iOS绘画系统

UIKit

这是顶层oc接口。它提供了方便的布局、合成、绘图、字体、图像、动画等功能。UIKits的类使用UI前缀。

Core Graphics (通常叫Quartz 2D)

UIKit底层的主要绘画系统，是view使用最频繁的。Core Graphics高度集成在UIView和UIKit其它类内部，数据结构和函数使用CG前缀。

Core Animation

提供了强大的二维和三维动画方法。高度集成在UIView中。

Core Image

一个第一次使用在iOS5上的Mac技术，提供非常高效的图像处理，比如剪切，锐化，弯曲等其它你能想象到的转换。

OpenGL ES

编写3D游戏最常用，Open GL ES是OpenGL三维图形API的子集。支持大多数平台。对于大部分应用程序，Core Animation是更好的选择。

UIKit和View的绘制生命周期

所有的绘图都在主线程完成。所以在主线程执行一段很长时间的操作，会阻止绘图更新和事件处理(比如触摸)。
不能在后台线程执行绘图，因为UIKit是线程不安全的。如果要做一个很长时间的操作，可以使用dispatch或者opration queues来把你的大开销的工作放到后台，UIKit在主线程运行。

总结：iOS执行会之请求在runloop的同一时刻。做复杂的处理不要阻塞主线程，视图的操作都在主线程完成

View绘图（drawing） vs View布局（layout）

UIView从绘制drawing（or display）分离视图布局layout（rearranging）。layout通常比drawing成本低，这可以提高性能。layout成本低，因为UIView在GPU优化后过的位图缓存上进行绘图操作，这些位图可以被移动，显示，隐藏，其他的转换和符合操作很耗GPU。

View调用setNeedsDisplay后，在下一个runloop的绘图周期内重画。
UIKit调用setNeedsLayout方法，视图的subviews会重新排布。View调用layoutSubviews方法，在旋转和滑动时使用会使界面更加平滑。所以选择重新布局layout而非重绘drawing他们。

一般的视图绘制方法

2D绘图不包括操作单个像素。你可以获得位图上下文，而不是直接用UIKit或Core Graphics方法。
UIKit和Core Graphics用一个“painter”绘画模型。这意味着按照顺序每个绘画命令，覆盖之前的绘画。顺序在模型中非常重要，你必须从后到前绘画。

Drawing with UIKit

在iPhone0S3.2之后，苹果增加了UIBezierPath使绘画容易与之前。UIKit仍然缺乏支持线、渐变、阴影和一些高级的功能,如控制抗锯齿和精确的色彩管理。即便如此，UIKit是现在最方便方式用来处理最常见绘图的需要。

最常见的是用UIRectFrame或UIRectFill绘画举行。代码如下：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
  [[UIColor redColor] setFill];
  UIRectFill(CGRectMake(10, 10, 100, 100));
}

注意，第一次绘画设置颜色。在调用drawRect之前，画布已经通过系统完成一个图形上下文。这个上下文包括一些包括颜色，字体等信息。在任何时间只有一个描边笔和一个填充笔，他们的颜色用来画所有内容。

Paths

UIBezierPath有简单的数据方法处理最常见的路径，线、弧、矩形(可选圆形),椭圆形。
一个UIBezierPath只是一系列的曲线,像一个NSString是一个字符序列。只需要你填充曲线绘制的图形上下文。

Understanding Coordinates
绘画时，改变几何对象到像素坐标。这些是一个可以被设置特别颜色的二位盒子。一个像素是设备可以控制的最小显示单元区域。

Resizing and contentMode

iOS通过取得视图快照和调整frame优化显示视图。drawRect方法不被调用，contentMode属性决定视图调整策略。

Transforms

iOS平台可以非常快速地做矩阵运算。Transforms只是一个矩阵运算。
iOS有两种transforms，仿射和3D。UIView处理只有仿射变换，Affine Transformation是一种二维坐标到二维坐标之间的线性变换，保持二维图形的“平直性”（译注：straightness，即变换后直线还是直线不会打弯，圆弧还是圆弧）和“平行性”（译注：parallelness，其实是指保二维图形间的相对位置关系不变，平行线还是平行线，相交直线的交角不变。）。仿射变换可以通过一系列的原子变换的复合来实现，包括：平移（Translation）、缩放（Scale）、翻转（Flip）、旋转（Rotation）和剪切（Shear）。

Drawing with Core Graphics

Core Graphics有时被叫做Quartz 2D或Quartz。是iOS主要的绘图系统。它提供destination-independent绘图，所以你可以用同样的命令来绘图到屏幕，层，位图，pdf或打印机。Core Graphics相关的都以CG开头。

Mixing UIKit and Core Graphics

UIKit使用ULO坐标系统，Core Graphics使用LLO坐标系统。
UIGraphicsGetCurrentContext里面的drawRect一切都很正常,因为这个context已经转换。但如果你创建你自己的上下文使用CGBitmapContextCreate这样的方法,它是LLO。你可以做数据转换或者切换context。

Managing Graphics Contexts

在调用drawRect:,绘图系统创建一个图形上下文(CGContext)。一个上下文包含很多信息,比如一支笔颜色、文本颜色、当前字体、转换等。有时你可能想要修改上下文,然后把它放回原位。例如，有一个函数来绘制特定颜色的特定形状，但只有一只绘笔，所以当你改变颜色将同时改变你对其他绘图的颜色。为避免副作用,你可以push和pop上下文使用CGContextSaveGState和CGContextRestoreGState。

优化方法

避免重绘

适当使用contentMode使系统自动适应view。
避免调用setNeedsDisplay，它会调用drawRect。

缓存和后台绘图
如果绘图时需要大量计算，缓存计算结果。通常最好的缓存位置是在CGLayer。许多缓存和提前的运算可以在后台完成。
自定义绘图预生成
像素对齐和模糊文本
Alpha，Opaque，Hidden

alpha：有多少信息是显示在像素中的在frame范围内。
opaque：有多少不透明。
hidden：是否被画，和alpha0一样。