使用AsyncDisplayKit提升UICollectionView和UITableView的滚动性能

• 本文由CocoaChina--夜微眠（github）翻译

• 作者：@Todd Kramer

• 原文：Improving UICollectionView & UITableView Scrolling Performance With AsyncDisplayKit

---

目标：使用AsyncDisplayKit和Alamofire的异步下载、缓存以及图像解码 来提升UICollectionView的滚动性能。
上一篇教程 Downloading & Caching Images Asynchronously In Swift With Alamofire （使用Alamofire异步下载以及缓存图片）中，我描述了如何使用Alamofire和AlamofireImage 库异步下载和缓存图片，进而显示在UICollectionView中。通过使用这些库可以轻松实现滚动流畅的滚动视图和集合视图，但是如果你的UI很复杂，图片很多，有可能不能达到60fps

此次教程中我们使用Facebook AsyncDisplayKit库重建Glacier Scenics工程，AsyncDisplayKit有很多我们提升滚动流畅所需要的工具以及图片异步下载功能（如果你对缓存不感兴趣）。如果需要实现缓存的话，Alamofire和AlamofireImage还是可以派上用场。

AsyncDisplayKit 概览

AsyncDisplayKit用相关node类，替换了UIView和它的子类,而且是线程安全的。它可以异步解码图片，调整图片大小以及对图片和文本进行渲染。在大部分项目中，主要的目标就是实现图片异步解码。UIImage显示之前必须要先解码完成，而且解码还是同步的。尤其是在UICollectionView/UITableView 中使用 prototype cell显示大图，UIImage的同步解码在滚动的时候会有明显的卡顿。

另外一个很吸引人的点是AsyncDisplayKit可以把view层次结构转成layer。因为复杂的view层次结构开销很大，如果不需要view特有的功能（例如点击事件），就可以使用AsyncDisplayKit 的layer backing特性从而获得一些额外的提升。

AsyncDisplayKit还有很多其他的特性，最后要提到就是基于node把UICollectionView 和 UITableView 替换为 ASCollectionView 和 ASTableView 的特性。替换的类可以使用UIkit中大量的数据源和 delegate方法，这样便于你很快适应从UIKit部分到基于node架构的变化。

尽管AsyncDisplayKit基于node的架构，但每个node都有相应UIView 属性。这样你可以添加不需要与node类有交互的子视图。

设置

下图就是我们完成的工程

工程依赖
使用CocoaPods获取AsyncDisplayKit依赖，下面是Podfile

platform :ios,  '8.0'
use_frameworks!

target  'GlacierScenics'  do
  pod  'AsyncDisplayKit'
end

数据

图片的名称和URL从property list(plist)文件获取，分别是两个带有"name" and "imageURL"的数组。

Storyboard

项目中的Storyboard很简单，是因为AsyncDisplayKit不支持Storyboard，所以相关约束都用代码实现。我们只需要一个navigation controller 和root view controller（等下会被设成PhotosViewController）

ASCollectionView默认图片下载

第一步从plist里读取数据。我们先定义一个简单的struct GlacierScenic 存照片信息

struct GlacierScenic {
    let name: String
    let photoURLString: String
}

这就可以了。下一步我们创建一个数据管理器从plist读取和存储照片信息。

class PhotosDataManager {

    static let sharedManager = PhotosDataManager()
    private  var  photos = [GlacierScenic]()

    func allPhotos() -> [GlacierScenic] {
        if  !photos.isEmpty {  return  photos }
        guard let data = NSArray(contentsOfFile: dataPath()) as? [NSDictionary]  else  {  return  photos }
        for  photoInfo  in  data {
            let name = photoInfo[ "name" ] as! String
            let urlString = photoInfo[ "imageURL" ] as! String
            let glacierScenic = GlacierScenic(name: name, photoURLString: urlString)
            photos.append(glacierScenic)
        }
        return  photos
    }

    func dataPath() -> String {
        return  NSBundle.mainBundle().pathForResource( "GlacierScenics" , ofType:  "plist" )!
    }

}

接下来看下view controller代码

import UIKit
import AsyncDisplayKit

class PhotosViewController: UIViewController {

    var  collectionView: ASCollectionView!
    var  photosDataSource = PhotosDataSource()

