iOS性能优化(中级)

欲知前事如何,且看上回分解: iOS性能优化(初级)

小试牛刀

通过对性能初级优化秘籍一段时间的练习,少侠应该对性能优化有了一定的了解,在日常开发编码中有了些性能优化的意识,当产品小师妹提出一个新的交互的时候,想必也定难不倒少侠了。

就列表来说,icon、大标题、小标题、内容,一般APP的很多时候就是这几个元素,排版不同,细致效果不同。这些对于少侠来说都已经不是问题了,无声无息中APP已经如丝般顺滑。看着产品小师妹那敬仰的眼神,牛心潮澎湃,花前月下,海誓山盟马上就要脱口而出。

折戟沉沙

但,江湖风云变幻,折戟沉沙你早有准备。

只是没想到那一天来的这么快。

那一天产品小师妹提出了一个新的需求,除了之前的icon、大标题、小标题之外,现在要加上标签,标签有多个用于各种活动运营,标签的位置要根据标题内容的位置来定,标签要做成圆角加边框,同时列表每一行的高度要根据各项内容来最终确定,内容多就高,内容少就矮,还有icon要圆形加边框顺便带点阴影,巴拉巴拉巴拉巴拉巴拉巴拉。
产品小师妹一口气说了很多,说的你眼冒金星,气息紊乱,差点走火入魔,口吐鲜血,但看着小师妹那一如既往的欣喜加期待的眼神,只好暗暗运力,稳住阵脚,一口答应小师妹的需求。
伊人远去,看着小师妹远去的身影,你疯狂编码,但总有那么一个点无法突破,流畅性始终无法达到要求,不禁陷入了沉思。

卧薪尝胆

初级性能优化秘籍,只能应对初级的性能优化问题。但当前的需求,效果多,子视图多,排版更新频繁,高度每行不一样。初级秘籍已经不能很好的凑效,这可如何是好。

少侠莫慌,老夫看你已经熟练了初级性能优化秘籍,基础已经打牢,现在就将性能优化中级秘籍传授与你罢。

工欲善其事必先利其器,想要战胜对手,你要有趁手的兵器。

在APP里直接的观察看FPS数据:

KMCGeigerCounter
也可以根据 CADisplayLink 自己写一个简易好用的,CADisplayLink 是一个定时器,而且这个定时器的调用频率跟屏幕刷新频率相同。

顶级法宝,当属 Instrument:

若想熟练使用此项法宝,需注意两个地方

  1. 用release模式,贴近最真是的使用环境,才能获得最准确的数据。
  2. 用真机测试,模拟器再厉害也还是在模拟,祭出不同型号的真机,才能针对优化。

打开方式: Xcode -> Product -> Profile -> Core Animation 配合TimeProfile 一起使用
查看FPS的同时,还能查看到哪些操作比较耗时,有此傍身,再厉害的敌人也会露出破绽。

查看FPS

百步穿杨

性能优化的步骤:
修改 -> Instrument查看 -> 修改 -> Instrument查看 —> 修改.....
重复以上动作直到性能达到要求

CPU的耗时操作可以在Instrument里查看到,并定位修改优化,但GPU的优化要怎么进行呢?

XCode9之后可以Xcode -> Debug > View Debugging > Rendering 下看到优化的各个选项,模拟器时无法勾选,只有真机的情况下才能勾选。

查看优化选项
  • Color Blended Layers — 出现图层混合的地方会标注为红色,没有图层混合的地方会显示为绿色,方向是红色越少越好,绿色越多越好。
图层混合
  • Color Hits Green and Misses Red — 当使用光栅化渲染(shouldRasterize)的时候,如果图层是绿色,表示这些缓存被复用,如果图层是红色表示缓存没有被复用会重复创建,这时候会造成性能问题。
光栅化
  • Color Copied Images — 如果GPU不支持当前图片格式,那么图片会交给CPU进行预先处理,这张图片会显示为蓝色。

  • Color Misaligned Images — 检测图片是否被拉伸,当图片色实际大小跟ImageView的大小不相同时,就会发生,显示为黄色,这种操作会比较消耗CPU资源。

