重绘机制

iOS的绘图操作是在UIView的drawRect中完成的，我们想要在UIView中完成绘图（或者自定义控件），需要在UIView的拓展类（或者子类）中重写drawRect函数，在这里进行绘图的操作，系统会自动调用该函数进行绘图。
重绘也是在drawRect:中完成的，但是Apple并不建议我们直接调用drawRect:方法，如果直接调用没有效果，Apple建议我们调用setNeedDiplay方法，调用该方法后，系统会自动调用drawRect:方法。
我们重写drawRect:方法可以画自定义的图案，或者我们需要自定义View控件时也需要重写该方法，通常该函数只会调用一次，当需要手动触发是，只需要调用setNeedDiplay方法即可。

不知道大家是否有想过下面的问题：为什么苹果会提供drawRect机制，为什么不建议直接调用drawRect函数，而是建议我们调用setNeedDisplay ?
这里允许我通俗的描述下：我们可以认为，在在创建视图时，设置frame等参数后，可以理解成只有一个点，然后晚些系统查看所有需要绘制的东西，并按顺序排列，因为有些内容是重叠的，最后高效的将视图绘制出来。这样系统根据层的情况优化性能。
另外：再说一下setNeedDisplay函数，加入有A、B两个VC，如果我们在当前显示的VC A中调用[B.view drawRect]函数，这时B回去绘制页面，但是B并未显示在window上，这就造成了一种资源的浪费。所以Apple建议我们调用setNeedDisplay，这样当B展示在Window上时再去绘制渲染视图，充分减少资源浪费。

视图绘制相关方法

①、- (void)drawRect:(CGRect)rect;
重写此方法，执行重绘任务
②、- (void)setNeedsDisplay;
将视图标记为需要重绘，异步调用drawRect
③、- (void)setNeedsDisplayInRect:(CGRect)rect;
将视图标记为需要局部重绘

drawRect调用机制

1、调用时机：loadView ->ViewDidload ->drawRect：
2、如果在UIView初始化时没有设置rect大小，将直接导致drawRect:不被自动调用。
3、通过设置contentMode属性值为UIViewContentModeRedraw。那么将在每次设置或更改frame的时候自动调用drawRect:。
4、直接调用setNeedsDisplay，或者setNeedsDisplayInRect:触发drawRect:，但是有个前提条件是：view当前的rect不能为nil

5、该方法在调用sizeThatFits后被调用，所以可以先调用sizeToFit计算出size。然后系统自动调用drawRect:方法。
这里简单说一下sizeToFit和sizeThatFit:
sizeToFit:会计算出最优的 size 而且会改变自己的size
sizeThatFits:会计算出最优的 size 但是不会改变 自己的 size

注意事项：

1、若使用UIView绘图，只能在drawRect：方法中获取相应的contextRef并绘图。如果在其他方法中获取到一个invalidate的ref保存下来，在drawRect中并不能用于画图。等到在这里调用时，可能当前上下文环境已经变化。
2、若使用CALayer绘图，只能在drawInContext: 中（类似于drawRect）绘制，或者在delegate中的相应方法绘制。同样也是调用setNeedDisplay等间接调用以上方法。
3、若要实时画图，不能使用gestureRecognizer，只能使用touchbegan等方法来掉用setNeedsDisplay实时刷新屏幕。
4、UIImageView继承自UIView,但是UIImageView能不重写drawRect方法用于实现自定义绘图。具体原因如下：
Apple在文档中指出：UIImageView是专门为显示图片做的控件，用了最优显示技术，是不让调用darwrect方法， 要调用这个方法，只能从uiview里重写。

layoutSubviews

这个方法是用来对subviews重新布局，默认没有做任何事情，需要子类进行重写。
当我们在某个类的内部调整子视图位置时，需要调用。
反过来的意思就是说：如果你想要在外部设置subviews的位置，就不要重写。

视图布局相关方法：

①、- (void)layoutSubviews;
对subview重新布局
②、- (void)setNeedsLayout;
将视图标记为需要重新布局， 这个方法会在系统runloop的下一个周期自动调用layoutSubviews。
③、- (void)layoutIfNeeded;
如果有需要刷新的标记，立即调用layoutSubviews进行布局（如果没有标记，不会调用layoutSubviews）这里注意一个点：标记，没有标记，即使我们掉了该函数也不起作用。
如果要立即刷新，要先调用[view setNeedsLayout]，把标记设为需要布局，然后马上调用[view layoutIfNeeded]，实现布局.
在视图第一次显示之前，标记总是“需要刷新”的，可以直接调用[view layoutIfNeeded]