    //MARK: - View Controller Lifecycle

    override func viewDidLoad() {
        super .viewDidLoad()

        configureCollectionView()
    }

    override func prefersStatusBarHidden() -> Bool {
        return  true
    }

    override func viewWillTransitionToSize(size: CGSize, withTransitionCoordinator coordinator: UIViewControllerTransitionCoordinator) {
        super .viewWillTransitionToSize(size, withTransitionCoordinator: coordinator)

        coordinator.animateAlongsideTransition({ (context) -> Void  in
            self.collectionView.frame.size = self.view.frame.size
            self.collectionView.reloadData()
            }, completion: nil)
    }

    //MARK: - Collection View

    func configureCollectionView() {
        let layout = UICollectionViewFlowLayout()
        layout.minimumInteritemSpacing = 1
        layout.minimumLineSpacing = 1
        var  frame = view.frame
        if  let navigationBar = navigationController?.navigationBar {
            frame.size.height -= navigationBar.frame.height
        }
        collectionView = ASCollectionView(frame: frame, collectionViewLayout: layout)
        collectionView.backgroundColor = UIColor.blackColor()
        collectionView.asyncDataSource = photosDataSource
        view.addSubview(collectionView)
        collectionView.reloadData()
    }

}

我们这所需要做的就是配置collection view  以及处理不同大小size classes之间的转场变化。

这里有一些注意事项：

• 第一，ASCollectionView使用asyncDataSource和asyncDelegate。这个很重要，因为ASCollectionView也有标准的data Source 和 delegate。所以获取数据源和委托的时候不要混淆。

• 第二，ASCollectionView构造器需要UICollectionViewLayout参数，但是不是所有的布局配置能生效。一个很重要的例子就是cell大小，这个需要用另外的方法处理。

• 最后，collectionView的布局属性有个方法invalidateLayout不起作用（问题），所以我们不使用viewWillTransitionToSize方法。

现在我们需要实现上边设置的data source

import UIKit
import AsyncDisplayKit

class PhotosDataSource: NSObject, ASCollectionDataSource {

    func numberOfSectionsInCollectionView(collectionView: UICollectionView) -> Int {
        return  1
    }

    func collectionView(collectionView: UICollectionView, numberOfItemsInSection section: Int) -> Int {
        return  PhotosDataManager.sharedManager.allPhotos().count
    }

    func collectionView(collectionView: ASCollectionView, nodeForItemAtIndexPath indexPath: NSIndexPath) -> ASCellNode {
        let glacierScenic = glacierScenicAtIndex(indexPath)
        return  PhotoCollectionViewCellNode(glacierScenic: glacierScenic)
    }

    func glacierScenicAtIndex(indexPath: NSIndexPath) -> GlacierScenic {
        let photos = PhotosDataManager.sharedManager.allPhotos()
        return  photos[indexPath.row]
    }

}

这段代码很简单。我们用一个section显示图片。接着我们返回一个新的collection view cell node (AsyncDisplayKit的 ASCellNode 子类)。

要注意的是AsyncDisplayKit 用nodeForItem 方法替换了cellForItem方法，也就需要在collection view上注册reuse identifiers。

最后就是PhotoCollectionViewCellNode。

import UIKit
import AsyncDisplayKit

class PhotoCollectionViewCellNode: ASCellNode {

    var  loadingIndicator = UIActivityIndicatorView(activityIndicatorStyle: .WhiteLarge)
    var  imageNode = ASNetworkImageNode()
    var  blurView = UIVisualEffectView(effect: UIBlurEffect(style: .Light))
    var  captionContainerNode = ASDisplayNode()
    var  captionLabelNode = AttributedTextNode()

    let glacierScenic: GlacierScenic
    var  nodeSize: CGSize {
        let spacing: CGFloat = 1
        let screenWidth = UIScreen.mainScreen().bounds.width
        let itemWidth = floor((screenWidth / 2) - (spacing / 2))
        let itemHeight = floor((screenWidth / 3) - (spacing / 2))
        return  CGSize(width: itemWidth, height: itemHeight)
    }

    init(glacierScenic: GlacierScenic) {
        self.glacierScenic = glacierScenic
        super .init()
        configure()
    }

