iOS离屏渲染

作为一个混迹底层多年的iOS码农，还只是停留在码代码的层次。对于iOS还只是停留在表层的水准，十分惭愧。之前面试时被问到关于离屏渲染的问题，简直一脸懵逼（当时内心在想，这是什么高级东东，为何我都没有听说过，所以面试结果可想而知）。回来后查了一下资料，稍微有了点了解，但鉴于自身的懒惰也没有去总结写出来。过了好久突然想起了这个，觉得还是有必要写一下。好了，废话有点多，下面进入正题。

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GPU和CPU

在iOS的屏幕显示机制下，CPU一般负责计算屏幕显示UI，然后计算好的内容交由CPU去渲染。GPU渲染好后会将渲染结果放入帧缓冲区，在视频控制器收到界面垂直同步的信号后，读取帧缓冲区的内容，然后传递给显示器进行屏幕显示。

GPU渲染方式

当前屏幕渲染（On-Screen Rendering）。指GPU在当前屏幕内容显示缓存区进行渲染操作。

离屏渲染（Off-Screen Rendering）指GPU在当前屏幕内容显示缓存区以外新开的缓存区进行渲染操作。

这里还涉及到另外一种离屏渲染方式——CPU渲染。通常在UIView的drawRect方法中，由CoreGraphic方法进行绘制的操作就涉及到了CPU渲染，由CPU进行渲染得到的bitmap最后在交由GPU显示。这种情况这里不详细论述。

iOS离屏渲染触发条件

shouldRasterize（光栅化）

masks（遮罩）

shadows（阴影）

edge antialiasing（抗锯齿）

group opacity（不透明）

复杂形状设置圆角等

渐变

这其中在iOS开发中用到最多的有masks，透明度以及控件圆角设定。在手机性能越来越爆炸的今天，或许这些在实际使用中不会有很大的影响。但在复杂界面的特别是复杂的Cell中，离屏渲染就会造成性能下的下降，也就是屏幕卡顿。这里就需要针对进行优化，避免离屏渲染。这里推荐一篇非常好的文章，详细讲述了iOS 保持界面流畅的技巧。

其中shouldRasterize（光栅化）是比较特别的一种：

光栅化概念：将图转化为一个个栅格组成的图象。

光栅化特点：每个元素对应帧缓冲区中的一像素。

shouldRasterize = YES在其他属性触发离屏渲染的同时，会将光栅化后的内容缓存起来，如果对应的layer及其sublayers没有发生改变，在下一帧的时候可以直接复用。shouldRasterize = YES，这将隐式的创建一个位图，各种阴影遮罩等效果也会保存到位图中并缓存起来，从而减少渲染的频度（不是矢量图）。

光栅化相当于是把GPU的操作转到CPU上了，生成位图缓存，直接读取复用。

当你使用光栅化时，你可以开启“Color Hits Green and Misses Red”来检查该场景下光栅化操作是否是一个好的选择。绿色表示缓存被复用，红色表示缓存在被重复创建。

如果光栅化的层变红得太频繁那么光栅化对优化可能没有多少用处。位图缓存从内存中删除又重新创建得太过频繁，红色表明缓存重建得太迟。可以针对性的选择某个较小而较深的层结构进行光栅化，来尝试减少渲染时间。

光栅化是离屏渲染中性能消耗相对较少的一种。但是只是试用UI相对比较固定的情况，如果layer和sublayers变动比较频繁，就会不停进行删除离屏渲染缓存，然后重新创建离屏渲染缓存。这种情况下就不建议使用离屏渲染操作，也会造成大量的性能损耗。

设置圆角性能优化

在查资料的过程中，意外发现在iOS9之后的版本中UIimageView设置圆角进行了性能优化，不会触发离屏渲染。但是其他的控件直接通过layer设置圆角还是会触发离屏渲染。对于圆角性能优化可以参考这篇这篇文章。

有人可能会问，既然离屏渲染会带来很大的性能消耗，为何还要使用离屏渲染了。查资料后说是“当使用圆角，阴影，遮罩的时候，图层属性的混合体被指定为在未预合成之前(下一个HSync信号开始前)不能直接在屏幕中绘制，所以就需要屏幕外渲染”。这个说的我不是特别理解，简单解释就是在一个垂直同步信号周期内，GPU在当前缓冲区无法渲染完成，需要另外开辟缓冲区来进行渲染。显示内容的时候屏幕外缓存区跟当前屏幕缓冲区进行上下文切换，而就是上下文切换需要消耗性能。

额，水平有限，只能写到这么多了！以后再补充，有不对的地方请各位大牛指正。