优化项目常用的Instruments工具之Core Animation

前言：本文章是收集资料和自己实践的总结，感谢分享经验的大佬们！

Instrumengts是官方提供的性能调试工具集。

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相对比较常用的有Core Animation，Energy Log，Leaks，Network，Time Profiler，Zombies，接下来会一一结合项目的优化介绍用法

一、Core Animation (本文章是用Instruments10.1)

Instruments10.1中的Core Animation就只能看看FPS了
从Xcode 9.2开始原本Core Animation中的Debug Options被移至Xcode的Debug > View Debugging中.

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1.FPS

在性能优化中一个最具参考价值的属性是FPS:全称Frames Per Second,其实就是屏幕刷新率，苹果的iphone推荐的刷新率是60Hz，也就是说GPU每秒钟刷新屏幕60次，这每刷新一次就是一帧frame，FPS也就是每秒钟刷新多少帧画面。静止不变的页面FPS值是0，这个值是没有参考意义的，只有当页面在执行动画或者滑动的时候，FPS值才具有参考价值，FPS值的大小体现了页面的流畅程度高低，当低于45的时候卡顿会比较明显。

注意点:
（1）使用真机调试。
（2）最好使用release包测试（release是发布版本，苹果会在release包中做很多优化工作，因此用release包测试出来的性能才是最真实的）。

2.Debug > View Debugging > Rendering

Color Blended Layers (图层混合）

     这个选项是检测哪里发生了图层混合，先介绍一下什么是图层混合？很多情况下，界面都是会出现多个UI控件叠加的情况，如果有透明或者半透明的控件，那么GPU会去计算这些这些layer最终的显示的颜色，也就是我们肉眼所看到的效果。例如一个上层Veiw颜色是绿色RGB(0,255,0)，下层又放了一个View颜色是红色RGB(0,0,255)，透明度是50%，那么最终显示到我们眼前的颜色是蓝色RGB(0,127.5,127.5)。这个计算过程会消耗一定的GPU资源损耗性能。如果我们把上层的绿色View改为不透明， 那么GPU就不用耗费资源计算，直接显示绿色。(这里设置view不透明是把属性opaque设置为NO，目前默认就是YES)

如果出现图层混合了，打开Color Blended Layers选项，那块区域会显示红色，所以我们调试的目的就是将红色区域消减的越少越好。那么如何减少红色区域的出现呢？只要设置控件不透明即可。

注意点：
1.UILabel中显示中文时避免图层混合

label.backgoundColor = [UIColor whiteColor];
label.layer.masksToBounds = YES;

到这里你可能奇怪，设置label的背景色第一行不就够了么，为什么还有第二行？这是因为如果label的内容是中文，label实际渲染区域要大于label的size，最外层多了一个sublayer，如果不设置第二行label的边缘外层会出现图层混合的红色，因此需要在label内容是中文的情况下加第二句。控件不发生形变的时候masksToBounds是不会触发离屏渲染的，下文会讲离屏渲染。
2.UIImageView控件比较特殊，不仅需要自身这个容器是不透明的，并且imageView包含的内容图片也必须是不透明的，如果你自己的图片出现了图层混合红色，先检查是不是自己的代码有问题，如果确认代码没问题，就是图片自身的问题，可以联系你们的UI眉眉～

Color Hits Green and Misses Red (光栅化)

       这个选项主要是检测我们是否正确使用layer的shouldRasterize属性，shouldRasterize = YES开启光栅化。什么是光栅化？光栅化是将一个layer预先渲染成位图(bitmap)，再加入到缓存中，成功被缓存的layer会标注为绿色,没有成功缓存的会标注为红色，正确使用光栅化可以得到一定程度的性能提升。    

• 适用情况：一般在图像内容不变的情况下才使用光栅化，例如设置阴影耗费资源比较多的静态内容，如果使用光栅化对性能的提升有一定帮助。
• 非适用情况：如果内容会经常变动,这个时候不要开启,否则会造成性能的浪费。例如我们在使用tableViewCell中，一般不要用光栅化，因为tableViewCell的绘制非常频繁，内容在不断的变化，如果使用了光栅化，会造成大量的离屏渲染降低性能。 如果你在一个界面中使用了光栅化，刚进去这个页面的所有使用了光栅化的控件layer都会是红色，因为还没有缓存成功，如果上下滑动你会发现，layer变成了绿色。但是如果你滑动幅度较大会发现，新出现的控件会是红色然后变成绿色，因为刚开始这些控件的layer还没有缓存。
  注意点：
  1.系统给光栅化缓存分配了一个固定的大小，因此不能过度使用，如果超出了缓存也会造成离屏渲染。
  2.缓存的时间为100ms，因此如果在100ms内没有使用缓存的对象，则会从缓存中清除。

Color Copied Images（图片颜色格式）

Shows images that are copied by Core Animation in blue苹果官方注释被拷贝给CPU进行转化的图片显示为绿色。那么这句话怎么理解呢？如果GPU不支持当前图片的颜色格式，那么就会将图片交给CPU预先进行格式转化，并且这张图片标记为蓝色。那么GPU支持什么格式呢？苹果的GPU只解析32bit的颜色格式，如果使用Color Copied Images去调试发现是蓝色，这个时候你也可以去找你们的UI眉眉了～
知识扩展：32bit指的是图片颜色深度，用“位”来表示，用来表示显示颜色数量，例如一个图片支持256种颜色，那么就需要256个不同的值来表示不同的颜色，也就是从0到255，二进制表示就是从00000000到11111111，一共需要8位二进制数，所以颜色深度是8。通常32bit色彩中使用三个8bit分别表示R红G绿B蓝,还有一个8bit常用来表示透明度（Alpha）。

Color Misaligned Images(图片大小)

这个选项可以帮助我们查看图片大小是否正确显示。如果image size和imageView size不匹配，image会出现黄色。要尽可能的减少黄色的出现，因为image size与imageView size不匹配，会消耗资源压缩图片。下图中的image实际size（81，110），顶部image正常，底部image出现黄色因为放在了一个size x 2的imageView容器中。

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Color Offscreen-Rendered Yellow (离屏渲染)

    离屏渲染Off-Screen Rendering 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。还有另外一种屏幕渲染方式-当前屏幕渲染On-Screen Rendering ，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。 离屏渲染会先在屏幕外创建新缓冲区，离屏渲染结束后，再从离屏切到当前屏幕， 把离屏的渲染结果显示到当前屏幕上，这个上下文切换的过程是非常消耗性能的，实际开发中尽可能避免离屏渲染。触发离屏渲染Offscreen rendering的行为：

（1）drawRect:方法
（2）layer.shadow
（3）layer.allowsGroupOpacity or layer.allowsEdgeAntialiasing
（4）layer.shouldRasterize
（5）layer.mask
（6）layer.masksToBounds && layer.cornerRadius
这里有需要注意的是第4条layer.shouldRasterize ，光栅化会触发离屏渲染，因此光栅化慎用。第六条设置圆角会触发离屏渲染，如果在某个页面大量使用了圆角，会非常消耗性能造成FPS急剧下降，设置圆角触发离屏渲染要同时满足下面两个条件:
layer.masksToBounds = YES;
layer.cornerRadius = 5;
为了尽可能避免触发离屏渲染，我们可以换其他手段来实现必要的功能：
（1）阴影绘制shadow:使用ShadowPath来替代shadowOffset等属性的设置
imageViewLayer.shadowPath = CGPathCreateWithRect(imageRect, NULL);
（2）利用Graphics Contex生成一张带圆角的图片或者view

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