    func configure() {
        backgroundColor = UIColor.blackColor()
        configureLoadingIndicator()
        configureImageNode()
        configureCaptionNodes()
    }

    func configureLoadingIndicator() {
        loadingIndicator.center = loadingIndicatorCenter()
        view.addSubview(loadingIndicator)
        loadingIndicator.startAnimating()
        view.addSubview(loadingIndicator)
    }

    func loadingIndicatorCenter() -> CGPoint {
        let centerX = nodeSize.width / 2
        let centerY = nodeSize.height / 2 - captionContainerFrame().height / 2
        return  CGPoint(x: centerX, y: centerY)
    }

    func configureImageNode() {
        imageNode.frame = viewFrame()
        imageNode.delegate = self
        imageNode.URL = NSURL(string: glacierScenic.photoURLString)
        addSubnode(imageNode)
    }

    func configureCaptionNodes() {
        configureCaptionBlurView()
        configureCaptionContainerNode()
        configureCaptionLabelNode()
    }

    func configureCaptionBlurView() {
        blurView.frame = captionContainerFrame()
        view.addSubview(blurView)
    }

    func configureCaptionContainerNode() {
        captionContainerNode.frame = captionContainerFrame()
        captionContainerNode.backgroundColor = UIColor.blackColor().colorWithAlphaComponent(0.5)
        addSubnode(captionContainerNode)
    }

    func configureCaptionLabelNode() {
        captionLabelNode.configure(glacierScenic.name, size: 16, textAlignment: .Center)
        let constrainedSize = CGSize(width: nodeSize.width, height: CGFloat.max)
        let labelNodeHeight: CGFloat = captionLabelNode.attributedString!.boundingRectWithSize(constrainedSize, options: .UsesFontLeading, context: nil).height
        let labelNodeYValue = captionContainerFrame().height / 2 - labelNodeHeight / 2
        captionLabelNode.frame = CGRect(x: 0, y: labelNodeYValue, width: nodeSize.width, height: labelNodeHeight)
        captionContainerNode.addSubnode(captionLabelNode)
    }

    func captionContainerFrame() -> CGRect {
        let containerHeight: CGFloat = 35
        return  CGRect(x: 0, y: nodeSize.height - containerHeight, width: nodeSize.width, height: containerHeight)
    }

    func viewFrame() -> CGRect {
        return  CGRect(x: 0, y: 0, width: nodeSize.width, height: nodeSize.height)
    }

    override func calculateLayoutThatFits(constrainedSize: ASSizeRange) -> ASLayout {
        return  ASLayout(layoutableObject: self, size: nodeSize)
    }

}

extension PhotoCollectionViewCellNode: ASNetworkImageNodeDelegate {

    func imageNode(imageNode: ASNetworkImageNode, didLoadImage image: UIImage) {
        loadingIndicator.stopAnimating()
    }

}

你可能已经注意到很多代码都是layout代码。是因为AsyncDisplayKit使用动态布局机制。复杂的布局已经超出了这篇教程的范围，但如果你只需要一个固定的cell大小，那重写calculateLayoutThatFits方法就可以了。注意，计算型属性“nodeSize”代码在类的顶部。

AsyncDisplayKit使得异步下载图片变得非常简单，此外ASImageNode可以作为UIImageView的一部分，AsyncDisplayKit还有ASNetworkImageNode子类 ，你只需要把图片设置URL属性就可以了。

在这个例子中，我们还需要一个在图片下载完成时终止加载动画的加载指示器。因为ASNetworkImageNode有delegate属性，等下我们可以使用扩展来实现delegate和处理加载指示。delegate还提供了何时图片解码完成以及图片下载失败的方法。

下一步使用“AttributedTextNode”作为标题，与UILabel不同，ASTextNode没有默认字体的“text”属性，它使用attributed string。AttributedTextNode子类提供了一个实用的函数来处理node的attributed string

import UIKit
import AsyncDisplayKit

class AttributedTextNode: ASTextNode {

    func configure(text: String, size: CGFloat, color: UIColor = UIColor.whiteColor(), textAlignment: NSTextAlignment = .Left) {
        let mutableString = NSMutableAttributedString(string: text)
        let range = NSMakeRange(0, text.characters.count)
        mutableString.addAttribute(NSFontAttributeName, value: UIFont.systemFontOfSize(size), range: range)
        mutableString.addAttribute(NSForegroundColorAttributeName, value: color, range: range)
        let paragraphStyle = NSMutableParagraphStyle()
        paragraphStyle.alignment = textAlignment
        mutableString.addAttribute(NSParagraphStyleAttributeName, value: paragraphStyle, range: range)
        attributedString = mutableString
    }

