Objective - C 性能优化（一）卡顿产生原因及避免

关于性能优化之卡顿产生原因，就不得不先理解屏幕成像原理

一、CPU 、GPU

1. 在屏幕成像过程中，CPU和GPU起着至关重要的作用

• 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、图片的格式转码及解码、图像的绘制（Core Graphics）

• GPU（图形处理器）纹理的渲染

  
  CPU、GPU通过总线连接 通过CPU进行绘图，将位图经由总线在合适的时机给GPU，GPU做位图的纹理渲染和合成，再放到帧缓冲区域(Frame Buffer)中， 由视频控制器根据VSync信号在帧缓冲区域中提取屏幕显示内容

在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存

二、屏幕成像原理

每一次VSync信号就代表一帧

这样，我们就能大概知道为什么会出现卡顿现象了

三、卡顿产生的原因

1. 按照60FPS的刷帧率，每隔16.7ms就会有一次VSync信号，即16.7ms刷新一次页面
2. CPU、GPU处理时间过长，导致VSync信号到来之前CPU和GPU无法完成下一帧画面的合成，就会使用上一帧的画面，等待下一帧的到来

VSync信号到来之前CPU和GPU无法完成下一帧画面的合成，就会造成肉眼可见的卡顿

四、卡顿的优化

从上面已经了解了造成卡顿的原因，即CPU和GPU的处理

1. CPU层面优化

• 尽量用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer取代UIView
• 不要频繁地调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改
• 尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整对应的属性，不要多次修改属性
• Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
• 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致
• 控制一下线程的最大并发数量
• 尽量把耗时的操作放到子线程 如：文本处理(尺寸计算、绘制)、图片处理(编码、解码)

2. GPU层面优化

• 尽量避免短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
• GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096，一旦超过这个尺寸，就会占用CPU资源进行处理
• 尽量减少视图数量和层次
• 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES
• 尽量避免出现离屏渲染

五、离屏渲染

上面GPU优化中提到了离屏渲染，介绍一下其为何会消耗性能及如何避免的方式

(1)什么是离屏渲染？

在OpenGL中，GPU有2种渲染方式

• On-Screen Rendering：当前屏幕渲染，在当前用于显示的屏幕缓冲区进行渲染操作
• Off-Screen Rendering：离屏渲染，在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作

(2)离屏渲染为何会消耗性能？

• 需要创建新的缓冲区
• 离屏渲染的整个过程，需要多次切换上下文环境，先是从当前屏幕（On-Screen）切换到离屏（Off-Screen）；等到离屏渲染结束以后，将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上，又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕

(3)哪些操作会触发离屏渲染？

• 光栅化 layer.shouldRasterize = YES
• 遮罩 layer.mask
• 圆角 同时设置 layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius > 0

解决办法：通过CoreGraphics绘制裁剪圆角，或者叫美工提供圆角图片

• 阴影 layer.shadowXXX

如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

六、卡顿检测

平时所说的“卡顿”主要是因为在主线程执行了比较耗时的操作，因此添加Observer到主线程RunLoop中，通过监听RunLoop状态切换的耗时，以达到监控卡顿的目的

PS : 需要进一步了解：图片编解码、RunLoop Observe监听状态