iOS中的离屏渲染与相关性能检测优化

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。

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GPU屏幕渲染有以下两种方式：

On-Screen Rendering

意为当前屏幕渲染，指的是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区中进行。

Off-Screen Rendering

意为离屏渲染，指的是GPU在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作。

为什么会触发离屏渲染，有什么影响

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不能直接在屏幕中绘制，所以就需要屏幕外渲染被唤起。

屏幕外渲染并不意味着软件绘制，但是它意味着图层必须在被显示之前在一个屏幕外上下文中被渲染（不论CPU还是GPU）。

所以当使用离屏渲染的时候会很容易造成性能消耗，因为在OPENGL里离屏渲染会单独在内存中创建一个屏幕外缓冲区并进行渲染，而屏幕外缓冲区跟当前屏幕缓冲区上下文切换是很耗性能的。如果这样的操作达到一定数量，会触发缓冲区的频繁合并和上下文的的频繁切换，会出现卡顿、掉帧现象。因为这其中涉及两次昂贵的环境转换(转换环境到屏幕外缓冲区，然后转换环境到帧缓冲区。触发离屏渲染后这种转换发生在每一帧，在界面的滚动过程中如果有大量的离屏渲染发生时会严重影响帧率。

特殊的离屏渲染：如果将不在GPU的当前屏幕缓冲区中进行的渲染都称为离屏渲染，那么就还有另一种特殊的“离屏渲染”方式： CPU渲染。如果我们重写了drawRect方法，并且使用任何Core Graphics的技术进行了绘制操作，就涉及到了CPU渲染。整个渲染过程由CPU在App内 同步地完成，渲染得到的bitmap最后再交由GPU用于显示。备注：CoreGraphic通常是线程安全的，所以可以进行异步绘制，显示的时候再放回主线程，一个简单的异步绘制过程大致如下  。

- (void)display {

dispatch_async(backgroundQueue, ^{

CGContextRef ctx = CGBitmapContextCreate(...);

// draw in context...

CGImageRef img = CGBitmapContextCreateImage(ctx); CFRelease(ctx); dispatch_async(mainQueue, ^{

layer.contents = img;

}); }); }  

离屏渲染的触发方式

设置了以下属性时，都会触发离屏绘制：

shouldRasterize（光栅化），masks（遮罩），shadows（阴影），渐变

edge antialiasing（抗锯齿），group opacity（不透明），复杂形状设置圆角等

//设置阴影，造成离屏渲染

shadowImgView.layer.shadowColor = [UIColor redColor].CGColor;

shadowImgView.layer.shadowOpacity = 0.8f;

shadowImgView.layer.shadowOffset = CGSizeMake(5, 5);

shadowImgView.layer.shadowRadius = 5.f;

用UIBezierPath赋值layer.mask，造成离屏渲染(使用此方法可以自定义特殊形状的视图,这里是给视图左上角和右上角添加圆角)

UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:textView.bounds byRoundingCorners:UIRectCornerTopLeft | UIRectCornerTopRight cornerRadii:CGSizeMake(textView.bounds.size.height * 0.5, textView.bounds.size.height * 0.5)];

CAShapeLayer *maskLayer = [[CAShapeLayer alloc] init];

maskLayer.frame = textView.bounds;

maskLayer.path = path.CGPath;

textView.layer.mask = maskLayer;

//设置cornerRadius>0且clipToBounds为YES,再添加子视图

view.layer.cornerRadius = 10.f; 

 view.clipToBounds = YES;  

[view addSubview:label];//如果再添加子视图会触发离屏渲染,不添加则不会

//设置cornerRadius>0且masksToBounds为YES 

 view.layer.cornerRadius = 10.f;  

view.layer.masksToBounds = YES;   //会触发离屏渲染,设置为NO则不会，默认为NO

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）。

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。

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。

注意：对于经常变动的内容,这个时候不要开启,否则会造成性能的浪费。例如我们日程经常打交道的TableViewCell,因为TableViewCell的重绘是很频繁的（因为Cell的复用）,如果Cell的内容不断变化,则Cell需要不断重绘,如果此时设置了cell.layer可光栅化。则会造成大量的离屏渲染,降低图形性能。

怎么检测离屏渲染 这篇文章有讲解怎么使用Core Animation Core Animation

command + i 打开测试工具，Instruments的Core Animation工具中有几个和离屏渲染相关的检查选项：

Color Offscreen-Rendered Yellow

开启后会把那些需要离屏渲染的图层高亮成黄色，这就意味着黄色图层可能存在性能问题。

Color Hits Green and Misses Red

如果shouldRasterize被设置成YES，对应的渲染结果会被缓存，如果图层是绿色，就表示这些缓存被复用；如果是红色就表示缓存会被重复创建，这就表示该处存在性能问题了。

怎么防止离屏渲染和优化APP

设置阴影，添加阴影路径，可以避免离屏渲染

shadowImgView.layer.shadowColor = [UIColor redColor].CGColor;

shadowImgView.layer.shadowOpacity = 0.8f;

shadowImgView.layer.shadowOffset = CGSizeMake(5, 5);

shadowImgView.layer.shadowRadius = 5.f;

UIBezierPath *path = [UIBezierPath bezierPathWithRect:shadowImgView.bounds];              

shadowImgView.layer.shadowPath = path.CGPath; 

给图片设置圆角，并不触发离屏渲染方法一

//绘制图片圆角 这是通过category给UIImage添加的一个方法

- (UIImage *)drawCornerInRect:(CGRect)rect cornerRadius:(CGFloat)cornerRadius{

UIBezierPath *bezierPath = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:rect cornerRadius:cornerRadius];

UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(rect.size, false, [UIScreen mainScreen].scale);

CGContextAddPath(UIGraphicsGetCurrentContext(), bezierPath.CGPath);

CGContextClip(UIGraphicsGetCurrentContext());

[self drawInRect:rect];

CGContextDrawPath(UIGraphicsGetCurrentContext(), kCGPathFillStroke);

UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

UIGraphicsEndImageContext();

return image;

}  //调用方式

[imageView setImage:[[UIImage imageNamed:@"qrcodet"] drawCornerInRect:imageView.bounds cornerRadius:imageView.bounds.size.width * 0.5]];

给图片创建圆角方法二，使用图层混合的方式，在图片上面添加一个视图遮挡需要圆角的地方。

iOS 9.0 之后UIButton设置圆角会触发离屏渲染，而UIImageView里png图片设置圆角不会触发离屏渲染了，如果设置其他阴影效果之类的还是会触发离屏渲染。

总结开发中的知识，提升自己，文章是看了上面引用的文章后整理的，自己也做了部分测试，内容基本和原文一样，是把每篇文章的知识点整理进来。这里把参考的文章贴出来，大家有什么不明白的地方可以参考原文或者留言，如果错了，请批评指出，希望大家开发出性能更好的APP。

ios设置圆角阴影，避免离屏渲染

离屏渲染的研究

Instrument使用之Core Animation（图形性能）

绘制像素到屏幕上

离屏渲染优化