最近在学习 UI 性能优化方面的内容，总结一下自己对离屏渲染的理解。很早就听过离屏渲染的概念，也查阅过资料，但一直没有一个系统化的理解。这里通过几个问题，梳理了下自己对离屏渲染的理解。

1.什么是离屏渲染
2.如何触发离屏渲染
3.离屏渲染的代价是什么
4.离屏渲染有没有好处

1.什么是离屏渲染

离屏渲染（offscreen-rendering）顾名思义为屏幕外的渲染，即渲染的结果不会直接呈现到当前屏幕上，而是等待合适的时机才会被显示。

正常情况下，在当前屏幕显示的内容，由 GPU 渲染完成后放到当前屏幕的帧缓存区，不需要额外的渲染空间。我们知道 iPhone 的屏幕刷新率是 60Hz，也就是刷新一帧的时间是 16.67 ms，每隔这段时间视频控制器就会去读一次缓存区的内容来显示。

假如 GPU 遇到性能瓶颈，导致无法在一帧内更新渲染结果到帧缓存区，那么从缓存区读到的会是上一帧的内容，导致帧率降低界面卡顿。

苹果对于页面流畅度的要求是非常苛刻的，如果页面布局比较复杂，硬件遇到瓶颈，不能任由它卡顿。离屏渲染的机制就被引入，它会触发比较消耗性能的视图提前渲染。

2.如何触发离屏渲染

有两种触发离屏渲染的方式，分别是被动触发和主动触发。

圆角，阴影，遮罩（mask），模糊，以及 iOS 9 之前图片的圆角，圆角单纯的设置 cornerRadius 并不会触发离屏渲染，需要配合 masksToBounds 切割边缘之外的子视图。重写-drawRect方法，视图只要设置背景颜色，也会触发离屏渲染。

主动触发离屏渲染的方式是利用 CALayer.shouldRasterize 属性，开启光栅化。光栅化是一个比较抽象的概念，它的作用是强制将 CALayer 以 bitmap 的形式进行缓存，等价于屏幕外的缓存，也属于离屏渲染的概念。

被动触发离屏渲染的方式看起来毫无规律，但其实它们有一个共同的特征，就是含有透明度。含有透明度的视图，在显示前需要进行图层的合成，即对重叠视图的每个像素的 R，G，B，A 值进行重计算，最终显示组合的效果。对于完全不透明的视图，遮挡住父视图的内容，直接显示最上层（叶节点）的色值，就没有组合的开销。

视图的合成计算是非常消耗 GPU 性能，多层级大尺寸视图尤为明显。体现在代码成面， GPU 是否进行视图的合成依据是 CALayer 的 opaque 属性，如果为 YES 就不会进行图层的合成。然而，视图透明度是由 alpha 属性决定的，所以在修改 alpha 小于 1 时，最好将 opaque 设为 NO，否则会出现无法预料的效果，这一点很容易被忽略。

3.离屏渲染的代价是什么

离屏渲染需要在屏幕外开辟内存空间，提前使用 CPU 渲染复杂的视图，保证视频控制器能够及时地从缓存区读到新的渲染结果。它在 GPU 面临性能瓶颈时，将压力转移一部分给比较空闲的 CPU，然而 CPU 的渲染能力远没有 GPU 高效，有点杀鸡出牛刀的意思。

同时这也是一种以空间换取时间的策略。

视频控制器要读取离屏渲染的结果，需要把渲染上下文从当前屏幕缓存区切到屏幕外缓存区，当要显示非离屏渲染视图的时候又要切换回来，然而不可能在一屏上所有的元素都是离屏渲染的，所以视频控制器上下文需要不停地来回切换。而这种上下文切换的代价非常昂贵。

所以离屏渲染会带来各方面的开销，要尽可能的避免。

4.离屏渲染有没有好处

离屏渲染并不是一无是处的，虽然会造成很多额外的开销，但也是为了充分利用设备的资源来保证界面的流畅。发生离屏渲染时，是为了引起开发者对性能的关注，减少不必要的透明视图层级。如果不可避免的要触发离屏渲染，并且发生离屏渲染视图内容不会频繁的变化，可以利用 CALayer.shouldRasterize 开启光栅化，将离屏渲染的内容以位图的形式缓存，减少复杂视图频繁渲染的开销。然而，这个缓存的时效是 100ms，也就是刷新 6 帧的时间，如果视图内容更新频繁，缓存就会不停的刷新，导致无法命中，开启光栅化并没有什么作用。

参考

1.理解什么是离屏渲染
http://www.10tiao.com/html/585/201803/2654061295/1.html
2.离屏渲染详解
https://www.jianshu.com/p/57e2ec17585b