一、绘图系统简介
iOS的绘图框架有多种，我们平常最常用的就是UIKit，其底层是依赖CoreGraphics实现的，而且绝大多数的图形界面也都是由UIKit完成，并且UIImage、NSString、UIBezierPath、UIColor等都知道如何绘制自己，也提供了一些方法来满足我们常用的绘图需求。除了UIKit，还有CoreGraphics、Core Animation，Core Image，OpenGL ES等多种框架，来满足不同的绘图要求。各个框架的大概介绍如下：
UIKit：最常用的视图框架，封装度最高，都是OC对象
CoreGraphics：主要绘图系统，常用于绘制自定义视图，纯C的API，使用Quartz2D做引擎
CoreAnimation：提供强大的2D和3D动画效果
CoreImage：给图片提供各种滤镜处理，比如高斯模糊、锐化等
OpenGL-ES：主要用于游戏绘制，但它是一套编程规范，具体由设备制造商实现
二、绘图方式
实际的绘图包括两部分：视图绘制和视图布局，它们实现的功能是不同的，在理解这两个概念之前，需要了解一下什么是绘图周期，因为都是在绘图周期中进行绘制的。
绘图周期：
iOS在运行循环中会整合所有的绘图请求，并一次将它们绘制出来
不能在子线程中绘制，也不能进行复杂的操作，否则会造成主线程卡顿
不能在主线程中进行复杂的操作，否则会造成主线程的卡顿。
不能在主线程之外的主视图上下文中绘制，只要不是在主视图上下文中绘制，一些UIKit方法是可以在后台线程中使用的。比如可以在任意线程上使用CGBitmapCreateContext创建CGBitmapContext对象并在里面绘图。
1.视图绘制
调用UIView的drawRect:方法进行绘制。如果调用一个视图的setNeedsDisplay方法，那么该视图就被标记为重新绘制，并且会在下一次绘制周期中重新绘制，自动调用drawRect:方法。
2.视图布局
调用UIView的layoutSubviews方法。如果调用一个视图的setNeedsLayout方法，那么该视图就被标记为需要重新布局，UIKit会自动调用layoutSubviews方法及其子视图的layoutSubviews方法。
在绘图时，我们应该尽量多使用布局，少使用绘制，是因为布局使用的是GPU，而绘制使用的是CPU。GPU对于图形处理有优势，而CPU要处理的事情较多，且不擅长处理图形，所以尽量使用GPU来处理图形。
在画图的时候，我们应该尽量避免绘制，多使用布局，这是为什么呢？因为布局使用的是GPU（GPU基于硬件进行布局的），而绘制使用的是CPU(基于软件进行绘制的)。
补充：CPU VS GPU
关于绘图和动画有两种处理的方式：CPU（中央处理器）和GPU（图形处理器）。在现代iOS设备中，都有可以运行不同软件的可编程芯片，但是由于历史的原因，我们可以说CPU所做的工作都在软件层面，而GPU在硬件层面。
总的来说，我们可以用软件（使用CPU）做任何事情，但是对于图像处理，通常用硬件会更快，因为GPU使用图像对高度并行浮点运算做了优化。由于某些原因，我们想尽可能把屏幕渲染的工作交给硬件去处理。问题在于GPU并没有无限制处理性能，而且一旦资源用完的话，性能就会开始下降了（即使CPU并没有完全占用）
大多数动画性能优化都是关于智能利用GPU和CPU，使得它们都不会超出负荷。
什么时候会调用绘制，什么时候调用布局呢？我自己的理解是这样的，视图在第一次创建的时候，绘制和布局的都会调用的。如果子视图因为一些条件的改变，造成布局的改变，这个时候，系统会自动调用layoutSubviews方法。尽量避免调用setNeedsDisplay方法。
三、绘图状态切换
iOS的绘图有多种对应的状态切换，比如：pop/push、save/restore、context/imageContext和CGPathRef/UIBezierPath等，下面分别进行介绍：
1.pop / push
设置绘图的上下文环境（context）
push：UIGraphicsPushContext(context)把context压入栈中，并把context设置为当前绘图上下文
pop：UIGraphicsPopContext将栈顶的上下文弹出，恢复先前的上下文，但是绘图状态不变
下面绘制的视图是黑色
(void)drawRect:(CGRect)rect {
[[UIColor redColor] setFill]; UIGraphicsPushContext(UIGraphicsGetCurrentContext());
[[UIColor blackColor] setFill];
UIGraphicsPopContext();
UIRectFill(CGRectMake(90, 340, 100, 100)); // black color } 2.save / restore
设置绘图的状态（state）
save：CGContextSaveGState 压栈当前的绘图状态，仅仅是绘图状态，不是绘图上下文
restore：恢复刚才保存的绘图状态
下面绘制的视图是红色
(void)drawRect:(CGRect)rect {
[[UIColor redColor] setFill]; CGContextSaveGState(UIGraphicsGetCurrentContext());
