iOS 常见触发离屏渲染场景及优化方案总结

以下方案，常用的阴影、圆角等经过笔者测试可行，剩余场景方案仅供参考，并未实际测试

对什么是离屏渲染，以及为什么会产生离屏渲染尚不了解的建议看看四、深入剖析【离屏渲染】原理这篇文章，再来阅读本文

在离屏渲染触发的场景中，按照性能影响从高到低排序，如下所示

shadows（阴影）
conerRadius > 0 + maskToBounds = true(常见的圆角设置手段)
mask（遮罩）
allowsGroupOpacity（组不透明）
edge antialiasing(抗锯齿)

下面针对不同场景说明为什么以及怎么解决离屏渲染问题

添加了阴影的layer（layer.shadow）

layer本身是一块矩形区域，而阴影是作用于在整个非透明区域，并显示在所有layer的最下方。
根据画家算法，由远及近的渲染，阴影是第一个被渲染的，但是阴影渲染有一个前提：我们必须画完所有的layer和子layer后。
所以这时我们就需要一个临时缓存，这个缓存区就是离屏缓冲区，用来将所有layer都渲染完成，再根据所有layer和子layer组合后的图层的形状，添加阴影到FrameBuffer，最后显示到屏幕上

下面我们以按钮的阴影来进行演示

        let btn0 = UIButton(type: .custom)
        btn0.frame = CGRect(x: 100, y: 60, width: 100, height: 100)
        //设置圆角
        self.view.addSubview(btn0)
        //设置背景图片
        btn0.setImage(UIImage(named: "mouse"), for: .normal)
        //阴影
        btn0.layer.shadowColor = UIColor.lightGray.cgColor
        btn0.layer.shadowOpacity = 1.0
        btn0.layer.shadowRadius = 2.0
        btn0.layer.shadowOffset = CGSize(width: 5, height: 5)

根据上面这段代码的运行，可以看到如下结果，设置阴影时是触发了离屏渲染的

shadow离屏渲染效果

优化方案
使用阴影必须保证 layer 的masksToBounds = false，因此阴影与系统圆角不兼容。但是注意，只是在视觉上看不到，对性能的影响依然。通常使用指定路径来避免离屏渲染

方案1：指定路径
在上述代码的基础上增加以下两行代码

        //指定路径 - 避免离屏渲染
        let path = UIBezierPath(rect: btn0.bounds)
        btn0.layer.shadowPath = path.cgPath

效果如下

shadow避免离屏渲染的结果

除了指定路径，还有其他解决方案，不过笔者并没有一一试验，有兴趣的可以自己尝试下

利用混合图层模拟阴影的效果

sublayer.contents = (id)[UIImage imageNamed:@"xxx"].CGImage;
[view.layer addSublayer:sublayer];

利用一个阴影效果的视图添加在需要显示阴影的位置
使用 Core Graphics 绘制阴影

需要进行裁剪的layer（layer.masksToBounds / view.clipsToBounds）

这种场景就是我们常用的圆角处理，当我们需要绘制一个带有圆角并且需要剪切圆角以外内容的容器时，就会触发离屏渲染，例如UIButton、UIImageView等

注意：iOS官方针对UIImageView有一些优化，
==> 在iOS9之前，UIImageView和UIButton通过cornerRadius+masksToBounds设置圆角都会触发离屏渲染，
==> 但是UIImageView在ios9以后，针对UIImageView中的image设置圆角并不会触发离屏渲染，如果加上了背景色或者阴影等其他效果还是会触发离屏渲染的

优化方案
对于content无内容或者内容非背景透明（不涉及到圆角以外的区域）的layer，直接设置layer的backgroundColor + cornerRadius 属性绘制圆角

常用的优化方案参见iOS 常用的圆角处理方式总结

下面再补充一些其他方案

后台绘制，前台设置图片

- (void)setCircleImage
{
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        UIImage * circleImage = [image imageWithCircle];
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            imageView.image = circleImage;
        });
    });
}


#import "UIImage+Addtions.h"
@implementation UIImage (Addtions)
//返回一张圆形图片
- (instancetype)imageWithCircle
{
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.size, NO, 0);
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0, 0, self.size.width, self.size.height)];
    [path addClip];
    [self drawAtPoint:CGPointZero];
    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    return image;
}

使用混合图层，在layer上方叠加相应mask形状的半透明layer

sublayer.contents = (id)[UIImage imageNamed:@"xxx"].CGImage;
[view.layer addSublayer:sublayer];

使用了mask的layer（layer.mask）

mask是覆盖在所有layer及其子layer之上的，可能还带有一定的透明度。
mask也是需要等整个layer树绘制完成，再加上mask和组合后的lzyer进行组合，所以需要开辟一个独立于FrameBuffer的内存，用于将layer及其子layer画完，最后再和mask进行组合，存储到FrameBuffer，视频控制器从FrameBuffer中读取数据显示到屏幕上

