GPU渲染机制

CPU 计算好显示内容提交到 GPU，GPU 渲染完成后将渲染结果放入帧缓冲区，随后视频控制器会按照 VSync 信号逐行读取帧缓冲区的数据，经过可能的数模转换传递给显示器显示。

当图层属性的混合体被指定为在未预合成之前不能直接在屏幕中绘制时，屏幕外渲染就被唤起了。屏幕外渲染并不意味着软件绘制，但是它意味着图层必须在被显示之前在一个屏幕外上下文中被渲染（不论CPU还是GPU）。所以当使用离屏渲染的时候会很容易造成性能消耗，因为在OPENGL里离屏渲染会单独在内存中创建一个屏幕外缓冲区并进行渲染，而屏幕外缓冲区跟当前屏幕缓冲区上下文切换是很耗性能的。

屏幕外渲染和我们启用光栅化时相似，除了它并没有像光栅化图层那么消耗大，子图层并没有被影响到，而且结果也没有被缓存，所以不会有长期的内存占用。但是，如果太多图层在屏幕外渲染依然会影响到性能。

有时候我们可以把那些需要屏幕外绘制的图层开启光栅化以作为一个优化方式，前提是这些图层并不会被频繁地重绘。

对于那些需要动画而且要在屏幕外渲染的图层来说，你可以用CAShapeLayer，contentsCenter或者shadowPath来获得同样的表现而且较少地影响到性能。

GPU屏幕渲染方式

1、On-Screen Rendering：
意为当前屏幕渲染，指的是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区中进行。
2、Off-Screen Rendering：
意为离屏渲染，指的是GPU在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作。
3、特殊的离屏渲染：
如果将不在GPU的当前屏幕缓冲区中进行的渲染都称为离屏渲染，那么就还有另一种特殊的“离屏渲染”方式： CPU渲染。

如果我们重写了drawRect方法，并且使用任何Core Graphics的技术进行了绘制操作，就涉及到了CPU渲染。整个渲染过程由CPU在App内 同步地完成，渲染得到的bitmap最后再交由GPU用于显示。

备注：CoreGraphic通常是线程安全的，所以可以进行异步绘制，显示的时候再放回主线程。

离屏渲染的触发方式

设置了以下属性时，都会触发离屏绘制：
1、shouldRasterize（光栅化）
2、masks（遮罩）
3、shadows（阴影）
4、edge antialiasing（抗锯齿）
5、group opacity（不透明）
6、复杂形状设置圆角等
7、渐变

其中shouldRasterize（光栅化）是比较特别的一种：
光栅化概念：将图转化为一个个栅格组成的图象。
光栅化特点：每个元素对应帧缓冲区中的一像素。

shouldRasterize = YES在其他属性触发离屏渲染的同时，会将光栅化后的内容缓存起来，如果对应的layer及其sublayers没有发生改变，在下一帧的时候可以直接复用。shouldRasterize = YES，这将隐式的创建一个位图，各种阴影遮罩等效果也会保存到位图中并缓存起来，从而减少渲染的频度（不是矢量图）。

相当于光栅化是把GPU的操作转到CPU上了，生成位图缓存，直接读取复用。当你使用光栅化时，你可以开启“Color Hits Green and Misses Red”来检查该场景下光栅化操作是否是一个好的选择。绿色表示缓存被复用，红色表示缓存在被重复创建。

如果光栅化的层变红得太频繁那么光栅化对优化可能没有多少用处。位图缓存从内存中删除又重新创建得太过频繁，红色表明缓存重建得太迟。可以针对性的选择某个较小而较深的层结构进行光栅化，来尝试减少渲染时间。

Instruments监测离屏渲染

Instruments的Core Animation工具中有几个和离屏渲染相关的检查选项：
1、Color Offscreen-Rendered Yellow
开启后会把那些需要离屏渲染的图层高亮成黄色，这就意味着黄色图层可能存在性能问题。
2、Color Hits Green and Misses Red
如果shouldRasterize被设置成YES，对应的渲染结果会被缓存，如果图层是绿色，就表示这些缓存被复用；如果是红色就表示缓存会被重复创建，这就表示该处存在性能问题了。

iOS版本上的优化

1、iOS 9.0 之前UIimageView跟UIButton设置圆角都会触发离屏渲染
2、iOS 9.0 之后UIButton设置圆角会触发离屏渲染，而UIImageView里png图片设置圆角不会触发离屏渲染了，如果设置其他阴影效果之类的还是会触发离屏渲染的。

原文：
1、http://www.jianshu.com/p/6d24a4c29e18
2、http://www.kancloud.cn/manual/ios/97843