[[UIColor blackColor] setFill]; CGContextRestoreGState(UIGraphicsGetCurrentContext()); UIRectFill(CGRectMake(90, 200, 100, 100)); // red color } 3.context / imageContext
iOS的绘图必须在一个上下文中绘制，所以在绘图之前要获取一个上下文。如果是绘制图片，就需要获取一个图片的上下文；如果是绘制其它视图，就需要一个非图片上下文。对于上下文的理解，可以认为就是一张画布，然后在上面进行绘图操作。
context：图形上下文，可以通过UIGraphicsGetCurrentContext:获取当前视图的上下文
imageContext：图片上下文，可以通过UIGraphicsBeginImageContextWithOptions:获取一个图片上下文，然后绘制完成后，调用UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext获取绘制的图片，最后要记得关闭图片上下文UIGraphicsEndImageContext。
4.CGPathRef / UIBezierPath
图形的绘制需要绘制一个路径，然后再把路径渲染出来，而CGPathRef就是CoreGraphics框架中的路径绘制类，UIBezierPath是封装CGPathRef的面向OC的类，使用更加方便，但是一些高级特性还是不及CGPathRef。
四、具体绘图方法
由于iOS常用的绘图框架有UIKit和CoreGraphics两个，所以绘图的方法也有多种，下面介绍一下iOS的几种常用的绘图方法。
1.图片类型的上下文
图片上下文的绘制不需要在drawRect:方法中进行，在一个普通的OC方法中就可以绘制
使用UIKit实现
// 获取图片上下文 UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(100,100), NO, 0); // 绘图 UIBezierPath* p = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0,0,100,100)];
[[UIColor blueColor] setFill];
[p fill]; // 从图片上下文中获取绘制的图片 UIImage* im = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext(); // 关闭图片上下文 UIGraphicsEndImageContext(); 使用CoreGraphics实现
// 获取图片上下文 UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(100,100), NO, 0); // 绘图 CGContextRef con = UIGraphicsGetCurrentContext(); CGContextAddEllipseInRect(con, CGRectMake(0,0,100,100)); CGContextSetFillColorWithColor(con, [UIColor blueColor].CGColor); CGContextFillPath(con); // 从图片上下文中获取绘制的图片 UIImage* im = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext(); // 关闭图片上下文 UIGraphicsEndImageContext(); 2.drawRect:
在UIView子类的drawRect:方法中实现图形重新绘制，绘图步骤如下：
获取上下文
绘制图形
渲染图形
UIKit方法
(void) drawRect: (CGRect) rect {
UIBezierPath* p = [UIBezierPathbezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0,0,100,100)];
[[UIColor blueColor] setFill]; [p fill]; } CoreGraphics
(void) drawRect: (CGRect) rect { CGContextRef con = UIGraphicsGetCurrentContext();
CGContextAddEllipseInRect(con, CGRectMake(0,0,100,100)); CGContextSetFillColorWithColor(con, [UIColor blueColor].CGColor); CGContextFillPath(con); }
3.drawLayer:inContext:
在UIView子类的drawLayer:inContext:方法中也可以实现绘图任务，它是一个图层的代理方法，而为了能够调用该方法，需要给图层的delegate设置代理对象，其中代理对象不能是UIView对象，因为UIView对象已经是它内部根层（隐式层）的代理对象，再将它设置为另一个层的代理对象就会出问题。
一个view被添加到其它view上时，图层的变化如下：
先隐式地把此view的layer的CALayerDelegate设置成此view
调用此view的self.layer的drawInContext方法
