性能优化CPU和GPU

在屏幕成像的过程中，CPU和GPU起着至关重要的作用

• CPU（Central Processing Unit，中央处理器）
  对象的创建(alloc init)和销毁、对象属性的调整、布局计算(frame)、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）
  CPU主要负责计算，用什么颜色，大小，将算好的数据传给GPU

• GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）
  纹理的渲染

  
  CPU和GPU的合作
  

  在iOS中是双缓冲机制，有两块缓存这样效率就比较高，当左边的缓存满了就可以使用右边的缓存，有前帧缓存、后帧缓存。

屏幕成像原理，

我们看到的屏幕虽然是动的，其实他是由一帧一帧的数据组成现实的，当要显示一帧的动画时候，会首先发出垂直同步信号，说明即将显示，然后再发出一个水平同步信号，说明这一行的数据处理完毕可以显示，以此类推完后显示，直到可以填满整个屏幕

屏幕成像原理

02产生卡顿的原因

首先CPU会用一定的时间来处理数据，将处理好的数据传给GPU，然后GPU用一定的时间来进行渲染，之后会有来一个垂直同步信号VSync，一旦有VSync，就会将渲染好的数据显示到屏幕上面，就完成了这个一帧的显示，紧接着处理下一帧，
但是GPU有可能渲染的时间太长，垂直同步信号都已经来了，但是这一帧还没有渲染好，这时候只能将上一帧渲染好的数据显示到屏幕上面，当前计算的数据，就会丢失（丢帧，掉帧），这样就产生了卡顿，等这帧渲染好之后，等待下次垂直同步信号来到，才会把他显示出来

掉帧原因

• 卡顿解决的主要思路
  尽可能减少CPU、GPU资源消耗
  按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号

03-卡顿优化01-CPU

1.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，能用基本数据类型就用基本数据类型

2. 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，多次修改会耗CPU的性能
   3.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
3. Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
4. 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致
5. 控制一下线程的最大并发数量
6. 尽量把耗时的操作放到子线程
   文本处理（尺寸计算、绘制）
   图片处理（解码、绘制）
   比如我们有一张图片需要显示到ImageView上面，我们使用ImageNamed:@"name"来还在图片，不能直接显示到屏幕上面，我们直接加载是图片的二进制数据，真的要渲染到屏幕上面，好需要对数据进行解码，得到我们屏幕真正需要的图片格式，这样解码就是在主线程进行的，如果图片比较多比较大的话，也会造成卡顿
   可以将图片数据先变成CGImageRef，然后对这个CGImageRef数据进行解码

04卡顿02卡顿优化 - GPU

1. 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
2. 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，所以纹理尽量不要超过这个尺寸
3. 尽量减少视图数量和层次，这样会增加渲染次数
4. 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES
5. 尽量避免出现离屏渲染,
   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，新开辟区域的数据不能直接拿来渲染到屏幕上面的
   可能是要渲染的东西比较好性能，默认的缓冲区不够用

离屏渲染消耗性能的原因
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

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大于0
考虑通过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

05-卡顿优化03-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
可以添加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
可以使用别人写好的LXDAPPFluecyMonitor

06耗电优化

使用我们的app尽量耗电低一点，以下比较好点
CPU处理，Processing

网络，Networking

定位，Location

图像，Graphics
优化
尽可能降低CPU、GPU功耗
少用定时器
优化I/O操作
尽量不要频繁写入小数据，最好批量一次性写入
读写大量重要数据时，考虑用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。用dispatch_io系统会优化磁盘访问
数据量比较大的，建议使用数据库（比如SQLite、CoreData）、

• 网络优化
  减少、压缩网络数据，XML体积比较大，JSON体积比较小protobuf
  如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存，NSCache
  使用断点续传，断电断网之后下次还可以继续下载，否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容
  网络不可用时，不要尝试执行网络请求
  让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作，设置合适的超时时间
  批量传输，比如，下载视频流时，不要传输很小的数据包，直接下载整个文件或者一大块一大块地下载。如果下载广告，一次性多下载一些，然后再慢慢展示。如果下载电子邮件，一次下载多封，不要一封一封地下载

• 定位优化
  如果只是需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，会自动让定位硬件断电
  如果不是导航应用，尽量不要实时更新位置，定位完毕就关掉定位服务
  尽量降低定位精度，比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
  需要后台定位时，尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新
  尽量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑startMonitoringForRegion:

• 硬件检测优化
  用户移动、摇晃、倾斜设备时，会产生动作(motion)事件，这些事件由加速度计、陀螺仪、磁力计等硬件检测。在不需要检测的场合，应该及时关闭这些硬件