}

最后，如上所述，我们能获取cell node的view属性来添加没有相应node classes的subview 。本文例子中就有UIActivityIndicatorView 和 UIVisualEffectView

图像缓存

AsyncDisplayKit让异步图片下载变得非常简单，但是没有默认缓存支持。那么为了实现缓存，我们需要替代AsyncDisplayKit默认的下载器，所以我们用Alamofire和AlamofireImage实现下载和缓存。首先我们先更新Podfile

platform :ios,  '8.0'
use_frameworks!

target  'GlacierScenics'  do
  pod  'AsyncDisplayKit'
  pod  'AlamofireImage' ,  '~> 2.0'
end

警告:运行前，先执行pod install

之前，我们用无参数初始化network image node。AsyncDisplayKit还有另外一个以缓存和下载器为参数的构造器。

缓存和下载器需要遵照ASImageCacheProtocol 和 ASImageDownloaderProtocol 协议。我们工程中缓存和下载及都实现在PhotosDataManager 中，所以我们需要更新PhotosDataManager以实现这些协议并提供缓存。

import UIKit
import Alamofire
import AlamofireImage
import AsyncDisplayKit

class PhotosDataManager: NSObject {

    static let sharedManager = PhotosDataManager()
    private  var  photos = [GlacierScenic]()

    let photoCache = AutoPurgingImageCache(
        memoryCapacity: 100 * 1024 * 1024,
        preferredMemoryUsageAfterPurge: 60 * 1024 * 1024
    )

    func allPhotos() -> [GlacierScenic] {
        if  !photos.isEmpty {  return  photos }
        guard let data = NSArray(contentsOfFile: dataPath()) as? [NSDictionary]  else  {  return  photos }
        for  photoInfo  in  data {
            let name = photoInfo[ "name" ] as! String
            let urlString = photoInfo[ "imageURL" ] as! String
            let glacierScenic = GlacierScenic(name: name, photoURLString: urlString)
            photos.append(glacierScenic)
        }
        return  photos
    }

    func cacheImage(url: String, image: Image) {
        photoCache.addImage(image, withIdentifier: url)
    }

    func cachedImage(url: String) -> Image? {
        return  photoCache.imageWithIdentifier(url)
    }

    func dataPath() -> String {
        return  NSBundle.mainBundle().pathForResource( "GlacierScenics" , ofType:  "plist" )!
    }
}

extension PhotosDataManager: ASImageDownloaderProtocol {
    func downloadImageWithURL(URL: NSURL, callbackQueue: dispatch_queue_t?, downloadProgressBlock: ((CGFloat) -> Void)?, completion: ((CGImage?, NSError?) -> Void)?) -> AnyObject? {
        let request = Alamofire.request(.GET, URL.absoluteString).responseImage { (response) -> Void  in
            guard let image = response.result.value  else  {
                completion?(nil, nil)
                return
            }
            self.cacheImage(URL.absoluteString, image: image)
            completion?(image.CGImage, nil)
        }
        return  request
    }

    func cancelImageDownloadForIdentifier(downloadIdentifier: AnyObject?) {
        if  let request = downloadIdentifier where request is Request {
            (request as! Request).cancel()
        }
    }
}

extension PhotosDataManager: ASImageCacheProtocol {
    func fetchCachedImageWithURL(URL: NSURL?, callbackQueue: dispatch_queue_t?, completion: (CGImage?) -> Void) {
        if  let url = URL, cachedImage = cachedImage(url.absoluteString) {
            completion(cachedImage.CGImage)
            return
        }
        completion(nil)
    }
}

现在我们加了photoCache 以及两个函数，一个用于缓存图片，另外一个用于获取缓存图片。缓存最大为100MB,最优为60MB。缓存标识使用图片的URL，AsyncDisplayKit协议将会在设置network image node的URL属性后进行传递。

