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iOS性能优化 - 整理

本文主要包含：

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卡顿产生的主要原因是又CPU、GPU引起的。

CPU(中央处理器): 对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制(Core Graphics)

GPU(图形处理器)：纹理的渲染

在OpenGL中，GPU有两种渲染方式

app中主要的耗电来源于： CPU处理、网络、定位、图像处理

优化方案：

iOS性能优化

在性能优化中一个最具参考价值的属性是FPS: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。

图层混合：

每一个layer是一个纹理，所有的纹理都以某种方式堆叠在彼此的顶部。对于屏幕上的每一个像素，GPU需要算出怎么混合这些纹理来得到像素RGB的值。

当Sa = 0.5时，RGB值为(0.5, 0, 0)，可以看出，当两个不是完全不透明的CALayer覆盖在一起时,GPU大量做这种复合操作，随着这中操作的越多，GPU越忙碌，性能肯定会受到影响。

公式：

R = S + D * ( 1 – Sa )

结果的颜色是源色彩(顶端纹理)+目标颜色(低一层的纹理)*(1-源颜色的透明度)。

当Sa = 1时，R = S,GPU将不会做任何合成，而是简单从这个层拷贝，不需要考虑它下方的任何东西(因为都被它遮挡住了)，这节省了GPU相当大的工作量。

1、模拟器debug- 选中 color blended layers红色区域表示图层发生了混合

2、Instrument-选中Core Animation-勾选Color Blended Layers

避免图层混合：

1、确保控件的opaque属性设置为true，确保backgroundColor和父视图颜色一致且不透明

2、如无特殊需要，不要设置低于1的alpha值

3、确保UIImage没有alpha通道

UILabel图层混合解决方法：

iOS8以后设置背景色为非透明色并且设置label.layer.masksToBounds=YES让label只会渲染她的实际size区域，就能解决UILabel的图层混合问题

iOS8 之前只要设置背景色为非透明的就行

为什么设置了背景色但是在iOS8上仍然出现了图层混合呢？

UILabel在iOS8前后的变化，在iOS8以前，UILabel使用的是CALayer作为底图层，而在iOS8开始，UILabel的底图层变成了_UILabelLayer，绘制文本也有所改变。在背景色的四周多了一圈透明的边，而这一圈透明的边明显超出了图层的矩形区域设置图层的masksToBounds为YES时，图层将会沿着Bounds进行裁剪 图层混合问题解决了

iOS离屏渲染

怎么检测离屏渲染：

1、模拟器debug-选中color Offscreen - Renderd离屏渲染的图层高亮成黄 可能存在性能问题

2、真机Instrument-选中Core Animation-勾选Color Offscreen-Rendered Yellow

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：

1、layer.shouldRasterize（光栅化）

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。

2、masks（遮罩）

3、shadows（阴影）

4、edge antialiasing（抗锯齿）

5、group opacity（不透明）

6、复杂形状设置圆角等

7、渐变

8、drawRect

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。

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。

现在摆在我们面前得有三个选择：当前屏幕渲染、离屏渲染、CPU渲染，该用哪个呢？这需要根据具体的使用场景来决定。

尽量使用当前屏幕渲染

鉴于离屏渲染、CPU渲染可能带来的性能问题，一般情况下，我们要尽量使用当前屏幕渲染。

离屏渲染 VS CPU渲染

由于GPU的浮点运算能力比CPU强，CPU渲染的效率可能不如离屏渲染；但如果仅仅是实现一个简单的效果，直接使用CPU渲染的效率又可能比离屏渲染好，毕竟离屏渲染要涉及到缓冲区创建和上下文切换等耗时操作

UIButton 的 masksToBounds = YES又设置setImage、setBackgroundImage、[button setBackgroundColor:[UIColor colorWithPatternImage:[UIImage imageNamed:@"btn_selected"]]];

下发生离屏渲染，但是[button setBackgroundColor:[UIColor redColor]];是不会出现离屏渲染的

关于 UIImageView,现在测试发现(现版本: iOS10),在性能的范围之内,给UIImageView设置圆角是不会触发离屏渲染的,但是同时给UIImageView设置背景色则肯定会触发.触发离屏渲染跟 png.jpg格式并无关联

日常我们使用layer的两个属性，实现圆角

imageView.layer.cornerRaidus = CGFloat(10);

imageView.layer.masksToBounds = YES;

这样处理的渲染机制是GPU在当前屏幕缓冲区外新开辟一个渲染缓冲区进行工作，也就是离屏渲染，这会给我们带来额外的性能损耗。如果这样的圆角操作达到一定数量，会触发缓冲区的频繁合并和上下文的的频繁切换，性能的代价会宏观地表现在用户体验上——掉帧

