iOS 離屏渲染的研究
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GPU渲染機制：
CPU 計算好顯示內容提交到 GPU，GPU 渲染完成後將渲染結果放入幀緩衝區，隨後視訊控制器會按照 VSync 訊號逐行讀取幀緩衝區的資料，經過可能的數模轉換傳遞給顯示器顯示。
GPU螢幕渲染有以下兩種方式：
On-Screen Rendering
意為當前螢幕渲染，指的是GPU的渲染操作是在當前用於顯示的螢幕緩衝區中進行。
Off-Screen Rendering
意為離屏渲染，指的是GPU在當前螢幕緩衝區以外新開闢一個緩衝區進行渲染操作。
特殊的離屏渲染：
如果將不在GPU的當前螢幕緩衝區中進行的渲染都稱為離屏渲染，那麼就還有另一種特殊的“離屏渲染”方式： CPU渲染。
如果我們重寫了drawRect方法，並且使用任何Core Graphics的技術進行了繪製操作，就涉及到了CPU渲染。整個渲染過程由CPU在App內 同步地
完成，渲染得到的bitmap最後再交由GPU用於顯示。
備註：CoreGraphic通常是執行緒安全的，所以可以進行非同步繪製，顯示的時候再放回主執行緒，一個簡單的非同步繪製過程大致如下
- (void)display { dispatch_async(backgroundQueue, ^{ CGContextRef ctx = CGBitmapContextCreate(...); // draw in context... CGImageRef img = CGBitmapContextCreateImage(ctx); CFRelease(ctx); dispatch_async(mainQueue, ^{ layer.contents = img; }); }); }
離屏渲染的觸發方式
設定了以下屬性時，都會觸發離屏繪製：
- shouldRasterize（光柵化）
- masks（遮罩）
- shadows（陰影）
- edge antialiasing（抗鋸齒）
- group opacity（不透明）
- 複雜形狀設定圓角等
- 漸變
其中shouldRasterize（光柵化）是比較特別的一種：
光柵化概念：將圖轉化為一個個柵格組成的圖象。
光柵化特點：每個元素對應幀緩衝區中的一畫素。
shouldRasterize = YES在其他屬性觸發離屏渲染的同時，會將光柵化後的內容快取起來，如果對應的layer及其sublayers沒有發生改變，在下一幀的時候可以直接複用。shouldRasterize = YES，這將隱式的建立一個位圖，各種陰影遮罩等效果也會儲存到點陣圖中並快取起來，從而減少渲染的頻度（不是向量圖）。
相當於光柵化是把GPU的操作轉到CPU上了，生成點陣圖快取，直接讀取複用。
當你使用光柵化時，你可以開啟“Color Hits Green and Misses Red”來檢查該場景下光柵化操作是否是一個好的選擇。綠色表示快取被複用，紅色表示快取在被重複建立。
如果光柵化的層變紅得太頻繁那麼光柵化對優化可能沒有多少用處。點陣圖快取從記憶體中刪除又重新建立得太過頻繁，紅色表明快取重建得太遲。可以針對性的選擇某個較小而較深的層結構進行光柵化，來嘗試減少渲染時間。
注意：
對於經常變動的內容,這個時候不要開啟,否則會造成效能的浪費
例如我們日程經常打交道的TableViewCell,因為TableViewCell的重繪是很頻繁的（因為Cell的複用）,如果Cell的內容不斷變化,則Cell需要不斷重繪,如果此時設定了cell.layer可光柵化。則會造成大量的離屏渲染,降低圖形效能。
為什麼會使用離屏渲染
當使用圓角，陰影，遮罩的時候，圖層屬性的混合體被指定為在未預合成之前不能直接在螢幕中繪製，所以就需要螢幕外渲染被喚起。
螢幕外渲染並不意味著軟體繪製，但是它意味著圖層必須在被顯示之前在一個螢幕外上下文中被渲染（不論CPU還是GPU）。
所以當使用離屏渲染的時候會很容易造成效能消耗，因為在OPENGL裡離屏渲染會單獨在記憶體中建立一個螢幕外緩衝區並進行渲染，而螢幕外緩衝區跟當前螢幕緩衝區上下文切換是很耗效能的。
Instruments監測離屏渲染
Instruments的Core Animation工具中有幾個和離屏渲染相關的檢查選項：
Color Offscreen-Rendered Yellow
開啟後會把那些需要離屏渲染的圖層高亮成黃色，這就意味著黃色圖層可能存在效能問題。
Color Hits Green and Misses Red
如果shouldRasterize被設定成YES，對應的渲染結果會被快取，如果圖層是綠色，就表示這些快取被複用；如果是紅色就表示快取會被重複建立，這就表示該處存在效能問題了。
iOS版本上的優化
iOS 9.0 之前UIimageView跟UIButton設定圓角都會觸發離屏渲染
iOS 9.0 之後UIButton設定圓角會觸發離屏渲染，而UIImageView裡png圖片設定圓角不會觸發離屏渲染了，如果設定其他陰影效果之類的還是會觸發離屏渲染的。
這可能是蘋果也意識到離屏渲染會產生效能問題，所以能不產生離屏渲染的地方蘋果也就不用離屏渲染了。
作者：齊滇大聖
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來源：簡書
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