[iOS Animation]-CALayer 绘图效率

绘图

不必要的效率考虑往往是性能问题的万恶之源。 ——William Allan Wulf

在第12章『速度的曲率』我们学习如何用Instruments来诊断Core Animation性能问题。在构建一个iOS app的时候会遇到很多潜在的性能陷阱，但是在本章我们将着眼于有关绘制的性能问题。

软件绘图

术语绘图通常在Core Animation的上下文中指代软件绘图（意即：不由GPU协助的绘图）。在iOS中，软件绘图通常是由Core Graphics框架完成来完成。但是，在一些必要的情况下，相比Core Animation和OpenGL，Core Graphics要慢了不少。

软件绘图不仅效率低，还会消耗可观的内存。CALayer只需要一些与自己相关的内存：只有它的寄宿图会消耗一定的内存空间。即使直接赋给contents属性一张图片，也不需要增加额外的照片存储大小。如果相同的一张图片被多个图层作为contents属性，那么他们将会共用同一块内存，而不是复制内存块。

但是一旦你实现了CALayerDelegate协议中的-drawLayer:inContext:方法或者UIView中的-drawRect:方法（其实就是前者的包装方法），图层就创建了一个绘制上下文，这个上下文需要的大小的内存可从这个算式得出：图层宽*图层高*4字节，宽高的单位均为像素。对于一个在Retina iPad上的全屏图层来说，这个内存量就是 2048*1526*4字节，相当于12MB内存，图层每次重绘的时候都需要重新抹掉内存然后重新分配。

软件绘图的代价昂贵，除非绝对必要，你应该避免重绘你的视图。提高绘制性能的秘诀就在于尽量避免去绘制。

矢量图形

我们用Core Graphics来绘图的一个通常原因就是只是用图片或是图层效果不能轻易地绘制出矢量图形。矢量绘图包含一下这些：

• 任意多边形（不仅仅是一个矩形）

• 斜线或曲线

• 文本

• 渐变

举个例子，清单13.1 展示了一个基本的画线应用。这个应用将用户的触摸手势转换成一个UIBezierPath上的点，然后绘制成视图。我们在一个UIView子类DrawingView中实现了所有的绘制逻辑，这个情况下我们没有用上view controller。但是如果你喜欢你可以在view controller中实现触摸事件处理。图13.1是代码运行结果。

清单13.1 用Core Graphics实现一个简单的绘图应用

#import "DrawingView.h"@interface DrawingView ()

@property (nonatomic, strong) UIBezierPath *path;@end@implementation DrawingView- (void)awakeFromNib
{    //create a mutable path
    self.path = [[UIBezierPath alloc] init];
    self.path.lineJoinStyle = kCGLineJoinRound;
    self.path.lineCapStyle = kCGLineCapRound;
    
    self.path.lineWidth = 5;
}- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{    //get the starting point
    CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];    //move the path drawing cursor to the starting point    [self.path moveToPoint:point];
}- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{    //get the current point
    CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];    //add a new line segment to our path    [self.path addLineToPoint:point];    //redraw the view    [self setNeedsDisplay];
}- (void)drawRect:(CGRect)rect
{    //draw path    [[UIColor clearColor] setFill];
    [[UIColor redColor] setStroke];
    [self.path stroke];
}@end

 

图13.1 用Core Graphics做一个简单的『素描』

这样实现的问题在于，我们画得越多，程序就会越慢。因为每次移动手指的时候都会重绘整个贝塞尔路径（UIBezierPath），随着路径越来越复杂，每次重绘的工作就会增加，直接导致了帧数的下降。看来我们需要一个更好的方法了。

Core Animation为这些图形类型的绘制提供了专门的类，并给他们提供硬件支持（第六章『专有图层』有详细提到）。CAShapeLayer可以绘制多边形，直线和曲线。CATextLayer可以绘制文本。CAGradientLayer用来绘制渐变。这些总体上都比Core Graphics更快，同时他们也避免了创造一个寄宿图。

如果稍微将之前的代码变动一下，用CAShapeLayer替代Core Graphics，性能就会得到提高（见清单13.2）.虽然随着路径复杂性的增加，绘制性能依然会下降，但是只有当非常非常浮躁的绘制时才会感到明显的帧率差异。

清单13.2 用CAShapeLayer重新实现绘图应用

#import "DrawingView.h"#import <QuartzCore/QuartzCore.h>@interface DrawingView ()

@property (nonatomic, strong) UIBezierPath *path;@end@implementation DrawingView+ (Class)layerClass
{    //this makes our view create a CAShapeLayer    //instead of a CALayer for its backing layer
    return [CAShapeLayer class];
}- (void)awakeFromNib
{    //create a mutable path
    self.path = [[UIBezierPath alloc] init];    //configure the layer
    CAShapeLayer *shapeLayer = (CAShapeLayer *)self.layer;
    shapeLayer.strokeColor = [UIColor redColor].CGColor;
    shapeLayer.fillColor = [UIColor clearColor].CGColor;
    shapeLayer.lineJoin = kCALineJoinRound;
    shapeLayer.lineCap = kCALineCapRound;
    shapeLayer.lineWidth = 5;
}- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{    //get the starting point
    CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];    //move the path drawing cursor to the starting point    [self.path moveToPoint:point];
}- (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{    //get the current point
    CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];    //add a new line segment to our path    [self.path addLineToPoint:point];    //update the layer with a copy of the path
    ((CAShapeLayer *)self.layer).path = self.path.CGPath;
}@end