iOS 保持页面流畅技巧

产生卡顿的原因:

系统中 CPU、GPU、显示器是以上面这种方式协同工作的。CPU 计算好显示内容提交到 GPU，GPU 渲染完成后将渲染结果放入帧缓冲区，随后视频控制器会按照 VSync 信号逐行读取帧缓冲区的数据，经过可能的数模转换传递给显示器显示。

在 VSync(垂直同步) 信号到来后，系统图形服务会通过 CADisplayLink 等机制通知 App，App 主线程开始在 CPU 中计算显示内容，比如视图的创建、布局计算、图片解码、文本绘制等。随后 CPU 会将计算好的内容提交到 GPU 去，由 GPU 进行变换、合成、渲染。随后 GPU 会把渲染结果提交到帧缓冲区去，等待下一次 VSync 信号到来时显示到屏幕上。由于垂直同步的机制，如果在一个 VSync 时间内，CPU 或者 GPU 没有完成内容提交，则那一帧就会被丢弃，等待下一次机会再显示，而这时显示屏会保留之前的内容不变。这就是界面卡顿的原因。

CPU 资源消耗原因和解决方案

对象创建

对象的创建会分配内存,调整属性,甚至还有读取文件等操作.应当尽量使用轻量的对象代替重量的对象.

像 CALayer 就比 UIView 轻量级,所以如果视图不涉及触摸操作就可以使用 CALayer 代替 UIView,如果不涉及 UI 操作,可以将UIView的创建过程放到后台线程执行.

通过 storyboard 创建视图对象时,其资源消耗会比直接通过代码创建对象要大非常多,在性能敏感的界面里, storyboard 并不是一个好的技术选择.

尽量延迟对象的创建时间,并吧对象的创建分散到多个任务中去.

如果对象可以复用,并且复用的代价比释放,创建新对象要小,那么这类对象应当尽量放到一个缓存池里复用.

对象调整

对象调整是常见的消耗 CPU 资源的地方, UIView的 bounds /frame/ center 等属性,在调整时,因为 CALayer 是没有属性的,在调用相关属性时,是生成一个临时方法,调用结束后再把值存到 CALayer的一个字典中,所以在调整 UIView的相关属性时, UIView和 CALayer 之间会产生一系列的通知和代理.

当视图层次调整时, UIView CALayer 之间会出现很多方法的调用与通知,所以在优化性能时,应该尽量避免调整视图层次 添加和移除视图.

对象销毁

对象的销毁相对消耗的资源较少,通常当容器类持有大量对象时,其造成的消耗也是非常明显的,所以应当将消耗过程放到后台线程执行.

最好的解决方法是,使用 BLOCK 捕捉对象,再在 block 中在后台线程给对象发送一个消息,即可在后台销毁对象

布局计算

布局计算也是常见的CPU 消耗.在页面内布局非常复杂时,最好能提前在后台计算好布局

AutoLayout

AutoLayout 是苹果推荐的布局方法,能够显著的提高布局效率,但是在复杂页面其资源消耗是成指数型增加的,所以在布局复杂的页面尽量不要使用 autolayout进行布局

文本计算

如果一个界面中包含大量文本（比如微博微信朋友圈等），文本的宽高计算会占用很大一部分资源，并且不可避免。如果你对文本显示没有特殊要求，可以参考下 UILabel 内部的实现方式：用 [NSAttributedString boundingRectWithSize:options:context:] 来计算文本宽高，用 -[NSAttributedString drawWithRect:options:context:] 来绘制文本。尽管这两个方法性能不错，但仍旧需要放到后台线程进行以避免阻塞主线程。

如果你用 CoreText 绘制文本，那就可以先生成 CoreText 排版对象，然后自己计算了，并且 CoreText 对象还能保留以供稍后绘制使用。

文本渲染

屏幕上能看到的所有文本内容控件，包括 UIWebView，在底层都是通过 CoreText 排版、绘制为 Bitmap 显示的。常见的文本控件 （UILabel、UITextView 等），其排版和绘制都是在主线程进行的，当显示大量文本时，CPU 的压力会非常大。对此解决方案只有一个，那就是自定义文本控件，用 TextKit 或最底层的 CoreText 对文本异步绘制。尽管这实现起来非常麻烦，但其带来的优势也非常大，CoreText 对象创建好后，能直接获取文本的宽高等信息，避免了多次计算（调整 UILabel 大小时算一遍、UILabel 绘制时内部再算一遍）；CoreText 对象占用内存较少，可以缓存下来以备稍后多次渲染。

图片解码

当用 UIImage 或 CGImageScoure 的那几个方法创建图片时,图片并不会立刻解码.图片设置到 UIImageView 或者 CALayer.contents 中去,并且 CALayer 被提交到 GPU 前, CGImage 中的数据才会得到解码.这一步是发生在主线程的.如果想要绕开这个机制,常见的做法是在后台线程先把图片会知道 CGBitmapContext 中,然后冲 Bitmap 直接创建图片.目前常见的网络图片库都自带这个功能

图片绘制

图像的绘制通常是指用那些以 CG 开头的方法把图像绘制到画布中，然后从画布创建图片并显示这样一个过程。这个最常见的地方就是 [UIView drawRect:] 里面了。由于 CoreGraphic 方法通常都是线程安全的，所以图像的绘制可以很容易的放到后台线程进行。

CPU 资源消耗原因和解决方案

GPU 能干的事情比较单一：接收提交的纹理（Texture）和顶点描述（三角形），应用变换（transform）、混合并渲染，然后输出到屏幕上。

纹理的渲染

所有的 bitmap 包括图片,文本最终都要由内存提交到显存,绑定为 GPU Texture .无论是提交到显存的过程,还是GPU调整 和渲染 Texture的过程,都要消耗不少的 GPU 资源.

当短时间内显示大量图片时, CPU 的占用率很低. GPU 的占用非常高,界面仍然会掉帧.避免这种情况的方法只能是尽量减少段时间内大量图片的显示,尽可能将多张图片合成一张进行显示.

视图的混合

当多个视图(或者说 CALayer)重叠在一起显示时, GPU 会首先把他们混合到一起.如果视图结构过于复杂,混合的过程也会消耗很多 GPU 资源,为了减轻这种情况的 GPU 消耗,应该尽量减少视图数量和层次,并在不透明的视图里表明 opaque 属性以避免无用的 Alpha通道合成.

图形的生成

CALayer 的 border/圆角/阴影/遮罩,通常会触发离屏渲染,而离屏渲染通常发生在 GPU 中.当一个列表视图中出现大量的圆角 CAlayer ,并且快速滑动时,可以观察到 GPU 的资源已经占满,而 CPU 的资源消耗很少.这时界面仍然能正常滑动,但平均帧数会降到很低.

对于需要圆角的某些场合,也可以用一张已经绘制好的圆角图片覆盖到原本的视图上面来模拟相同的视觉效果.最称帝的解决办法,就是把需要显示的图形在后台线程绘制为图片,避免使用圆角/阴影/遮罩等属性.

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