iOS 离屏渲染测评和简单解析

前言

这篇文章不会讲解离屏渲染的产生原因和原理
主要讲解决办法和测试方法还有如何触发
如果想看离屏渲染原理讲解的请点击这里

离屏渲染与正常渲染

屏幕上最终显示的数据有两种加载流程如下图所示

流程图.png

一. 如何触发离屏渲染

下面几种情况会触发离屏渲染：

• 1.使用了 mask的 layer (layer.mask)
• 2.需要进行裁剪的layer (layer.masksToBounds / view.clipsToBounds)
• 3.设置了组透明度为 YES，并且透明度不为 1 的layer (layer.allowsGroupOpacity/layer.opacity)
• 4.添加了投影的 layer (layer.shadow*)
• 5.采用了光栅化的 layer (layer.shouldRasterize)
• 6.绘制了文字的 layer (UILabel, CATextLayer, Core Text等)

不过，需要注意的是，重写 drawRect:方法并不会触发离屏渲染。前文中我们提到过，重写 drawRect: 会将 GPU 中的渲染操作转移到 CPU 中完成，并且需要额外开辟内存空间。但根据苹果工程师的说法，这和标准意义上的离屏渲染并不一样，在 Instrument 中开启 Color offscreen rendered yellow 调试时也会发现这并不会被判断为离屏渲染。

设置圆角触发离屏渲染

苹果官方文档对于cornerRadius的描述：

Setting the radius to a value greater than 0.0 causes the layer to begin drawing rounded corners on its background. By default, the corner radius does not apply to the image in the layer’s contents property; it applies only to the background color and border of the layer. However, setting the masksToBounds property to true causes the content to be clipped to the rounded corners.

我们发现设置cornerRadius大于0时，只为layer的backgroundColor和border设置圆角；而不会对layer的contents设置圆角，除非同时设置了layer.masksToBounds为true（对应UIView的clipsToBounds属性）。
如果这时，你认为layer.masksToBounds或者clipsToBounds设置为true就会触发离屏渲染，这是不完全正确的。

我们先打开模拟器的离屏渲染颜色标记：

截屏2020-07-08下午4.57.42.png

在平常写代码时，比如UIButton设置圆角，当设置好按钮的image、cornerRadius、borderWidth、borderColor等属性后，运行发现并没有实现我们想要的效果

        let btn0 = UIButton(type: .custom)
        btn0.frame = CGRect(x: 100, y: 60, width: 100, height: 100)
        //设置圆角
        btn0.layer.cornerRadius = 50
        //设置border宽度和颜色
        btn0.layer.borderWidth = 2
        btn0.layer.borderColor = UIColor.red.cgColor
        self.view.addSubview(btn0)
        //设置背景图片
        btn0.setImage(UIImage(named: "picture"), for: .normal)
        btn0.backgroundColor = UIColor.blue

截屏2020-07-08下午6.26.16.png

截屏2020-07-08下午6.26.34.png

下面的代码会发生离屏渲染

        let btn0 = UIButton(type: .custom)
        btn0.frame = CGRect(x: 100, y: 60, width: 100, height: 100)
        //设置圆角
        btn0.layer.cornerRadius = 50
        //设置border宽度和颜色
        btn0.layer.borderWidth = 2
        btn0.layer.borderColor = UIColor.red.cgColor
        btn0.layer.masksToBounds = true
        self.view.addSubview(btn0)
        //设置背景图片
        btn0.setImage(UIImage(named: "picture"), for: .normal)

截屏2020-07-08下午6.34.07.png

其实不光是图片，我们为视图添加一个有颜色、内容或边框等有图像信息的子视图也会触发离屏渲染。

 let view = UIView(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: 200, height: 200))
        view.backgroundColor = UIColor.blue
        // 设置边框宽度和颜色
        view.layer.borderWidth = 2.0
        view.layer.borderColor = UIColor.black.cgColor
        // 设置圆角
        view.layer.cornerRadius = 100.0
        // 设置裁剪
        view.clipsToBounds = true
        
        let subView = UIView(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: 100, height: 100))
        subView.backgroundColor = UIColor.red
        // 设置边框宽度和颜色
        subView.layer.borderWidth = 2.0
        subView.layer.borderColor = UIColor.black.cgColor
        // 设置内容
        subView.layer.contents = UIImage(named: "picture")?.cgImage
        subView.layer.borderWidth = 2.0
        subView.layer.borderColor = UIColor.black.cgColor
        view.addSubview(subView)
        
        view.center = self.view.center;
        self.view.addSubview(view)