光栅化

光栅化是将几何数据经过一系列变换后最终转换为像素，从而呈现在显示设备上的过程，光栅化的本质是坐标变换、几何离散化

我们使用 UITableView 和 UICollectionView 时经常会遇到各个 Cell 的样式是一样的，这时候我们可以使用这个属性提高性能：

cell.layer.shouldRasterize=YES;

cell.layer.rasterizationScale=[[UIScreenmainScreen]scale];

页面间跳转的性能优化：

iOS性能优化 视图渲染

iOS性能优化的一个重要方面是视图渲染，在渲染的过程中避免出现图层混合，离屏渲染等问题，从而减少CPU和GPU的性能开销，达到性能优化的目的。

我们在开发调试过程中，可通过Xcode中的视图调试选项来帮助我们快速查找出渲染过程中的问题。

真机调试运行App项目，在Xcode的工具栏中选择，Debug - View Debugging - Rendering，其中有9个选项。

若使用的是模拟器，在Simulator工具栏的Debug选栏中也有视图调试的选项。

调试这几个选项，我们来具体看看，针对视图渲染有哪些具体问题需要优化。

在多个UI视图叠加的情况下，如果有透明或者半透明的控件，那么GPU会根据透明度去计算这些layer叠加在一起最终的显示的颜色。举例，如果顶层VeiwA颜色是红色RGB(255,0,0)，透明度是40%，底层ViewB颜色是绿色RGB(0,255,0)，那么最终叠加显示出来颜色是RGB(102,153,0)。

计算公式

这个渲染过程会消耗GPU性能，因此要避免出现图层混合。

顺便提一下：UIView的opaque属性默认为Yes。

opaque这个属性不是决定视图是否透明，而是决定在视图渲染过程的处理方式。视图是否透明跟 alpha 和 hidden 有直接关系。

如果视图不透明，就设置opaque为Yes，表示图形系统会将视图视为完全不透明，完全不透明视图应该使用完全不透明的内容来填充，该内容的alpha值应该为1.0（自身的alpha和填充颜色的alpha都应该为1.0），这样图形系统将不考虑它与其他视图的混合颜色计算，从而提高性能。若设置为NO，图形系统通常会将视图与其他内容合成，消耗性能。如果View是在scrollView中或者在动画中，对性能的提升更为明显。

有些View的子类使用drawRect:方法绘制自己的内容，那么opaque属性对其无效。

这个选项用来检测是否正确使用layer的shouldRasterize属性，该属性默认是NO，若 shouldRasterize为YES则开启光栅化。光栅化是将layer预先渲染成位图(bitmap)，然后缓存起来，缓存未被复用则标注为红色，缓存被复用会标注为绿色，红色越多，性能越差。使用光栅化的视图清晰度会降低。

苹果的GPU只解析32bit的颜色格式，32bit的颜色格式由RGBA(红、绿、蓝、透明度)四个颜色通道组成，每一个颜色通道都占据8bit，取值范围是[0, 255]。

如果某图片是GPU 不支持的颜色格式，那么图片需要被复制到CPU进行颜色格式转换，这样的图片会被标注为蓝色。蓝色越多，性能越差。

这个选项用来解析图层的颜色格式，具体用途暂不清楚。

打开这个选项后，UILabel都会被标注，标注为银白色或橙色，UIImageView的图片内容有部分透明时标注为紫罗兰色，全不透明时标注为橙色；有趣的是，xib中调整UILabel的textColor，当RGB三个颜色通道的色值一致时（如000000、999999、FFFFFF等），UILabel会被标注为银白色，当RGB三个颜色通道的色值不一样时（如999897等），UILabel会被标注为橙色。

这个选项用来调整颜色刷新频率。通常情况是以每10毫秒一次的频率更新图层调试颜色，选中这个选项则设置每帧画面都会刷新，没有了10毫秒的延迟。在需要加快颜色刷新频率的场景下使用，通常情况下用不到。

这个选项用来检测图片在展示时是否被放大或缩小，以及像素是否对齐。如果image.size和imageView.size不匹配（例如，image的实际大小是50×50，imageView的尺寸大小25×25，或者为200×200），图片在展示时会缩放或者放大图片，会消耗资源，imageView会被标注为黄色，黄色越多，性能越差。避免出现黄色标注，将imageView.size设置成与image.size一样的。

这个选项用来检测是会把那些离屏渲染的图层显示为黄色。黄色越多，性能越差。

屏幕渲染有 当前屏幕渲染 和 离屏渲染 两种方式。

常见的会引起离屏渲染的操作：

这个选项用来检测是否是直接使用 OpenGL 绘制的， 使用 OpenGL 绘制的图层会标注为蓝色。蓝色越多，性能越好。如果仅仅使用 UIKitAPI，那么不会有任何效果。

这个选项用来检测是否出现重新绘制，进行了重绘的区域会标注成黄色，使用Core Graphics重新绘制会消耗性能，因此重绘区域越小越少，性能越好。