhí)行驱闷，如下圖所示耻台。
Commit Transaction
在 Core Animation 流水線中，app 調(diào)用 Render Server 前的最后一步 Commit Transaction 其實可以細(xì)分為 4 個步驟：
-
Layout：主要進(jìn)行視圖構(gòu)建空另，包括：LayoutSubviews方法的重載盆耽，addSubview:方法填充子視圖等。 -
Display：視圖繪制扼菠，這里僅僅是繪制寄宿圖摄杂，該過程使用CPU和內(nèi)存 -
Prepare：階段屬于附加步驟，一般處理圖像的解碼和轉(zhuǎn)換等操作 -
Commit：主要將圖層進(jìn)行打包循榆，并將它們發(fā)送至 Render Server析恢。該過程會遞歸執(zhí)行，因為圖層和視圖都是以樹形結(jié)構(gòu)存在秧饮。
參考文章：iOS 圖像渲染原理
