本文內(nèi)容是參考文章：http://www.cocoachina.com/ios/20151130/14477.html
*寫(xiě)本篇文章的目的為了總結(jié)和梳理上面那篇文章（YYKit的作者寫(xiě)的）的知識(shí)點(diǎn)，我并不是想秀~~~~
一.屏幕顯示圖像的原理
基本上所有的顯示器都是遵循CRT顯示器原理，在顯示一幀圖像的時(shí)候大致是一把電子槍經(jīng)過(guò)從左至右、從上到下的順序進(jìn)行掃描，掃描完成后顯示器就會(huì)顯示完整的一幀畫(huà)面。
總的來(lái)說(shuō)，CPU、GPU、顯示器的協(xié)作方式大致是下圖方式：
1、CPU計(jì)算顯示內(nèi)容傳遞給GPU。
2、GPU渲染完成后將這一幀的內(nèi)容放到幀緩沖區(qū)。（這里有兩個(gè)幀緩存區(qū)，GPU會(huì)根據(jù)信號(hào)來(lái)回切換）
3、視頻控制器取出緩沖區(qū)的內(nèi)容并轉(zhuǎn)換傳遞給顯示器。（這里視頻控制器是通過(guò)垂直水平信號(hào)VSync獲取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)）
4、顯示器顯示完成后并發(fā)送VSync信號(hào)給GPU。
5、跳到第二步進(jìn)行循環(huán)。
二、手機(jī)界面卡頓的原因
顯示器在顯示完一幀之后，發(fā)送垂直同步信號(hào)到CPU、GPU，如果這時(shí)候CPU和GPU在信號(hào)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有完成計(jì)算或渲染內(nèi)容，也就是緩存區(qū)沒(méi)有內(nèi)容可取，此時(shí)顯示器還是會(huì)顯示上一幀的內(nèi)容，這時(shí)手機(jī)界面就會(huì)給人以卡頓的感覺(jué)。這也就是卡頓的主要原因了。
此時(shí)如果要對(duì)界面優(yōu)化，主要就是針對(duì)CPU和GPU資源消耗進(jìn)行優(yōu)化了。
也許有人不知道CPU核GPU的區(qū)別（我就是其中一個(gè)），我查了下。CPU又叫中央處理器，GPU叫圖形處理器。
? ? ——CPU比較適合處理復(fù)雜的邏輯控制，通用性更強(qiáng)，能夠處理很多不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
? ? ——GPU適合圖像處理和大規(guī)模并發(fā)計(jì)算。
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三、CPU資源消耗解決方案
在程序運(yùn)行中比較消耗CPU資源的主要是：
1、對(duì)象創(chuàng)建
? ? 消耗資源：
????????????——對(duì)象的創(chuàng)建會(huì)分配內(nèi)存、調(diào)整屬性、文件操作。
? ? 優(yōu)化方案：
????????????——盡量使用輕量的對(duì)象代替重量級(jí)的對(duì)象（如：輕量級(jí)CALayer、重量級(jí)UIView）
????????????——盡量推遲對(duì)象的創(chuàng)建時(shí)間，并把對(duì)象的創(chuàng)建分散到多個(gè)任務(wù)中去（CALayer、UIVIew的創(chuàng)建操作只能在主線(xiàn)程）。
????????????——如果對(duì)象可以復(fù)用并且復(fù)用的代價(jià)比釋放重新創(chuàng)建要小就盡量復(fù)用。
2、對(duì)象調(diào)整
?????????????消耗資源：
????????????????????——CALayer內(nèi)部并沒(méi)有屬性，在調(diào)用屬性方法時(shí)候，它內(nèi)部是通過(guò)運(yùn)行時(shí)resolveInstanceMethod為對(duì)象臨時(shí)添加一個(gè)方法，并把對(duì)應(yīng)的屬性保存到內(nèi)部的字典里面，同時(shí)還會(huì)通知代理、創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)等等。所以在使用UIView的顯示相關(guān)屬性時(shí)其實(shí)都是CALayer屬性映射來(lái)的。
????????? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——盡量減少顯示相關(guān)屬性不必要的修改。
????????????????????——盡量避免視圖層次調(diào)整、添加和移除。
3、對(duì)象銷(xiāo)毀
? ??????????消耗資源：
????????????????????——只有當(dāng)一個(gè)對(duì)象容器持有大量對(duì)象時(shí)，銷(xiāo)毀時(shí)的資源消耗比較明顯。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——如果對(duì)象可以放到后臺(tái)線(xiàn)程去釋放，就盡量放到后臺(tái)去釋放。
