iOS 深入探究离屏渲染

一、离屏渲染检测

用Xcode创建一个新的工程,然后在AppDelegate.m添加如下代码:


2.png

创建一个UIViewController做为项目的根控制器,运行。然后开启离屏渲染检测。


开启离屏渲染检测

得到如下结果:
3.png

黄色被标记的部分触发了离屏渲染,可以看到状态栏的显示触发了离屏渲染,这里我们先暂且忽略。接着我们来改一下AppDelegate中的代码,让UINavigationController做为window的根控制器;


4.png

在重新运行,看看效果:
5.png

发现整个页面都触发了离屏渲染!!!这是为什么呢?
我们知道UINavigationController初始化后,默认是半透明的,而navigationBar的图层是叠在UIViewController中的view上的。举个简单的例子:
6.png
  • 画家算法
    油画算法:先绘制场景中的离观察者较远的物体,再绘制较近的物体。iOS中图层的叠加绘制大概遵循“画家算法”。

    根据华算法,GPU先绘制橙色图层,由于橙色图层和半透明蓝色图层有叠加的部分GPU需要重新计算叠加部分每一个像素的数据。所以绘制橙色图层完成后不能直接放置帧缓冲区然后显示到屏幕上。这时GPU会开辟一个新的缓冲区存放渲染好的橙色位图,这个区域叫离屏渲染缓冲区。然后接着子绘制蓝色图层,绘制完成后放置离屏渲染缓冲区进行图层混合运算,处理好的结果再从离屏渲染缓冲区放置到帧缓冲区,然后屏幕显示。

    0.png

  • 离屏渲染的影响
    离屏渲染流程相比正常的渲染流程其中涉及两次昂贵的环境转换,也会增加GPU的运算工作量,无论给CPU和GPU都会加大负荷。触发离屏渲染后这种转换发生在每一帧,在界面的滚动过程中如果有大量的离屏渲染发生时会严重影响帧率,从而会使我们的页面不流畅。所以官方也一直建议我们在实际开发中要避免离屏渲染。

  • 合理使用离屏渲染:
    其实苹果推出离屏渲染也是为了解决一些特定情况下提出的优化方案,因为在实际项目的开发中我们或多或少不能避免这种情况,比如app上面的状态栏,也触发了视频渲染,但是因为只有一次所以并不会对性能产生较大的影响。我们应该在开发中对那种数量多或者渲染次数的情况必须进行优化,比如说tableView加载圆形的头像在滑动的过程中,如果触发了离屏渲染,则GPU开销会很大,从而影响帧率,滑动不流畅造成不好的用户体验。所以开发过程中,我们应该根据实际情况进行性能优化。

我们接着上面提到UINavigationController产生的离屏进行优化,将NavgationBar设置为不透明,加如下代码:

nav.navigationBar.translucent = NO;

运行,结果:


7.png

解决了上面的离屏渲染的问题;

二、圆角触发离屏渲染的探究

在iOS的控件中,都是通过CALayer进行内容呈现的,我们先了解一下CALayer的结构。

8.png

CALayer是由backgroundColor、contents、边框组成,实际开发中对layer的borderWidth、borderColor的设置就是对边框的操作。

  • 在ViewDidload中加入一些测试代码:
- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    UIImageView *imageV = [[UIImageView alloc]init];
    imageV.frame = CGRectMake(0, 0, 200., 200.);
    imageV.contentMode = UIViewContentModeScaleAspectFit;
    imageV.center = self.view.center;
//    imageV.backgroundColor = [UIColor orangeColor];
    [self.view addSubview:imageV];
    imageV.layer.cornerRadius = 100;
//    imageV.layer.masksToBounds = YES;
    imageV.layer.borderWidth = 5.0;
    imageV.layer.borderColor = [UIColor redColor].CGColor;
    imageV.image = [UIImage imageNamed:@"lll"];
}

1.只设置cornerRadius发现只有边框会发生变化,并不对layer中contents的内容进行裁剪,也并不会触发离屏渲染;

9.png

2.将imageV.layer.masksToBounds = YES;的注释去掉,会发生什么变化呢?是否就会触发离屏渲染?
未开启离屏.png

开启离屏检测.png

我们发现,如果将masksToBounds设置为YES,CALayer中的contents才会被重新裁剪,开启离屏检测,发现也会触发离屏渲染。
3.将边框设置两行代码注释,设置imageV.backgroundColor = [UIColor orangeColor];ImageView的背景颜色,发现同样会触发离屏渲染.
0.png

结论:
圆角的设置是需要对所有layer都进行裁剪的,而maskToBounds裁剪是应用到所有layer上的。如果从正常渲染的角度来说,一个个layer是用完即扔的。而现在我们的圆角设置需要3个layer叠加合并的,所以将先处理好的layer保存在离屏缓冲区,等到最后一个layer处理完,合并进行圆角+裁剪,所以才会触发离屏渲染。

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