iOS绘制与渲染--离屏渲染

离屏渲染介绍

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。

设置了图层的以下属性时，都会触发离屏渲染：

shouldRasterize（光栅化）
masks（遮罩）
shadows（阴影）
edge antialiasing（抗锯齿）
group opacity（组透明）
cornerRadius+maskToBounds(圆角)

当使用圆角、阴影、遮罩的时候，最终的图层效果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--离屏渲染。

当使用离屏渲染的时候会很容易造成性能消耗，因为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。离屏渲染会导致GPU利用率不到100%，帧率却很低（切换上下文会产生idle time）。

渲染过程--遮罩（Mask）

渲染layer的mask纹理；
渲染layer的content纹理；
Compositing操作，合并1、2的纹理；

渲染过程--高斯模糊

使用UIBlurEffect，应该是尽可能小的view，因为性能消耗巨大。

光栅化

把视图的内容渲染成纹理并缓存，可以通过CALayer的shouldRasterize属性开启光栅化。注意，光栅化的元素，总大小限制为2.5倍的屏幕。更新内容时，会启用离屏渲染，所以更新代价较大，只能用于静态内容；而且如果光栅化的元素100ms没有被使用将被移除，故而不常用元素的光栅化并不会优化显示。

组透明度

CALayer的allowsGroupOpacity属性，UIView 的alpha属性等同于 CALayer opacity属性。GroupOpacity=YES，子 layer 在视觉上的透明度的上限是其父 layer 的opacity。当父视图的layer.opacity != 1.0时，会开启离屏渲染；layer.opacity == 1.0时，父视图不用管子视图，只需显示当前视图即可。

为了让子视图与父视图保持同样的透明度，从 iOS 7 以后默认全局开启了这个功能。

性能优化

这个是WWDC推荐的检查项目：

1、帧率一般在多少？
60帧每秒；（TimeProfiler）

2、是否存在CPU和GPU瓶颈？（查看占有率）
更少的使用CPU和GPU可以有效的保存电量；

3、额外的使用CPU来进行渲染？
重写了drawRect会导致CPU渲染；在CPU进行渲染时，GPU大多数情况是处于等待状态；

4、是否存在过多离屏渲染？
越少越好；离屏渲染会导致上下文切换，GPU产生idle；

5、是否渲染过多视图？
视图越少越好；透明度为1的视图更受欢迎；

6、使用奇怪的图片格式和大小？
避免格式转换和调整图片大小；一个图片如果不被GPU支持，那么需要CPU来转换。（Xcode有对PNG图片进行特殊的算法优化）

7、使用昂贵的特效？
理解特效的消耗，同时调整合适的大小；例如前面提到的UIBlurEffect；

8、视图树上不必要的元素？
理解视图树上所有点的必要性，去掉不必要的元素；忘记remove视图是很常见的事情，特别是当View的类比较大的时候。

以上，是8个问题对应的工具。遇到性能问题，先分析、定位问题所在，而不是埋头钻进代码的海洋。

性能优化实践

阴影优化

通过指定shadowPath减少阴影计算量。

圆角优化

不要使用不必要的masksToBounds，如果圆角没有裁剪到内容，可以仅设置cornerRadius，这样不会触发离屏渲染。

可以预处理图片为圆形，比如可以用CoreGraphic将图片绘制在圆形区域，即CPU渲染。当然CPU渲染也比较耗时，但是CoreGraphic是线程安全的，可以放到后台线程中去绘制。

可以添加中间为圆形透明的白色背景视图。即使添加额外的视图，会导致额外的计算，但仍然会快一点，因为相对于切换上下文，GPU更擅长渲染。

光栅化缓存

  label.layer.cornerRadius       = 5.0f;
  label.layer.masksToBounds      = YES;
  label.layer.shouldRasterize    = YES;
  label.layer.rasterizationScale = label.layer.contentsScale;

简单的说，光栅化一种缓存机制，它将离屏渲染的结果缓存起来，防止频繁的重复渲染。因此光栅化适合静态不变的内容，一旦内容发生变化，也会触发离屏渲染。

检测工具

使用instruments的CoreAnimation工具来检查离屏渲染，黄色是我们不希望看到的颜色。

使用真机来调试，因为模拟器使用的CALayer是OSX的CALayer，不是iOS的CALayer。如果用模拟器调试，会发现所有的视图都是黄色。

参考

iOS开发-视图渲染与性能优化