这里有必要描述下三者之间的关系：
在没有外界干预的情况下，一个view的frame或者bounds发生变化时，系统会先去标记flag这个view,等下一次渲染时机到来时（也就是runloop的下一次循环），会去按照最新的布局去重新布局视图。
setNeedLayout就是给这个view添加一个标记，告诉系统下一次渲染时机需要重新布局这个视图。
layoutIfNeed就是告诉系统，如果已经设置了flag，那不用等待下个渲染时机到来，立即重新渲染。前提是设置了flag。
而layoutSubviews则是由系统去调用，不需要我们主动调用，我们只需要调用layoutIfNeed，告诉系统是否立即执行重新布局的操作。

layoutSubviews调用时机

结论是经过搜索得到的，基于此笔者进行了验证，并得到了些结果：
1、init初始化不会触发layoutSubviews。
2、addSubview会触发layoutSubviews。（当然这里frame为0，是不会调用的，同上面的drawrect:一样）
3、设置view的Frame会触发layoutSubviews，(当然前提是frame的值设置前后发生了变化。)
4、滚动一个UIScrollView会触发layoutSubviews。
5、旋转屏幕会触发父UIView上的layoutSubviews事件。（这个我们开发中会经常遇到，比如屏幕旋转时，为了界面美观我们需要修改子view的frame，那就会在layoutSubview中做相应的操作）
6、改变一个UIView大小的时候也会触发父UIView上的layoutSubviews事件。
7、直接调用setLayoutSubviews。（Apple是不建议这么做的）

这里需要补充一点：layoutSubview是布局相关，而drawRect则是负责绘制。因此从调用时序上来讲，layoutSubviews要早于drawRect:函数。

关于LayoutSubView我们再来看一个例子：
1、另同时用上一套的场景举个例，当想知道tableView reloadData后的contentSize的话可以在reloadData后用这两个方法，然后就可以直接提取contentSize了。
2、demo完善中，稍后奉上

渲染的时机

了解了drawRect:和layoutSubviews:的原理后，我们是否会想跟进一步的去了解：我在使用setNeedDisplay和setNeedLayout分别标记了需要重绘和需要重新布局后，那到底什么时间去执行的渲染操作呢？我们接下里详细拆分讲解

iOS显示系统：

1、如何让App渲染的代码定时执行（例如：每秒执行60次）？
iOS 的显示系统是由 VSync 信号驱动的，VSync 信号由硬件时钟生成，每秒钟发出 60 次（这个值取决设备硬件，比如 iPhone 真机上通常是 59.97）。iOS 图形服务接收到 VSync 信号后，会通过 IPC 通知到 App 内。App 的 Runloop 在启动后会注册基于端口的源也就是source1，Vsync信号则通过 mach_port 端口传递过来，同时唤醒runloop，随后 Source1 的回调会驱动整个 App 的动画与显示。
tips:图形服务同APP Process是两个进程，他们之间通信的方式是IPC,了解WKWebview实现机制的同学会发现，WebContent process 同App process进行通信的方式也是通过IPC来实现的。有兴趣的同学可以参考我的另一篇博客：关于wkwebview讲解。
2、通过mach_port端口发送消息，唤醒Runloop后，做了一些修改view和layer的工作，并提交到全局容器，等待渲染时机到来。
Core Animation 在 RunLoop 中注册了一个 Observer，监听了 BeforeWaiting 和 Exit 事件。当一个触摸事件到来时（也可以理解成Vsync信号唤起），RunLoop 被唤醒，App 中的代码会执行一些操作，比如创建和调整视图层级、设置 UIView 的 frame、修改 CALayer 的透明度、为视图添加一个动画；这些操作最终都会被 CALayer 标记，并通过 CATransaction 提交到一个中间状态去。当上面所有操作结束后，RunLoop 即将进入休眠（或者退出）时，关注该事件的 Observer 都会得到通知。这时 Core Animation 注册的那个 Observer 就会在回调中，把所有的中间状态合并提交到 GPU 去显示；
如果此处有动画，通过 DisplayLink 稳定的刷新机制会不断的唤醒runloop，使得不断的有机会触发observer回调，从而根据时间来不断更新这个动画的属性值并 绘制出来。
注：动画由CADisplayLink来不断唤醒runloop。
3、具体逻辑图：（来源于网络）

iOS显示系统.png

渲染时机

1、Core Animation 在 RunLoop 中注册了一个 Observer 监听 BeforeWaiting(即将进入休眠) 和 Exit (即将退出Loop) 事件 。
2、当在操作 UI 时，比如改变了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的层次时，或者手动调用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，这个 UIView/CALayer 就被标记为待处理，并被提交到一个全局的容器去。当Oberver监听的事件到来时，回调执行函数中会遍历所有待处理的UIView/CAlayer 以执行实际的绘制和调整，并更新 UI 界面。
3、回调函数内部调用栈大致如下：

_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()
   QuartzCore:CA::Transaction::observer_callback:
       CA::Transaction::commit();
           CA::Context::commit_transaction();
               CA::Layer::layout_and_display_if_needed();
                   CA::Layer::layout_if_needed();
                         [CALayer layoutSublayers];
                         [UIView layoutSubviews];
                   CA::Layer::display_if_needed();
                         [CALayer display];
                         [UIView drawRect];

简单解释下：

1、首先是通过CATransaction提交到全局的容器中
2、检查是否有标记为需要重新绘制和布局的Layer
3、如果有则执行layout和redraw操作。
另外从这上面我们也可以看到：一定是先有布局，再去绘制图形。即：layout调用一定是在drawRect:之前。