优化方案

不使用mask，使用混合图层，在layer上方叠加相应mask形状的半透明layer

设置了组透明度为 YES，并且透明度不为 1 的 layer (layer.allowsGroupOpacity/ layer.opacity)

group opacity中alpha并不是分别应用到每一层之上，需要整个layer树画完之后，在统一加上alpha，和底层其他layer的像素进行组合，此时显然无法通过一次遍历就得到结果
需要另外开启一个独立内存，先将layer及其子layer画好，最后给组合后的图层加上alpha进行渲染，将最终结果存储到帧缓冲区
GroupOpacity 开启离屏渲染的条件是：layer.opacity != 1.0并且有子 layer 或者背景图。

优化方案
关闭allowsGroupOpacity属性，根据产品需求自己控制layer透明度

采用了光栅化的 layer (layer.shouldRasterize)

如果layer的layer.shouldRasterize被设置为true，会在触发离屏渲染的同时，将光栅化后的内容缓存起来，如果在下一次，对应的layer和子layer没有改变，则复用离屏缓冲区的结果，可以很大程度提升性能

当视图内容是静态不变时，设置 shouldRasterize(光栅化)为YES，此方案最为实用方便。

view.layer.shouldRasterize = true;
view.layer.rasterizationScale = view.layer.contentsScale;

但当视图内容是动态变化(如后台下载图片完毕后切换到主线程设置)时，使用此方案反而为增加系统负荷。

绘制了文字的 layer (UILabel, CATextLayer, Core Text 等)

想要在 UILabel 和 UITextView 上实现低成本的圆角(不触发离屏渲染)，需要保证 layer 的contents呈现透明的背景色，文本视图类的 layer 的contents默认是透明的(字符就在这个透明的环境里绘制、显示)，此时只需要设置 layer 的backgroundColor，再加上cornerRadius就可以搞定了。不过 UILabel 上设置backgroundColor的行为被更改了，不再是设定 layer 的背景色而是为contents设置背景色，UITextView 则没有改变这一点
不要直接利用label.backgroundColor = aColor 设置背景色
-不要直接在XIB中为label设置背景色(感谢小K仔仔仔指出这里的问题)

在这里重新做下梳理，经过测试

设置label.backgroundColor + cornerradius ，圆角的裁剪并没有label设置的backgroundColor上，这种背景颜色的设置方式其实是为contents设置背景色，而contents圆角的裁剪需要设置 masksToBounds 才会生效。但是这种方式也并没有触发离屏渲染，

        let label = UILabel(frame: CGRect(x: 100, y: 100, width: 100, height: 50))
        label.text = "测试"
        label.backgroundColor = UIColor.lightGray
        label.layer.cornerRadius = 8
        label.layer.masksToBounds = true
        self.view.addSubview(label)

效果

==> 猜测原因可能是这样的，我们设置的背景色只是为contents设置的，所以圆角的裁剪其实针对的也只是contents，相当于此时只有一个图层需要设置圆角，所以并不会触发离屏渲染

label中设置label3.layer.backgroundColor + cornerradius，此时也不会触发离屏渲染,原因同一种情况类似

UILabel中不会触发离屏渲染的圆角化方案

UILabel直接通过label的layer设置背景色 + cornerRadius

label.layer.backgroundColor = aColor
label.layer.cornerRadius = 5

label3.backgroundColor + cornerradius + masksToBounds

UILabel哪些情况会触发离屏渲染？
大致测试了下，有以下两种情况

UILabel中添加了子视图，且需要圆角化，类似下面这种

let label3 = UILabel(frame: CGRect(x: 100, y: 350
            , width: 100, height: 50))
       label3.text = "测试3"
       let view3 = UIView(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: 20, height: 20))
       view3.backgroundColor = UIColor.red
       label3.addSubview(view3)
        label3.layer.backgroundColor = UIColor.lightGray.cgColor
       label3.layer.cornerRadius = 8
       label3.layer.masksToBounds = true
       self.view.addSubview(label3)

此时不论是否设置label3.layer.backgroundColor，都会触发离屏渲染，如图所示

设置了layer的背景色

未设置layer的背景色

设置label.layer.backgroundColor + cornerradius时，同时设置了 masksToBounds，也会触发离屏渲染，所以在写代码时，要注意，label不复杂时，仅设置
label.layer.backgroundColor + cornerradius即可圆角化。

使用高斯模糊（毛玻璃）效果

ios屏幕显示推送通知页面或者UIVisualEffectView

edge antialiasing（抗锯齿）

不设置 allowsEdgeAntialiasing 属性为YES(默认为NO)

总结

RoundedCorner（圆角）在仅指定cornerRadius时不会触发离屏渲染，仅适用于特殊情况：contents为 nil 或者contents不会遮挡背景色时的圆角。
Shawdow 可以通过指定路径来取消离屏渲染。
Mask 无法取消离屏渲染，可以利用混合图层来进行优化。