  • Color Offscreen-rendered Yellow — GPU的渲染有两种,On-screen Rendering当前屏幕渲染,是指GPU的渲染在当前屏幕的缓冲区内进行。off-screen Rendering是指在GPU的渲染发生在当前屏幕之外新开辟的缓冲区。开辟新的缓冲区,切换缓冲区等会对性能有较大的影响。

触发离屏渲染有以下几种行为:

  1. cornerRadius以及masksToBounds同时使用时会触发离屏渲染,单独使用时不会触发。
  2. 设置shadow,而且shodowPath = nil时会触发。
  3. mask 设置蒙版会触发。
  4. layer.shouldRasterize的不适当使用会触发离屏渲染。
  5. layer.allowsGroupOpacity iOS7以后默认开启;当layer.opacity != 1.0且有subLayer或者背景图时会触发。
  6. layer.allowsEdgeAntialiasing 在iOS8以后的系统里可能已经做了优化,并不会触发离屏渲染,不会对性能造成影响。
  7. 重写了drawRect。

少侠熟读了以上招式,便能快速找出对手的破绽。

无坚不摧

找出了敌人的破绽,少侠还要制定详细的应对策略,瞅准时机,方能一招制敌。

老夫这就给你展示制敌之道:

  • Color Blended Layers:

    • UIView的backgroundColor不要设置为clearColor,最好设置的和superView的backgroundColor颜色一样。
    • 图片避免使用带alpha通道的图片,无论是本地图片还是后台返回图片。什么,设计妹子不同意,少侠这就要靠你的魅力啦。
  • Color Hits Green and Misses Red: 在初级性能优化中,适当使用shouldRasterize中有详细讲解。

  • Color Copied Images: 开发过程中注意图片格式

  • Color Misaligned Images: 尽量把图片大小设置的和UIImageView相同大小。

  • Color Offscreen-rendered Yellow: 这是性能优化的要点,针对引起离屏渲染的各种情况需要逐一应对

重点来了,离屏渲染的优化招式,少侠看仔细了

  • 设置圆角cornerRadius:

UIView: 如果view.layer.contents 为空,直接通过设置view.layer.cornerRadius 以及 view.backgroundColor或者view.layer.border即可设置圆角,不需要设置masksToBounds为YES,此时不会产生离屏渲染。

//设置圆角边框
view.layer.cornerRadius = 3.0
view.layer.borderColor =  UIColor.red.cgColor
view.layer.borderWidth = 1.0
// 设置带背景
view.layer.cornerRadius = 3.0
view.backgroundColor = UIColor.green
//或者相同效果的
view.layer.backgroundColor = UIColor.green.cgColor

UILabel: 设置和UIView差不多,有一个区别就是设置label.backgroundColor和layer.cornerRadius不会起效果,需要设置label.layer.backgroundColor和layer.cornerRadius才会起效果。

//设置圆角边框
view.layer.cornerRadius = 3.0
view.layer.borderColor =  UIColor.red.cgColor
view.layer.borderWidth = 1.0

UITextField: 自带圆角效果,设置不同style即可达到效果。

UITextView: 和UIView的设置方法相同。

UIImageView: UIImageView的情况比较特殊,上面的几种方法不能实现圆角,必须要layer.cornerRadius和layer.masksToBounds = YES,才能实现圆角。但这个操作必定会产生离屏渲染,为了避免离屏渲染,常用的优化方法有:

  • 重绘图片,生成一张带圆角的图片,然后设置到UIImageView上。

    func redrawImage(originImage: UIImage, rectSize: CGSize, cornerRadius: CGFloat) -> UIImage? {
       UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(rectSize, false, UIScreen.main.scale)
       if let context = UIGraphicsGetCurrentContext() {
             let rect = CGRect(origin: CGPoint.zero, size: rectSize)
             let path = UIBezierPath(roundedRect: rect, byRoundingCorners: .allCorners, cornerRadii: CGSize(width: cornerRadius, height: cornerRadius))
             context.addPath(path.cgPath)
             context.clip()
             originImage.draw(in: rect)
             context.drawPath(using: .fillStroke)
             let roundedImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
             UIGraphicsEndImageContext()
             return roundedImage
            }
        return nil
     }
     
