iOS性能优化（中级+）: 异步绘制

山雨欲来

“砰砰砰、砰砰砰、砰砰砰”

“大师，大师，江湖救急啊”

“不知少侠，着急让老夫出关所为何事？”

“大师之前授与我的iOS性能优化（初级）和iOS性能优化（中级），我已熟悉研读多日，且勤学苦练，至今已能解决大部分滑动卡顿问题。”

“少侠，果然聪慧过人”

“但是，最近依然遇到了问题，小师妹想做一个类似于微博主页的页面，有很多feed，每个feed里面，有话题，链接、图片、表情、圆角头像等，这么多元素杂在一起，纵然我使出毕生所学，却依然会有卡顿，达不到小师妹对流畅性的要求，所以很是苦恼，恳求大师指点。”

“原来是这样，老夫这就来助你突破瓶颈，更上一层楼。”

异步绘制

在iOS性能优化（初级）和iOS性能优化（中级）中，为了屏幕流畅我们做了很多，也取得了不错的成果。但无论怎么做，最后的绘制是提交给系统的，系统默认是在主线程做这一切，当需要绘制的元素过多，过于频繁，那么依然会造成卡顿。

那么我们可不可以像处理复杂数据一样，把绘制过程放在后台线程执行呢？

很高兴，答案是可以的。

iOS里面的视图UIView中有一个CALayer *layer的属性，UIView的内容，其实是layer显示的，layer中有一个属性id contents，contents的内容就是要显示的具体内容，大多数情况下，contents的值是一张图片。我们常用的无论是 UILabel还是 UIImageView里面显示的内容，其实都是绘制在一张画布上，绘制完成从画布中导出图片，再把图片赋值给layer.contents就完成了显示。

异步绘制，就是异步在画布上绘制内容。

异步绘制

小试锋芒

Talk is cheap. Show me the code

首先来新建一个AsyncLabel类，然后重写- (void)displayLayer:(CALayer *)layer方法，在其中进行异步绘制。

#import <UIKit/UIKit.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface AsyncLabel : UIView

//设置文字内容
@property(nonatomic, copy) NSString *text;
//设置字体
@property(nonatomic, strong) UIFont *font;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

#import "AsyncLabel.h"
#import <CoreText/CoreText.h>

@implementation AsyncLabel

- (void)displayLayer:(CALayer *)layer
{
    NSLog(@"是不是主线程 %d", [[NSThread currentThread] isMainThread]);
    //输出 1 代表是主线程
    //异步绘制，所以我们在使用了全局子队列，实际使用中，最好自创队列
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        __block CGSize size = CGSizeZero;
        __block CGFloat scale = 1.0;
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            size = self.bounds.size;
            scale = [UIScreen mainScreen].scale;
        });
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, scale);
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
        
    [self draw:context size:size];

    UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        self.layer.contents = (__bridge id)(image.CGImage);
       });
    });
}

@end

- (void)draw:(CGContextRef)context size:(CGSize)size
{
    //将坐标系上下翻转。因为底层坐标系和UIKit的坐标系原点位置不同。
    CGContextSetTextMatrix(context, CGAffineTransformIdentity);
    CGContextTranslateCTM(context, 0, size.height);
    CGContextScaleCTM(context, 1.0,-1.0);
    
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
    CGPathAddRect(path, NULL, CGRectMake(0, 0, size.width, size.height));
    
    //设置内容
    NSMutableAttributedString * attString = [[NSMutableAttributedString alloc] initWithString:self.text];
    //设置字体
    [attString addAttribute:NSFontAttributeName value:self.font range:NSMakeRange(0, self.text.length)];
    
    CTFramesetterRef framesetter = CTFramesetterCreateWithAttributedString((CFAttributedStringRef)attString);
    CTFrameRef frame = CTFramesetterCreateFrame(framesetter, CFRangeMake(0, attString.length), path, NULL);
    
    //把frame绘制到context里
    CTFrameDraw(frame, context);
}

这样就完成了一个简单的绘制。在- (void)displayLayer:(CALayer *)layer方法中，在异步线程里，创建一个画布并把绘制的结果在主线程中传给layer.contents。

