一、CPU VS GPU
1. 對于計算機(jī)硬件，繪圖和動畫有哪兩種處理方式？為什么處理圖像盡量使用 GPU？
- CPU：中央處理器
- GPU：圖形處理器
- 總體來說，我們可以用軟件（CPU）做任何事情，但是對于圖像處理，通常用硬件（GPU）會更快，
因?yàn)?GPU 使用圖像對高度和浮點(diǎn)運(yùn)算做了優(yōu)化。
2. 就 CPU 和 GPU 而言，我們所說的動畫性能優(yōu)化，其實(shí)是讓這兩者怎么配合？
- 大多數(shù)動畫性能優(yōu)化都是關(guān)于
合理利用 GPU 和 CPU，使得它們都不會超出負(fù)荷。 - 于是我們首先需要知道 Core Animation 是如何在這兩個處理器之間分配工作的。
3. Core Animation 處在 iOS 的核心地位：應(yīng)用內(nèi)和應(yīng)用間都會用到它，那對于 iOS 它處于什么層級呢？
- 一個簡單的動畫可能同步顯示多個 app 的內(nèi)容，例如當(dāng)在 iPad 上多個程序之間使用手勢切換，會使得多個程序同時顯示在屏幕上。
- 在一個特定的應(yīng)用程序中用代碼實(shí)現(xiàn)它是沒有意義的，因?yàn)樵?iOS 中不可能實(shí)現(xiàn)這種效果（APP 都是被沙箱管理，不能訪問別的視圖）。
- 動畫和屏幕上組合的圖層實(shí)際上被一個單獨(dú)的進(jìn)程管理，而不是你的應(yīng)用程序。這個進(jìn)制就是所謂的
渲染服務(wù)。 - 在 iOS5 和之前的版本這個
渲染服務(wù)叫做SpringBoard 進(jìn)程（同時管理著 iOS 的主屏）。在 iOS6 之后的版本叫做BackBoard。
4. 一個動畫的展示過程？
在應(yīng)用程序內(nèi)，當(dāng)運(yùn)行一段動畫時候，這個過程會被分離成如下四個階段
- ①
布局- 這是準(zhǔn)備你的視圖/圖層的層級關(guān)系，以及設(shè)置圖層屬性（位置，背景色，邊框等等）的階段。 - ②
顯示- 這個圖層的寄宿圖片被繪制的階段。繪制可能涉及你的-drawRect:和-drawLayer:inContext:方法的調(diào)用路徑。 - ③
準(zhǔn)備- 這是Core Animation準(zhǔn)備發(fā)送動畫數(shù)據(jù)到渲染服務(wù)的階段。這同時也是 Core Animation將要執(zhí)行一些別的事務(wù)例如解碼動畫過程。 - ④
提交- 這是最后的階段，Core Animation 打包所有圖層和動畫屬性，然后通過 IPC（進(jìn)程間通信）發(fā)送到渲染服務(wù)進(jìn)行顯示。
但是上面四個階段僅僅發(fā)生在你的應(yīng)用程序之內(nèi)，在動畫在屏幕上顯示之前仍然有更多的工作。一旦打包的圖層和動畫到達(dá)
渲染服務(wù)進(jìn)程，它們會被反序列化來形成另一個叫做渲染樹的圖層樹。使用這個樹狀結(jié)構(gòu)，渲染服務(wù)對動畫的每一幀做出如下工作：
- ⑤ 對所有的圖層屬性計算中間值，設(shè)置 OpenGL 幾何形狀（紋理化的三角形）來執(zhí)行渲染
- ⑥ 在屏幕上渲染可見的三角形
所以一共有六個階段；最后兩個階段在動畫過程中不停地重復(fù)。
5. 上面六個階段，哪些在 CPU？哪些在 GPU？哪些階段開發(fā)者能介入？
- 前五個階段都在軟件層面處理（通過 CPU），只有最后一個被 GPU 執(zhí)行。
- 而且，你真正只能控制前面兩個階段：布局和顯示。Core Animation 框架在內(nèi)部處理剩下的事務(wù)，你也控制不了它。
- 這個并不是個問題，因?yàn)樵诓季趾惋@示階段，你可以決定哪些由 CPU 執(zhí)行，哪些交給 GPU 去做。那么該如何判斷呢？
