上一篇iOS圖片渲染過程初探介紹了屏幕顯示圖像的原理，這一篇簡書探討下iOS和OS X系統(tǒng)下Core Animation在可視元素顯示中的作用。下圖是可視元素的渲染框架
圖層和視圖
要了解Core Animation在渲染上的作用，我們必須要先了解什么是圖層，什么又是視圖。
圖層(Layer)它是使用Core Animation執(zhí)行任何操作的核心構(gòu)件。和視圖一樣，圖層的可管理信息包含集合結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、可是屬性；與視圖不同的是，圖層沒有定義自己的外觀，圖層僅管理周圍位圖的狀態(tài)信息。位圖可以是視圖繪圖結(jié)果或者一張圖片。CALayer繼承自NSObject類，負責顯示UIView或NSView提供的內(nèi)容contents。CALayer有三個視覺元素：背景色、內(nèi)容和邊框，其中，內(nèi)容的本質(zhì)在iOS上是一個CGImage，在OS X(10.6)上也可以是NSImage。
視圖(View)在iOS當中，所有的視圖都從一個叫做UIVIew的基類派生而來，UIView可以處理觸摸事件，可以支持基于Core Graphics繪圖，可以做仿射變換（例如旋轉(zhuǎn)或者縮放），或者簡單的類似于滑動或者漸變的動畫。在OS X中View主要是NSView，NSView處理的是鼠標事件等。
這里我們能夠知道視圖和圖層的分離完美的實現(xiàn)了視圖顯示和視圖事件的完美解耦，所以即使在OS X和iOS用戶交互方式的不同，還是一樣可以使用Core Animation完成圖層層面的操控。
Core Animation渲染
在iOS和OS X系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程中，每一個View都會包含一個CALayer的實例屬性。每一個View視圖能夠被顯示到屏幕的原理和圖像顯示到屏幕的原理相同。在可視元素顯示的過程中，Core Animation是作為負責在硬件合成和操縱應用內(nèi)容的基礎(chǔ)構(gòu)件。圖層對象用于管理和操控你的應用內(nèi)容。圖層將捕獲的內(nèi)容放入一副位圖中，圖形硬件(GPU)能非常容易的操控你的位圖。
Core Animation為動畫視圖和其他可視元素提供了一個通用的系統(tǒng)。Core Animation不是視圖的替代品，而是一種和視圖相集成的技術(shù)。由于位圖可以直接由圖形硬件直接操控，所以通過將視圖的內(nèi)容緩存到位圖中，可以獲取更好的性能。除了緩存視圖內(nèi)容，Core Animation還可以定義任意可視視圖，然后將該對象添加到視圖上，最后動畫該對象。
如下圖所示：Core Animation位于AppKit和UIKit的底層。它被緊密的集成到了Cocoa和Cocoa Touch視圖工作流中
Core Animation 的渲染管線
類似于GPU的圖形渲染管線，Core Animation的動畫和視圖的渲染也有自己的進程流水線。
Core Animation的繪制是通過Core Animation Pipeline實現(xiàn)，它以流水線的形式進行渲染，具體分為四個步驟：
- Commit Transaction: CoreAnimation提交會話，包括自己和子樹(view hierarchy)的layout狀態(tài)，細分為：
- Layout: 構(gòu)建視圖布局，如addSubview等。layout過程會建立（set up）views，會調(diào)用重載的layoutSubviews方法，這里會發(fā)生view的創(chuàng)建，以及通過addSubview將layers添加進view層級中，將內(nèi)容聚集起來，并做一些輕量的數(shù)據(jù)庫查找（因為不能在這里停留太久，輕量級的操作可以是本地化字符串的查找以供應label的layout）,這個過程通常是CPU密集型或者I/O密集型。
- Display: 重載drawRect: 進行視圖繪制，該步驟使用CPU與內(nèi)存。display過程繪制views,這個階段是如果drawRect有重載的話會通過drawRect繪制內(nèi)容或者做字符串繪制，需要注意的是這個階段實際上是CPU或者內(nèi)存密集型的，由于這里是用core graphics渲染，所以通常用CGContext來渲染，也要避免在這里有過多的耗時。
- Prepare: 主要處理圖像的解碼與格式轉(zhuǎn)換等操作。prepare commit會做一些額外的Core Animation工作，比如圖像解碼和圖像轉(zhuǎn)換，圖像解碼很容易理解，如果view層級中有圖片，則會在這個階段進行JPEG/PNG的解碼，圖像轉(zhuǎn)換只是在存在有GPU不支持的圖像時才會發(fā)生，典型的場景是對位圖進行索引以避免特定的圖像類型
- Commit: 將Layer遞歸打包并發(fā)送到Render Server。commit過程是遞歸的，所以需要確保view樹的平整以確保高效
- Render Server: 負責渲染工作，會解析上一步Commit Transaction中提交的信息并反序列化成渲染樹（render tree)，隨后根據(jù)layer的各種屬性生成繪制指令，并在下一次VSync信號到來時調(diào)用OpenGL進行渲染。
- GPU: GPU會等待顯示器的VSync信號發(fā)出后才進行OpenGL渲染管線，將3D幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成2D的像素圖像和光柵處理，隨后進行新的一幀的渲染，并將其輸出到緩沖區(qū)。
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Dispaly: 從緩沖區(qū)中取出畫面，并輸出到屏幕上。
CoreAnimation-Pipeline.jpg
Core Animation 動畫
雖然Core Animation 被緊密的集成到Cocoa和Cocoa Touch視圖的渲染工作中，但是仍然保留了部分用于擴展功能的接口，這些接口暴露給了視圖，以至于我們可以細粒度地制作和控制應用中的視圖的動畫。
如圖所示，視圖動畫本身分為三個處理過程，兩個在應用內(nèi)，最后一個在render server 中。
第一個階段是建立動畫，更新View層級，通常為animateWithDuration:animaitons:
第二階段是準備提交動畫的階段，即如上所述的4階段的commit transaction，唯一不同的地方在于提交階段，不僅需要提交view層級，也需要提交animation，因為我們需要將animation提交出去給render server以期以后的animation的更新不需要通過進程間通信(IPC)與應用進行再次的溝通，這樣更高效。
參考：
為什么必須在主線程操作UI