绘制过程使用了CoreText，这里只简单的把文字绘制上去，实际使用过程中，根据需要可能会有很多的地方需要设置，还请少侠自行学习CoreText。

调用一下看一下结果：

AsyncLabel *label = [[AsyncLabel alloc] initWithFrame:CGRectMake(50, 200, [UIScreen mainScreen].bounds.size.width - 2 * 50, 100)];
label.backgroundColor = [UIColor lightGrayColor];
label.text = @"今天是个好日子啊，心想的事儿都能成，今天是个好日子啊，啊，安心，太平";
label.font = [UIFont systemFontOfSize:20];
[self.view addSubview:label];
[label.layer setNeedsDisplay];

绘制结果

显示效果达到。

“多谢大师指点，大师一番操作，让我茅塞顿开。”

耳目一新

上面的操作是非常常规的操作，在实际使用中还有几个问题需要解决：

1. 当AsyncLabel使用在cell中，数量较多，不断重绘时，要处理好子线程问题，不能放在全局队列（因为全局队列中可能有系统提交的任务）。
2. 对不同类型如文字、图片的封装性问题。

下面老夫来给少侠介绍一种，全新的解决方式，刷新常规想法，且封装优秀。

YYAsyncLayer

它的主要处理流程如下：

1. 在主线程的runLoop中注册一个observer，它的优先级要比系统的CATransaction要低，保证系统先做完必须的工作。
2. 把需要异步绘制的操作集中起来。比如设置字体、颜色、背景这些，不是设置一个就绘制一个，把他们都收集起来，runloop会在observer需要的时机通知统一处理。
3. 处理时机到时，执行异步绘制，并在主线程中把绘制结果传递给layer.contents。

YYAsyncLayer主要流程

大概了解了原理，我们来使用一下YYAsyncLayer

删除之前在AsyncLabel.m中使用原始方式异步绘制的代码加入下列代码

- (void)setText:(NSString *)text {
    _text = text.copy;
    [[YYTransaction transactionWithTarget:self selector:@selector(contentsNeedUpdated)] commit];
}

- (void)setFont:(UIFont *)font {
    _font = font;
    [[YYTransaction transactionWithTarget:self selector:@selector(contentsNeedUpdated)] commit];
}

- (void)layoutSubviews {
    [super layoutSubviews];
    [[YYTransaction transactionWithTarget:self selector:@selector(contentsNeedUpdated)] commit];
}

- (void)contentsNeedUpdated {
    // do update
    [self.layer setNeedsDisplay];
}

这一些代码，执行了处理流程中的1、2，注册了observer，并收集了要统一处理的操作。

+ (Class)layerClass
{
    return [YYAsyncLayer class];
}

- (YYAsyncLayerDisplayTask *)newAsyncDisplayTask {
    
    YYAsyncLayerDisplayTask *task = [YYAsyncLayerDisplayTask new];
    task.willDisplay = ^(CALayer *layer) {
        //...
    };
    
    task.display = ^(CGContextRef context, CGSize size, BOOL(^isCancelled)(void)) {
        if (isCancelled()) {
            return;
        }
        if (!self.text.length) {
            return;
        }
        [self draw:context size:size];
    };
    
    task.didDisplay = ^(CALayer *layer, BOOL finished) {
        if (finished) {
            // finished
        } else {
            // cancelled
        }
    };
    
    return task;
}

这些代码实现了流程中的3，异步绘制，并提供给使用者willDisplay、display、didDisplay几个block。

有一点需要注意，必须重写+ (Class)layerClass，才会进入自定义的subLayer执行方法。相当于打UIView的layer，从默认layer指到subLayer。

绘制结果

驾轻就熟

上述招式，老夫只是简单演示，但少侠遇到的事要比老夫复杂的多。少侠天资聪慧，切不可傲娇，还需好生练习并配合runloop、CoreText使用，方能驾轻就熟。快去答复小师妹去罢。