iOS 面试全方位剖析 -- UI视图篇(二)

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  • 卡顿&掉帧
  • 绘制原理&一步绘制
  • 离屏渲染

图像显示原理

具体的看一下CPU和GPU做了哪些事,看下图

CPU工作

  • UI布局
  • 文本计算
  • 绘制，比如 drawRect 方法
  • 图片编解码
  • 提交位图

GPU 渲染管线

  • 纹理渲染
  • 视图混合

卡顿&掉帧

UI卡顿，掉帧的原因


一般页面滑动的流畅性是60fps，每秒会有60帧的画面更新，也就是每16.7ms需要产生一帧画面，这过程需要GPU，CPU协同产生一帧数据。

如下，比如 CPU 花费时间绘图解码之后将位图交给 GPU 合成渲染，准备下一个VSync信号的到来。
第二段，当 CPU 解码，计算时间过长的时候，留给GPU渲染的时间就很少，所以 GPU 需要合成渲染全部准备完毕需要的时间可能就要超过 16.7ms，在下一帧VSync信号到来的时候没有准备这一帧画面，所以就会产生掉帧.

UITableView 的滑动优化方案

了解以上内容之后，问题来了，对于 UITableView 有哪些优化方案？
我们就可以基于 GPU 和 CPU 这俩方面来进行解答

CPU
  • 对象创建，调整，销毁
  • 预排版(布局计算，文本计算)
  • 预渲染(文本异步绘制(下面会提到)，图片编解码等)
    像对象创建，布局计算等都可以放到子线程去做，主线程可以有更多的时间去响应用户的交互
GPU

  • 纹理渲染
    比如一些圆角和阴影的设置，容易触发离屏渲染,导致GPU工作量非常大, 这是一个优化点.尽量避免离屏渲染，减轻GPU的压力。详细在后一个点专门讲一下

  • 视图混合
    当有多个视图层层叠加，视图合成，每一个像素的合成对应的像素值，需要进行大量的计算。可以在一定程度上减轻图层的复杂度, 通过CPU层面的异步绘制机制，达到提交的位图本身是一个层级少的视图.
    具体事例可以看一下这里

进一步，了解一下UI的绘制原理

绘制原理&异步绘制

###绘制原理
通过一幅图看一下UIView的视图绘制原理

在调用UIView setNeesDisplay 并不会立刻发生对应视图的对应工作，实际上是到当前 Runloop 快要结束的时候([CALayer display])才会开始介入到UI视图的绘制当中, 如果不响应 displayLayer 代理方法的时候就会走系统绘制流程，如果响应这个方法，就会走异步绘制的入口,这样就给我们异步绘制留有了一个余地.

我们看一下系统绘制的流程图

在 drawRect之前会调用 drawLayer, 举个例子，可以更方便看到系统的调用过程

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- (void)drawRect:(CGRect)rect {
CGContextRef con = UIGraphicsGetCurrentContext();
CGContextAddEllipseInRect(con, CGRectMake(0,0,100,200));
CGContextSetRGBFillColor(con, 0, 0, 1, 1);
CGContextFillPath(con);
}

此时的堆栈

一目了然了吧

那么怎么实现异步绘制呢？

异步绘制

看图说话

这里看看在全局队列子线程里做的工作, 首先通过CGBitmapContextCreate()创建一个位图的上下文，然后通过CoreGraphic API 做一些UI控件的绘制工作，之后再通过CGBitmapContextCreateImage()生成CGImage图片，再回到主队列
提交位图。到这里就完成了一个UI控件的异步绘制。

到这里，应该能够了解了UI视图绘制的机制和原理,具体的示例和使用还需要自己查找和多了解下第三方的内部实现.

离屏渲染

什么是离屏渲染？你有什么理解? 何时会触发?

有离屏，自然也有在屏渲染,看一下概念

何时会触发?

  • 圆角(和 maskToBounds一起使用)
  • 图层蒙版
  • 阴影
  • 光栅化

为什么要避免离屏渲染?
第一个问题，在触发离屏渲染的时候，会增加GPU的工作量，导致掉帧卡顿的情况，具体回顾上文。 UIKit性能调优实战讲解

面试问题总结

  • 系统的UI事件传递机制是怎么样的 ?
  • 使UITableView滚动更流畅的方案或思路都有哪些 ?
  • 什么是离屏渲染 ? (位于GPU层面) ?
  • UIView和CALayer之间的关系是怎样的 ?

如果看着题还是一脸迷茫，建议回过头再看看理解一下.

视图篇的到此为止了，接下来是 Objective-C语言特性相关面试问题

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