截屏2020-07-08下午6.42.47.png

对于避免离屏渲染的方案

除了尽量减少圆角裁剪的使用，还有什么别的办法可以避免圆角+裁剪引起的离屏渲染吗？

由于刚才我们提到，圆角引起离屏渲染的本质是裁剪的叠加，导致 masksToBounds 对 layer 以及所有 sublayer 进行二次处理。那么我们只要避免使用 masksToBounds 进行二次处理，而是对所有的 sublayer 进行预处理，就可以只进行“画家算法”，用一次叠加就完成绘制。

那么可行的实现方法大概有下面几种：

• 1.【换资源】直接使用带圆角的图片，或者替换背景色为带圆角的纯色背景图，从而避免使用圆角裁剪。不过这种方法需要依赖具体情况，并不通用。
• 2.【mask】再增加一个和背景色相同的遮罩 mask 覆盖在最上层，盖住四个角，营造出圆角的形状。但这种方式难以解决背景色为图片或渐变色的情况。
• 3.【UIBezierPath】用贝塞尔曲线绘制闭合带圆角的矩形，在上下文中设置只有内部可见，再将不带圆角的 layer 渲染成图片，添加到贝塞尔矩形中。这种方法效率更高，但是 layer 的布局一旦改变，贝塞尔曲线都需要手动地重新绘制，所以需要对 frame、color 等进行手动地监听并重绘。
• 4.【CoreGraphics】重写 drawRect:，用 CoreGraphics 相关方法，在需要应用圆角时进行手动绘制。不过 CoreGraphics 效率也很有限，如果需要多次调用也会有效率问题。

部分例子

方案一

_imageView.clipsToBounds=YES; 
_imageView.layer.cornerRadius=4.0;

方案二

   - (instancetype)imageWithCornerRadius:(CGFloat)cornerRadius size:(CGSize)newSize
{
    UIImage *originImage = self;
    
    // 开始裁切圆角
    CGRect bounds = CGRectMake(0, 0, newSize.width, newSize.height);
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(newSize, NO, UIScreen.mainScreen.scale);
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:bounds
                                                    cornerRadius:cornerRadius];
    CGContextAddPath(context, path.CGPath);
    CGContextClip(context);
    [originImage drawInRect:bounds];
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    return image;
}

方案三

//mask遮罩
+ (UIImage*)maskWithShowImage:(UIImage *)sImage maskImage:(UIImage*)mImage{
    CGSize size = sImage.size;
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, 0);
    
    [sImage drawInRect:CGRectMake(0, 0, size.width, size.height)];
    [mImage drawInRect:CGRectMake(0, 0, size.width, size.width) blendMode:kCGBlendModeDestinationIn alpha:1];
    UIImage *resultImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    return resultImage;
}

方案四

YYImage的处理方案

- (UIImage *)yy_imageByRoundCornerRadius:(CGFloat)radius
                                 corners:(UIRectCorner)corners
                             borderWidth:(CGFloat)borderWidth
                             borderColor:(UIColor *)borderColor
                          borderLineJoin:(CGLineJoin)borderLineJoin {
    
    if (corners != UIRectCornerAllCorners) {
        UIRectCorner tmp = 0;
        if (corners & UIRectCornerTopLeft) tmp |= UIRectCornerBottomLeft;
        if (corners & UIRectCornerTopRight) tmp |= UIRectCornerBottomRight;
        if (corners & UIRectCornerBottomLeft) tmp |= UIRectCornerTopLeft;
        if (corners & UIRectCornerBottomRight) tmp |= UIRectCornerTopRight;
        corners = tmp;
    }
    
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.size, NO, self.scale);
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGRect rect = CGRectMake(0, 0, self.size.width, self.size.height);
    CGContextScaleCTM(context, 1, -1);
    CGContextTranslateCTM(context, 0, -rect.size.height);
    
    CGFloat minSize = MIN(self.size.width, self.size.height);
    if (borderWidth < minSize / 2) {
        UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:CGRectInset(rect, borderWidth, borderWidth) byRoundingCorners:corners cornerRadii:CGSizeMake(radius, borderWidth)];
        [path closePath];
        
        CGContextSaveGState(context);
        [path addClip];
        CGContextDrawImage(context, rect, self.CGImage);
        CGContextRestoreGState(context);
    }
    
    if (borderColor && borderWidth < minSize / 2 && borderWidth > 0) {
        CGFloat strokeInset = (floor(borderWidth * self.scale) + 0.5) / self.scale;
        CGRect strokeRect = CGRectInset(rect, strokeInset, strokeInset);
        CGFloat strokeRadius = radius > self.scale / 2 ? radius - self.scale / 2 : 0;
        UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:strokeRect byRoundingCorners:corners cornerRadii:CGSizeMake(strokeRadius, borderWidth)];
        [path closePath];
        
        path.lineWidth = borderWidth;
        path.lineJoinStyle = borderLineJoin;
        [borderColor setStroke];
        [path stroke];
    }
    
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    return image;
}