由于drawLayer方法的注释：If defined, called by the default implementation of -drawInContext:说明了drawInContext里if([self.delegate responseToSelector:@selector(drawLayer:inContext:)])就执行drawLayer:inContext:方法，这里我们因为实现了drawLayer:inContext:所以会执行
[super drawLayer:layer inContext:ctx]会让系统自动调用此view的drawRect:方法，至此self.layer画出来了
在self.layer上再加一个子layer，当调用[layer setNeedsDisplay];时会自动调用此layer的drawInContext方法
如果drawRect不重写，就不会调用其layer的drawInContext方法，也就不会调用drawLayer:inContext方法
调用内部根层的drawLayer:inContext:
//如果drawRect不重写，就不会调用其layer的drawInContext方法，也就不会调用drawLayer:inContext方法 -(void)drawRect:(CGRect)rect{ NSLog(@"2-drawRect:"); NSLog(@"drawRect里的CGContext:%@",UIGraphicsGetCurrentContext()); //得到的当前图形上下文正是drawLayer中传递过来的 [super drawRect:rect]; } #pragma mark - CALayerDelegate -(void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx{ NSLog(@"1-drawLayer:inContext:"); NSLog(@"drawLayer里的CGContext:%@",ctx); // 如果去掉此句就不会执行drawRect!!!!!!!! [super drawLayer:layer inContext:ctx]; } 调用外部代理对象的drawLayer:inContext:
由于不能把UIView对象设置为CALayerDelegate的代理，所以我们需要创建一个NSObject对象，然后实现drawLayer:inContext:方法，这样就可以在代理对象里绘制所需图形。另外，在设置代理时，不需要遵守CALayerDelegate的代理协议，即这个方法是NSObject的，不需要显式地指定协议。
// MyLayerDelegate.m
(void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx { CGContextAddEllipseInRect(ctx, CGRectMake(100,100,100,100)); CGContextSetFillColorWithColor(ctx, [UIColor blueColor].CGColor); CGContextFillPath(ctx); } // ViewController.m @interface ViewController () @property (nonatomic, strong) id myLayerDelegate; @end @implementation ViewController
(void)viewDidLoad { // 设置layer的delegate为NSObject子类对象 _myLayerDelegate = [[MyLayerDelegate alloc] init]; MyView *myView = [[MyView alloc] initWithFrame:self.view.bounds]; [self.view addSubview:myView]; CALayer *layer = [CALayer layer]; layer.backgroundColor = [UIColor magentaColor].CGColor; layer.bounds = CGRectMake(0, 0, 300, 500); layer.anchorPoint = CGPointZero; layer.delegate = _myLayerDelegate; [layer setNeedsDisplay]; [myView.layer addSublayer:layer]; } 详细实现过程
当UIView需要显示时，它内部的层会准备好一个CGContextRef(图形上下文)，然后调用delegate(这里就是UIView)的drawLayer:inContext:方法，并且传入已经准备好的CGContextRef对象。而UIView在drawLayer:inContext:方法中又会调用自己的drawRect:方法。平时在drawRect:中通过UIGraphicsGetCurrentContext()获取的就是由层传入的CGContextRef对象，在drawRect:中完成的所有绘图都会填入层的CGContextRef中，然后被拷贝至屏幕。
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