4、布局計(jì)算
? ? ? ? ? ? ? ?消耗資源：
????????????????????——不論用什么技術(shù)對(duì)視圖進(jìn)行布局，終究還是改變UIVIew的frame/bounds/center 等屬性的調(diào)整。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——在后臺(tái)線(xiàn)程提前計(jì)算好布局，在需要時(shí)一次性計(jì)算調(diào)整好對(duì)應(yīng)屬性，不要多次、頻繁的計(jì)算和調(diào)整。
5、Autolayout
? ? ? ? ? ? ? ?消耗資源：
????????????????????——不論用什么技術(shù)對(duì)視圖進(jìn)行布局，終究還是改變UIVIew的frame/bounds/center 等屬性的調(diào)整。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——在后臺(tái)線(xiàn)程提前計(jì)算好布局，在需要時(shí)一次性計(jì)算調(diào)整好對(duì)應(yīng)屬性，不要多次、頻繁的計(jì)算和調(diào)整。
6、文本計(jì)算
? ? ? ? ? ??消耗資源：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ——如果一個(gè)界面中包含大量文本，文本的寬高計(jì)算會(huì)占用很大一部分資源，并且不可避免。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——如果對(duì)文本顯示沒(méi)有特殊要求，可以參考下 UILabel 內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)方式：用 [NSAttributedString boundingRectWithSize:options:context:] 來(lái)計(jì)算文本寬高，用 -[NSAttributedString drawWithRect:options:context:] 來(lái)繪制文本。盡管這兩個(gè)方法性能不錯(cuò)，但仍舊需要放到后臺(tái)線(xiàn)程進(jìn)行以避免阻塞主線(xiàn)程。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?——如果用 CoreText 繪制文本，那就可以先生成 CoreText 排版對(duì)象，然后自己計(jì)算了，并且 CoreText 對(duì)象還能保留以供稍后繪制使用。
7、文本渲染
? ??????????消耗資源：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ——屏幕上能看到的所有文本內(nèi)容控件，包括 UIWebView，在底層都是通過(guò) CoreText 排版、繪制為 Bitmap 顯示的。常見(jiàn)的文本控件 （UILabel、UITextView 等），其排版和繪制都是在主線(xiàn)程進(jìn)行的，當(dāng)顯示大量文本時(shí)，CPU 的壓力會(huì)非常大。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——解決方案只有一個(gè)，那就是自定義文本控件，用 TextKit 或最底層的 CoreText 對(duì)文本異步繪制。CoreText 對(duì)象創(chuàng)建好后，能直接獲取文本的寬高等信息，避免了多次計(jì)算（調(diào)整 UILabel 大小時(shí)算一遍、UILabel 繪制時(shí)內(nèi)部再算一遍）；CoreText 對(duì)象占用內(nèi)存較少，可以緩存下來(lái)以備稍后多次渲染。
8、圖片的解碼
? ??????????????消耗資源：
????????????????????——用 UIImage 或 CGImageSource 的那幾個(gè)方法創(chuàng)建圖片時(shí)，圖片數(shù)據(jù)并不會(huì)立刻解碼。圖片設(shè)置到 UIImageView 或者 CALayer.contents 中去，并且 CALayer 被提交到 GPU 前，CGImage 中的數(shù)據(jù)才會(huì)得到解碼。這一步是發(fā)生在主線(xiàn)程的，并且不可避免。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——在后臺(tái)線(xiàn)程先把圖片繪制到 CGBitmapContext 中，然后從 Bitmap 直接創(chuàng)建圖片。目前常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)圖片庫(kù)都自帶這個(gè)功能。