    DispatchQueue.global(qos: .default).async {
             //在子线程调用redrawImage生成图片
             DispatchQueue.main.async {
                 //在主线程设置图片
             }
         }
    
  • 在UIImageView上遮盖一张部分透明的,部分遮挡的图片,盖在原来的UIImageView上,曲线实现图片圆角功能。

    //生成中间透明 周围遮挡的图片
    func getRundedCornerImage(radius: CGFloat, rectSize: CGSize, fillColor: UIColor) -> UIImage? {
      UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(rectSize, false, UIScreen.main.scale)
      if let currentContext = UIGraphicsGetCurrentContext() {
        let rect = CGRect(origin: .zero, size: rectSize)
        let outerPath = UIBezierPath(rect: rect)
        let innerPath = UIBezierPath(roundedRect: rect,
                                   byRoundingCorners: .allCorners,
                                   cornerRadii: CGSize(width: radius, height: radius))
        currentContext.setBlendMode(.normal)
        fillColor.setFill()
        outerPath.fill()
      
        currentContext.setBlendMode(.normal)
        innerPath.fill()
        let roundedCornerImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
      UIGraphicsEndImageContext()
        return roundedCornerImage
        }
      return nil
    }
      
    //将生成的图片 加到需要圆角的图片的上方
    
  • 设置阴影shadow:

    设置shadowPath,可以解决离屏渲染问题。

     self.shadowView.layer.shadowColor = UIColor.gray.cgColor
     self.shadowView.layer.shadowOpacity = 0.2
     self.shadowView.layer.shadowRadius = 3.0
     self.shadowView.layer.shadowOffset = CGSize(width: 1, height: 1)
     self.shadowView.layer.shadowPath = UIBezierPath(rect: view.bounds).cgPath
    

    当然和圆角的解决办法一样,可以使用一张带阴影的图来曲线解决问题。

    func getRundedCornerShadowImage(originImage: UIImage, rectSize: CGSize, roundedRadius: CGFloat, shadowColor: UIColor, shadowOffset: CGSize, insetX: CGFloat, insetY: CGFloat) -> UIImage? {
     UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(rectSize, false, UIScreen.main.scale)
     if let currentContext = UIGraphicsGetCurrentContext() {
         let rect = CGRect(origin: .zero, size: rectSize)
         let shadowPath = UIBezierPath(roundedRect: rect.insetBy(dx: insetX, dy: insetY),
                                 byRoundingCorners: .allCorners,
                                 cornerRadii: CGSize(width: roundedRadius, height: roundedRadius))
         currentContext.setShadow(offset: shadowOffset, blur: roundedRadius, color: shadowColor.cgColor)
         currentContext.addPath(shadowPath.cgPath)
         shadowPath.fill()
    
         let imagePath = UIBezierPath(roundedRect: rect.insetBy(dx: insetX, dy: insetY),
                                       byRoundingCorners: .allCorners,
                                       cornerRadii: CGSize(width: roundedRadius, height: roundedRadius))
         currentContext.addPath(imagePath.cgPath)
         currentContext.clip()
         originImage.draw(in: rect.insetBy(dx: insetX, dy: insetY))
         currentContext.strokePath()
         
         let image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
         UIGraphicsEndImageContext()
         return image
     }
     return nil
    }  
    
  • 设置蒙版mask:

    设置mask必定会触发离屏渲染。
    mask的过程大致来看是和视图混合相反的过程,例如有一张图片,中间有一个圆形空间是透明的,边缘部分是白色,如果视图直接叠加在一张头像上,会呈现出圆形头型的效果,但如果使用mask则会显示出中间白边缘透明的效果。
    所以性能敏感的界面中,可以不使用mask,而使用视图混合这种对性能影响更小的方式进行操作。

  • layer.allowsGroupOpacity、layer.allowsEdgeAntialiasing:

    这两个操作对性能并不会造成比较大的影响。

  • drawRect:

    drawRect会造成较大的内存消耗,并会造成离屏渲染,应尽量避免重写。

炉火纯青

以上招式,少侠可看好了,日后定当好好练习,获得伊人芳心指日可待。

快去找小师妹去罢。

欲知后事如何,且看下回分解: iOS性能优化(中级+): 异步绘制

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