iOS 之 异步绘制原理
一、异步绘制产生背景
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UIView 中有一个 CALayer 的属性，负责 UIView 具体内容的显示。
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具体过程是系统会把 UIView 显示的内容（包括 UILabel 的文字，UIImageView 的图片等）绘制在一张画布上，完成后倒出图片赋值给 CALayer 的 contents 属性，完成显示。
这其中的工作都是在主线程中完成的，这就导致了主线程频繁的处理 UI 绘制的工作，如果要绘制的元素过多，过于频繁，就会造成卡顿。
解决方案使用异步绘制就是：
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把UIView 显示的内容（包括 UILabel 的文字，UIImageView 的图片等）绘制生成的bitmap在子线程完成。
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然后在回到主线程把bitmap赋值给view.layer.content属性。
二、异步绘制流程
那么是否可以将复杂的绘制过程放到后台线程中执行，从而减轻主线程负担，来提升UI流畅度呢？
可以的，系统给我们留下的异步绘制的口子，请看下面的流程图，它是我们进行基本绘制的基础:
异步绘制时序图.png
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首先 UIView 调用 setNeedsDisplay 方法
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其实是调用其 layer 属性的同名方法（view.layer setNeedsDisplay）
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这时 layer 并不会立刻调用 display 方法,而是要等到当前 runloop 即将结束的时候调用 display，进入到绘制流程。
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在 UIView 中 layer.delegate 就是 UIView 本身，UIView 并没有实现 displayLayer: 方法，所以进入系统的绘制流程，我们可以通过实现 displayLayer: 方法来进行异步绘制。
所以去实现displayLayer方式，实现开启异步绘制入口，
在“异步绘制入口”去开辟子线程，然后在子线程中实现和系统类似的绘制流程。
三、系统绘制流程
先从下面的系统绘制流程图来了解一下系统绘制流程：
异步绘制流程图.png
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首先 CALayer 会在内部创建 一个上下文环境(CGContextRef)
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然后判断 layer 是否有代理：
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没有代理的话，就调用 layer 的 drawInContext: 方法
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有代理的话，调用 delegate 的drawLayer : inContext 方法，这个方法实现是系统完成。
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然后在合适的时机回调代理，调用drawRect默认操作是什么都不做（而之所以有这个接口,就是为了让我们在系统绘制之后,还可以做些自定义的绘制工作）。
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最后无论是哪个分支都把 backing store(上下文环境) 的 bitmap 位图提交到 GPU，
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也就是将生成的 bitmap 位图赋值给 layer.content 属性。
下面看一下异步绘制的时序图能更好的理解异步绘制流程：
系统绘制流程.png
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首先在主线程调用setNeedsdispay方法
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系统会在runloop将要结束的时候调用[CAlayer display]方法
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如果我们的代理实现了dispayLayer这个方法，会调用dispayLayer这个方法。我们可以去子线程里面进行异步绘制。子线程主要做的工作：
- 创建上下文
- UI控件的绘制工作
- 生成对应的图片（bitmap）
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主线程可以做其他工作
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异步绘制完事之后，回到主线程，把绘制的bitmap赋值view.layer.contents属性中
四、面试考点
一、我们调用[UIView setNeedsDisplay]方法的时候，不会立马发送对应视图的绘制工作，为什么？
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调用[UIView setNeedsDisplay]后，
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然后会调用系统的同名方法[view.layer setNeedsDisplay]方法并在当前view上面打上一个脏标记
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当前Runloop将要结束的时候才会调用[CALyer display]方法，然后进入到视图真正的绘制工作当中。
二、是否知道异步绘制？如何进行异步绘制？
- 基于系统开的口子[layer.delegate dispayLayer:]方法。
- 并且实现/遵从了dispayLayer这个方法，我们就可以进行异步绘制：
1）代理负责生产对应的bitmap
2）设置bitmap作为layer.contents属性的值
五、异步绘代码：
#import <UIKit/UIKit.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface AsyncDrawLabel : UIView
@property (nonatomic, copy) NSString *text;
@property (nonatomic, strong) UIFont *font;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
#import "AsyncDrawLabel.h"
#import <CoreText/CoreText.h>
@implementation AsyncDrawLabel
- (void)setText:(NSString *)text {
_text = text;
}
- (void)setFont:(UIFont *)font {
_font = font;
}
// 除了在drawRect方法中, 其他地方获取context需要自己创建[https://www.jianshu.com/p/86f025f06d62] coreText用法简介:[https://www.cnblogs.com/purple-sweet-pottoes/p/5109413.html]
- (void)displayLayer:(CALayer *)layer {
CGSize size = self.bounds.size;
CGFloat scale = [UIScreen mainScreen].scale;
// 异步绘制，切换至子线程
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, scale);
// 获取当前上下文
CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
[self draw:context size:size];
UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
UIGraphicsEndImageContext();
// 子线程完成工作，切换至主线程显示
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;
});
});
}
- (void)draw:(CGContextRef)context size:(CGSize)size {
// 将坐标系上下翻转，因为底层坐标系和 UIKit 坐标系原点位置不同。
CGContextSetTextMatrix(context, CGAffineTransformIdentity);
// 文本沿着Y轴移动
CGContextTranslateCTM(context, 0, size.height); // 原点为左下角
// 文本反转成context坐标系
CGContextScaleCTM(context, 1, -1);
// 创建绘制区域
CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
CGPathAddRect(path, NULL, CGRectMake(0, 0, size.width, size.height));
// 创建需要绘制的文字
NSMutableAttributedString *attrStr = [[NSMutableAttributedString alloc]initWithString:self.text];
[attrStr addAttribute:NSFontAttributeName value:self.font range:NSMakeRange(0, self.text.length)];
// 根据attStr生成CTFramesetterRef
CTFramesetterRef framesetter = CTFramesetterCreateWithAttributedString((CFAttributedStringRef)attrStr);
CTFrameRef frame = CTFramesetterCreateFrame(framesetter, CFRangeMake(0, attrStr.length), path, NULL);
// 将frame的内容绘制到content中
CTFrameDraw(frame, context);
}
简单的调用：
#import "ViewController.h"
#import "AsyncDrawLabel.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view.
AsyncDrawLabel *label = [[AsyncDrawLabel alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 200, 100)];
label.backgroundColor = [UIColor yellowColor];
label.text = @"异步绘制text";
label.font = [UIFont systemFontOfSize:16];
[self.view addSubview:label];
[label.layer setNeedsDisplay]; // 不调用的话不会触发displayLayer方法
}
@end