9、圖像的繪制
? ? ? ? ? ? ? ?消耗資源：
????????????????????——圖像的繪制通常是指用那些以 CG 開(kāi)頭的方法把圖像繪制到畫(huà)布中，然后從畫(huà)布創(chuàng)建圖片并顯示這樣一個(gè)過(guò)程。這個(gè)最常見(jiàn)的地方就是 [UIView drawRect:] 里面了。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——由于 CoreGraphic 方法通常都是線(xiàn)程安全的，所以圖像的繪制可以很容易的放到后臺(tái)線(xiàn)程進(jìn)行。
四、GPU資源消耗解決方案
1、紋理的渲染
? ??????????消耗資源：
????????????????????——所有的 Bitmap，包括圖片、文本、柵格化的內(nèi)容，最終都要由內(nèi)存提交到顯存，綁定為 GPU Texture。不論是提交到顯存的過(guò)程，還是 GPU 調(diào)整和渲染 Texture 的過(guò)程，都要消耗不少 GPU 資源。當(dāng)在較短時(shí)間顯示大量圖片時(shí)（比如 TableView 存在非常多的圖片并且快速滑動(dòng)時(shí)），CPU 占用率很低，GPU 占用非常高，界面仍然會(huì)掉幀。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ——當(dāng)圖片過(guò)大，超過(guò) GPU 的最大紋理尺寸時(shí)，圖片需要先由 CPU 進(jìn)行預(yù)處理，這對(duì) CPU 和 GPU 都會(huì)帶來(lái)額外的資源消耗。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——盡量減少在短時(shí)間內(nèi)大量圖片的顯示，盡可能將多張圖片合成為一張進(jìn)行顯示。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ——目前來(lái)說(shuō)，iPhone 4S 以上機(jī)型，紋理尺寸上限都是 4096x4096，更詳細(xì)的資料可以看這里：iosres.com。所以，盡量不要讓圖片和視圖的大小超過(guò)這個(gè)值。
2、視圖的混合
? ? ? ? ? ??消耗資源：
????????????????????——當(dāng)多個(gè)視圖（或者說(shuō) CALayer）重疊在一起顯示時(shí)，GPU 會(huì)首先把他們混合到一起。如果視圖結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，混合的過(guò)程也會(huì)消耗很多 GPU 資源。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——為了減輕這種情況的 GPU 消耗，應(yīng)用應(yīng)當(dāng)盡量減少視圖數(shù)量和層次，并在不透明的視圖里標(biāo)明 opaque 屬性以避免無(wú)用的 Alpha 通道合成。當(dāng)然，這也可以用上面的方法，把多個(gè)視圖預(yù)先渲染為一張圖片來(lái)顯示。
3、圖片的形成
? ??????????消耗資源：
????????????????????——CALayer 的 border、圓角、陰影、遮罩（mask），CASharpLayer 的矢量圖形顯示，通常會(huì)觸發(fā)離屏渲染（offscreen rendering），而離屏渲染通常發(fā)生在 GPU 中。當(dāng)一個(gè)列表視圖中出現(xiàn)大量圓角的 CALayer，并且快速滑動(dòng)時(shí)，可以觀察到 GPU 資源已經(jīng)占滿(mǎn)，而 CPU 資源消耗很少。這時(shí)界面仍然能正常滑動(dòng)，但平均幀數(shù)會(huì)降到很低。
? ? ? ? ? ? 優(yōu)化方案：????
????????????????????——可以嘗試開(kāi)啟 CALayer.shouldRasterize 屬性，但這會(huì)把原本離屏渲染的操作轉(zhuǎn)嫁到 CPU 上去。對(duì)于只需要圓角的某些場(chǎng)合，也可以用一張已經(jīng)繪制好的圓角圖片覆蓋到原本視圖上面來(lái)模擬相同的視覺(jué)效果。最徹底的解決辦法，就是把需要顯示的圖形在后臺(tái)線(xiàn)程繪制為圖片，避免使用圓角、陰影、遮罩等屬性。
最后作者推薦了個(gè)框架AsyncDisplayKit。該框架對(duì)CALayer進(jìn)行了封裝，當(dāng)使用該框架封裝的view時(shí)，里面將消耗性能的操作放在后臺(tái)線(xiàn)程進(jìn)行處理，并且節(jié)省了資源。
但是在平時(shí)日常的開(kāi)發(fā)中，一般是沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化的，最好是將優(yōu)化工作放到后期處理。
