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性能优化CPU和GPU

性能优化CPU和GPU

作者: 越天高 | 来源:发表于2020-11-15 20:17 被阅读0次

    在屏幕成像的过程中,CPU和GPU起着至关重要的作用

    • CPU(Central Processing Unit,中央处理器)
      对象的创建(alloc init)和销毁、对象属性的调整、布局计算(frame)、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制(Core Graphics)
      CPU主要负责计算,用什么颜色,大小,将算好的数据传给GPU
    • GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)
      纹理的渲染


      CPU和GPU的合作

      在iOS中是双缓冲机制,有两块缓存这样效率就比较高,当左边的缓存满了就可以使用右边的缓存,有前帧缓存、后帧缓存。

    屏幕成像原理,

    我们看到的屏幕虽然是动的,其实他是由一帧一帧的数据组成现实的,当要显示一帧的动画时候,会首先发出垂直同步信号,说明即将显示,然后再发出一个水平同步信号,说明这一行的数据处理完毕可以显示,以此类推完后显示,直到可以填满整个屏幕


    屏幕成像原理

    02产生卡顿的原因

    首先CPU会用一定的时间来处理数据,将处理好的数据传给GPU,然后GPU用一定的时间来进行渲染,之后会有来一个垂直同步信号VSync,一旦有VSync,就会将渲染好的数据显示到屏幕上面,就完成了这个一帧的显示,紧接着处理下一帧,
    但是GPU有可能渲染的时间太长,垂直同步信号都已经来了,但是这一帧还没有渲染好,这时候只能将上一帧渲染好的数据显示到屏幕上面,当前计算的数据,就会丢失(丢帧,掉帧),这样就产生了卡顿,等这帧渲染好之后,等待下次垂直同步信号来到,才会把他显示出来


    掉帧原因
    • 卡顿解决的主要思路
      尽可能减少CPU、GPU资源消耗
      按照60FPS的刷帧率,每隔16ms就会有一次VSync信号

    03-卡顿优化01-CPU

    1.尽量用轻量级的对象,比如用不到事件处理的地方,可以考虑使用CALayer取代UIView,能用基本数据类型就用基本数据类型

    1. 不要频繁地调用UIView的相关属性,比如frame、bounds、transform等属性,尽量减少不必要的修改,多次修改会耗CPU的性能
      3.尽量提前计算好布局,在有需要时一次性调整对应的属性,不要多次修改属性
    2. Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
    3. 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致
    4. 控制一下线程的最大并发数量
    5. 尽量把耗时的操作放到子线程
      文本处理(尺寸计算、绘制)
      图片处理(解码、绘制)
      比如我们有一张图片需要显示到ImageView上面,我们使用ImageNamed:@"name"来还在图片,不能直接显示到屏幕上面,我们直接加载是图片的二进制数据,真的要渲染到屏幕上面,好需要对数据进行解码,得到我们屏幕真正需要的图片格式,这样解码就是在主线程进行的,如果图片比较多比较大的话,也会造成卡顿
      可以将图片数据先变成CGImageRef,然后对这个CGImageRef数据进行解码

    04卡顿02卡顿优化 - GPU

    1. 尽量避免短时间内大量图片的显示,尽可能将多张图片合成一张进行显示
    2. GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096,一旦超过这个尺寸,就会占用CPU资源进行处理,所以纹理尽量不要超过这个尺寸
    3. 尽量减少视图数量和层次,这样会增加渲染次数
    4. 减少透明的视图(alpha<1),不透明的就设置opaque为YES
    5. 尽量避免出现离屏渲染,
      在OpenGL中,GPU有2种渲染方式
      On-Screen Rendering:当前屏幕渲染,在当前用于显示的屏幕缓冲区进行渲染操作
      Off-Screen Rendering:离屏渲染,在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作,新开辟区域的数据不能直接拿来渲染到屏幕上面的
      可能是要渲染的东西比较好性能,默认的缓冲区不够用

    离屏渲染消耗性能的原因
    需要创建新的缓冲区
    离屏渲染的整个过程,需要多次切换上下文环境,先是从当前屏幕(On-Screen)切换到离屏(Off-Screen);等到离屏渲染结束以后,将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上,又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕

    哪些操作会触发离屏渲染?
    光栅化,layer.shouldRasterize = YES
    遮罩,layer.mask
    圆角,同时设置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0
    考虑通过CoreGraphics绘制裁剪圆角,或者叫美工提供圆角图片
    阴影,layer.shadowXXX
    如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

    05-卡顿优化03-卡顿检测

    平时所说的“卡顿”主要是因为在主线程执行了比较耗时的操作
    可以添加Observer到主线程RunLoop中,通过监听RunLoop状态切换的耗时,以达到监控卡顿的目的
    可以使用别人写好的LXDAPPFluecyMonitor

    06耗电优化

    使用我们的app尽量耗电低一点,以下比较好点
    CPU处理,Processing

    网络,Networking

    定位,Location

    图像,Graphics
    优化
    尽可能降低CPU、GPU功耗
    少用定时器
    优化I/O操作
    尽量不要频繁写入小数据,最好批量一次性写入
    读写大量重要数据时,考虑用dispatch_io,其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。用dispatch_io系统会优化磁盘访问
    数据量比较大的,建议使用数据库(比如SQLite、CoreData)、

    • 网络优化
      减少、压缩网络数据,XML体积比较大,JSON体积比较小protobuf
      如果多次请求的结果是相同的,尽量使用缓存,NSCache
      使用断点续传,断电断网之后下次还可以继续下载,否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容
      网络不可用时,不要尝试执行网络请求
      让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作,设置合适的超时时间
      批量传输,比如,下载视频流时,不要传输很小的数据包,直接下载整个文件或者一大块一大块地下载。如果下载广告,一次性多下载一些,然后再慢慢展示。如果下载电子邮件,一次下载多封,不要一封一封地下载

    • 定位优化
      如果只是需要快速确定用户位置,最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后,会自动让定位硬件断电
      如果不是导航应用,尽量不要实时更新位置,定位完毕就关掉定位服务
      尽量降低定位精度,比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
      需要后台定位时,尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES,如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新
      尽量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges,优先考虑startMonitoringForRegion:

    • 硬件检测优化
      用户移动、摇晃、倾斜设备时,会产生动作(motion)事件,这些事件由加速度计、陀螺仪、磁力计等硬件检测。在不需要检测的场合,应该及时关闭这些硬件

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