接着我们实现协议。第一个协议ASImageCacheProtocol就包含一个方法fetchCachedImageWithURL，用于获取缓存图片，如果对于的URL的图片存在，就返回。否则nil传给completion block，这样就会触发下载图片。

第二个协议ASImageDownloaderProtocol 包含两个方法，一个下载另一个取消下载。下载方法里我们用Alamofire Request下载图片，如果下载成功则进行缓存，然后调用 completion block。要注意的是，我们也要返回请求对象。如果取消下载，则"cancelImageDownloadForIdentifier"方法会用到它。

在取消方法里，先检查下载标识是否存在，request 是不是Request对象，然后在request上调用cancel()方法。

最后，我们替换掉PhotoCollectionViewCellNode 里ASNetworkImageNode 构造器

func configureImageNode() {
    let manager = PhotosDataManager.sharedManager
    imageNode = ASNetworkImageNode(cache: manager, downloader: manager)
    imageNode.frame = viewFrame()
    imageNode.delegate = self
    imageNode.URL = NSURL(string: glacierScenic.photoURLString)
    addSubnode(imageNode)
}

Layer Backing

在介绍之前，我们再加一个优化。就是AsyncDisplayKit概览中提到layer backing。它能够帮助我们通过将视图层次结构转成layer层来提升滚动性能。我们的案例中，

view/node的层次结构不太复杂，但是有两处可以添加Layer Backing。第一处就是image node，实现起来就一行代码，将layerBacked 属性设置为true。

func configureImageNode() {
    let manager = PhotosDataManager.sharedManager
    imageNode = ASNetworkImageNode(cache: manager, downloader: manager)
    imageNode.frame = viewFrame()
    imageNode.delegate = self
    imageNode.URL = NSURL(string: glacierScenic.photoURLString)
    imageNode.layerBacked =  true
    addSubnode(imageNode)
}

第二处就是 container node 以及caption label subnode。

func configureCaptionContainerNode() {
    captionContainerNode.frame = captionContainerFrame()
    captionContainerNode.backgroundColor = UIColor.blackColor().colorWithAlphaComponent(0.5)
    captionContainerNode.layerBacked =  true
    addSubnode(captionContainerNode)
}

func configureCaptionLabelNode() {
    captionLabelNode.configure(glacierScenic.name, size: 16, textAlignment: .Center)
    let constrainedSize = CGSize(width: nodeSize.width, height: CGFloat.max)
    let labelNodeHeight: CGFloat = captionLabelNode.attributedString!.boundingRectWithSize(constrainedSize, options: .UsesFontLeading, context: nil).height
    let labelNodeYValue = captionContainerFrame().height / 2 - labelNodeHeight / 2
    captionLabelNode.frame = CGRect(x: 0, y: labelNodeYValue, width: nodeSize.width, height: labelNodeHeight)
    captionContainerNode.layer.addSublayer(captionLabelNode.layer)
}

AsyncDisplayKit通过把图片解码、大小调整以及图像文本的渲染放在子线程，从而提升collectionview 和 tableview的滚动性能。也正如刚才看到的，AsyncDisplayKit默认下载不支持缓存，所以使用前需要考虑到AsyncDisplayKit一些不足的地方。

第一，AsyncDisplayKit不支持Storyboard、Xib以及Autolayout，不过并不意味着你不能在项目中使用这些工具，事实上我们依然在这个项目中使用了storyboard。如果你需要用Interface Builder和Autolayout实现collection view，那就需要另外的方法来提高流畅度。当然，如果不使用Autolayout就用程序写frame这样可以减少约束相关的消耗。总的来说，如果项目中一定要用到Autolayout，可能就要自己实现异步图片解码了。

第二，UITableView 和 UICollectionView一些重要的方法没有被AsyncDisplayKit替换或继承。在写这篇文章前，他们还处于开发阶段，有肯能会有所变化。

总的来说，无论用不用AsyncDisplayKit或者其他第三方库，这个取决于cell和collection view  UI相关细节。虽然有时候你决定自己实现它的一些功能，但是该库提供

一个很好的处理UITableView 和 UICollectionView性能问题的途径。

文章中使用的项目源码存放在"GlacierScenicsAsyncDisplayKit" 文件夹下。