6. GPU 主要干些什么事情？
- GPU 為一個具體的任務(wù)做了優(yōu)化：它用來采集圖片和形狀（三角形），運(yùn)行變換，應(yīng)用紋理和混合然后把它們輸送到屏幕上。
7. 有一些事情會降低（基于 GPU）圖層繪制（至少說兩點(diǎn)）？
- 重繪 - 主要由重疊的半透明圖層引起。GPU 的
填充比例（用顏色填充像素的比率）是有限的，所以需要避免重繪（每一幀用相同的像素填充多次）的發(fā)生。 - 離屏繪制 - 這發(fā)生在當(dāng)不能直接在屏幕上繪制，并且必須回到離屏圖片的上下文的時候。
- 過大的圖片 - 如果視圖超過 GPU 支持的2048x2048或者4096x4096尺寸的紋理，就必須要用CPU在圖層每次顯示之前對圖片預(yù)處理，
8. 哪些 CPU 的操作會延遲動畫的開始時間，從而造成卡頓（至少說兩點(diǎn)）？
- 布局計算 - 如果你的視圖層級過于復(fù)雜，當(dāng)視圖呈現(xiàn)或者修改的時候，計算圖層幀率就會消耗一部分時間。
- 大量視圖懶加載 - iOS只會當(dāng)視圖控制器的視圖顯示到屏幕上時才會加載它，但是同一瞬間太多視圖需要加載了。
- 解壓圖片 - PNG或者JPEG壓縮之后的圖片文件會比同質(zhì)量的位圖小得多。但是在圖片繪制到屏幕上之前，必須把它擴(kuò)展成完整的未解壓的尺寸（通常等同于圖片寬 x 長 x 4個字節(jié)）。
二、離屏渲染
1. 如何通過iOS模擬器判斷一個視圖，是否發(fā)生了離屏渲染？
- 開啟 iOS 模擬器的下面這個選項(xiàng)，如果視圖呈換色，就表明發(fā)生了離屏渲染
image.png
2. 為什么有些操作會發(fā)生離屏渲染？
- 圖層的疊加繪制大概遵循
“畫家算法” -
畫家算法：先繪制場景中離觀察者較遠(yuǎn)的物體，再繪制較近的物體。
先繪制紅色部分，再繪制?色部分，最后再繪制灰?部分，即可解決隱藏面消除的問題。即將場景按照物理距離和觀察者的距離遠(yuǎn)近排序，由遠(yuǎn)及近的繪制即可。
image.png
當(dāng)我們設(shè)置了cornerRadius以及masksToBounds進(jìn)行圓角+裁剪時，masksToBounds裁剪屬性會應(yīng)用到所有的圖層上。
image.png
本來我們從后往前繪制，繪制完一個圖層就可以丟棄了。但現(xiàn)在需要依次在 Offscreen Buffer中保存，等待圓角+裁剪處理，即引發(fā)了 離屏渲染 。
3. 為什么離屏渲染會降低效率？
- 要創(chuàng)建離屏緩沖區(qū)
- 要進(jìn)行緩沖區(qū)上下文的切換
- 需要離屏渲染的計算通常比較復(fù)雜（不符合畫家算法）
渲染結(jié)果先經(jīng)過了離屏buffer，再到frame buffer
4. 同時設(shè)置 cornerRadius 和 masksToBounds，也就是圓角 + 裁剪，一定會觸發(fā)離屏渲染嗎？
- 不一定
- 如果僅僅裁剪了
一個背景顏色或者一個圖片，不會觸發(fā)離屏渲染（其實(shí)就是符合畫家算法，不需要另起離屏緩沖區(qū)）
5. 小技巧：對于只有一張圖片的 UIButton，如何設(shè)置圓角而不觸發(fā)離屏渲染？
- 下面這種做法
不會觸發(fā)離屏渲染
// 下面這種做法不會觸發(fā)離屏渲染
btn.imageView.clipsToBounds = YES;
btn.imageView.layer.cornerRadius = 30;
- 下面這種做法
會觸發(fā)離屏渲染
// 下面這種做法會觸發(fā)離屏渲染
btn.clipsToBounds = YES;
btn.layer.cornerRadius = 30;
