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离屏渲染知识小结

离屏渲染知识小结

作者: 文竹_自然 | 来源:发表于2020-07-08 17:16 被阅读0次

    离屏渲染是之在非当前屏幕缓冲区进行渲染,如果重写了drawRect并使用了Core Graphics进行了绘制操作就涉及到了cpu渲染,渲染得到的bitmap由GPU用于显示。
    CoreGraphics通常是线程安全的,所以可以进行异步绘制

    通常,GPU 的渲染性能要比 CPU 高效很多,同时对系统的负载和消耗也更低一些。

    CPU离屏渲染:core graphics是cpu渲染

    GPU离屏渲染:需要开辟新的缓冲区渲染,绘制的时候需要上下文切换。

    CALayer直接添加阴影会导致离屏渲染,但是添加阴影路径不会。离屏渲染直接结果有可能导致fps较低(fps越高越会得到流畅逼真的动画)。

    GPU渲染机制:

    CPU 计算好显示内容提交到 GPU,GPU 渲染完成后将渲染结果放入帧缓冲区,随后视频控制器会按照 VSync 信号逐行读取帧缓冲区的数据,经过可能的数模转换传递给显示器显示。

    添加阴影:

    方式一:直接添加(导致离屏渲染)

    
    imgView.layer.shadowColor = [UIColor blackColor].CGColor;
    
    imgView.layer.shadowOpacity = 0.8f;
    
    imgView.layer.shadowRadius = 4.f;
    
    imgView.layer.shadowOffset = CGSizeMake(4,4);
    
    

    方式二:路径

    //路径阴影
    
    UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPath];
    
    [path moveToPoint:CGPointMake(-5, -5)];
    
    //添加直线
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(paintingWidth /2, -15)];
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(paintingWidth +5, -5)];
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(paintingWidth +15, paintingHeight /2)];
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(paintingWidth +5, paintingHeight +5)];
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(paintingWidth /2, paintingHeight +15)];
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(-5, paintingHeight +5)];
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(-15, paintingHeight /2)];
    
    [path addLineToPoint:CGPointMake(-5, -5)];
    
    //设置阴影路径
    
    imgView.layer.shadowPath = path.CGPath;
    

    设置圆角:

    方式一:(直接设置,导致离屏渲染)

    aView.layer.cornerRadius=8;
    
    aView.layer.masksToBounds=YES;
    

    方式二:(设置路径,不会导致离屏渲染)

    //设置所需的圆角位置以及大小UIBezierPath *maskPath = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:aView.bounds byRoundingCorners:UIRectCornerBottomLeft | UIRectCornerBottomRight cornerRadii:CGSizeMake(10,10)];
    
    CAShapeLayer*maskLayer =[[CAShapeLayer alloc] init];
    
    maskLayer.frame=aView.bounds;
    
    maskLayer.path=maskPath.CGPath;
    
    aView.layer.mask= maskLayer;
    

    概念:

    光栅化概念:将图转为为一个个栅格组成的图像

    光栅化特点:每个元素对应帧缓冲区中的一像素

    当属性是YES的时候,会生成位图并且和其他内容合成,当为False的时候是直接生成。

    shouldRasterize = YES

    光栅化会导致离屏渲染,但是同时也会将渲染的图片缓存,提高性能。因为缓存,光栅化对层级复杂的视图或者有复杂特效效果的图层性能提升明显。

    如果图层内容经常变化,缓存就会无效,这个时候离屏渲染会降低性能。

    相当于光栅化是把GPU的操作转到CPU上了,生成位图缓存,直接读取复用。

    \color{red}{善用离屏渲染::}

    尽管离屏渲染开销很大,但是当我们无法避免它的时候,可以想办法把性能影响降到最低。优化思路也很简单:既然已经花了不少精力把图片裁出了圆角,如果我能把结果缓存下来,那么下一帧渲染就可以复用这个成果,不需要再重新画一遍了。

    CALayer为这个方案提供了对应的解法:shouldRasterize。一旦被设置为true,Render Server就会强制把layer的渲染结果(包括其子layer,以及圆角、阴影、group opacity等等)保存在一块内存中,这样一来在下一帧仍然可以被复用,而不会再次触发离屏渲染。有几个需要注意的点:

    shouldRasterize的主旨在于降低性能损失,但总是至少会触发一次离屏渲染。如果你的layer本来并不复杂,也没有圆角阴影等等,打开这个开关反而会增加一次不必要的离屏渲染
    离屏渲染缓存有空间上限,最多不超过屏幕总像素的2.5倍大小
    一旦缓存超过100ms没有被使用,会自动被丢弃
    layer的内容(包括子layer)必须是静态的,因为一旦发生变化(如resize,动画),之前辛苦处理得到的缓存就失效了。如果这件事频繁发生,我们就又回到了“每一帧都需要离屏渲染”的情景,而这正是开发者需要极力避免的。针对这种情况,Xcode提供了“Color Hits Green and Misses Red”的选项,帮助我们查看缓存的使用是否符合预期
    其实除了解决多次离屏渲染的开销,shouldRasterize在另一个场景中也可以使用:如果layer的子结构非常复杂,渲染一次所需时间较长,同样可以打开这个开关,把layer绘制到一块缓存,然后在接下来复用这个结果,这样就不需要每次都重新绘制整个layer树了。

    \color{red}{这里有几个需要注意的点::}

    渲染不是CPU的强项,调用CoreGraphics会消耗其相当一部分计算时间,并且我们也不愿意因此阻塞用户操作,因此一般来说CPU渲染都在后台线程完成(这也是AsyncDisplayKit的主要思想),然后再回到主线程上,把渲染结果传回CoreAnimation。这样一来,多线程间数据同步会增加一定的复杂度
    同样因为CPU渲染速度不够快,因此只适合渲染静态的元素,如文字、图片(想象一下没有硬件加速的视频解码,性能惨不忍睹)
    作为渲染结果的bitmap数据量较大(形式上一般为解码后的UIImage),消耗内存较多,所以应该在使用完及时释放,并在需要的时候重新生成,否则很容易导致OOM
    如果你选择使用CPU来做渲染,那么就没有理由再触发GPU的离屏渲染了,否则会同时存在两块内容相同的内存,而且CPU和GPU都会比较辛苦
    一定要使用Instruments的不同工具来测试性能,而不是仅凭猜测来做决定

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