iOS開發系列之性能優化（上）

本篇主要記錄一下我對界面優化上的一些探索。關於時間優化的探索將會在中篇裏進行介紹。下篇將主要介紹一些耗電優化、安裝包瘦身的探索。

一、卡頓原理

要了解卡頓原理，須要對幀緩衝區、垂直同步、CPU 和 GPU 幾個詞進行一下了解，而後綜合起來，就能夠獲得卡頓的答案。本篇我就按照本身的理解來進行描述，若有不當，歡迎指正。

1.一、幀緩衝區

聽起來很高大上，其實就是用來存放每一幀畫面數據的一個「倉庫」，一個倉庫只存放一幀畫面的數據，iOS 一直是雙緩存，就是有兩個倉庫，存當前幀數據的叫「正式倉庫」，存下一幀數據的叫「預備倉庫」。

當正式倉庫的數據被取走後，二者身份交換，原來的預備倉庫轉正爲正式倉庫，原來的正式倉庫變成預備倉庫。

1.二、垂直同步 (VSync)

就是一個「信號」，通知 app 該開始準備往預備倉庫裏存放數據了，系統過一會就要來取，這個時間大概是16毫秒。

1.三、CPU (中央處理器)

主要的工做有：正式對象的建立和銷燬、對象屬性的調整、佈局計算、文本的計算和排版、圖片的格式轉換和解碼、圖像的繪製。咱們能夠理解爲負責包裹內部的處理工做，簡稱「打包」。

1.四、GPU (圖形處理器)

主要的工做有：將 CPU 計算好的內容進行變換、合成、渲染等處理，而後將渲染結果提交到幀緩衝區。咱們能夠理解爲，對 CPU 給過來的包裹進行分類、排列等操做後，存放到倉庫裏去，簡稱「入庫」。

1.五、卡頓原理

當收到系統發過來的 VSync 「信號」後，CPU 就開始對這一幀畫面的數據進行「打包」，而後交給 GPU 進行「入庫」操做，存入到「預備倉庫」中。

16毫秒後，預備倉庫轉正，系統開始讀取倉庫裏的數據，若是這個時候，倉庫中的數據尚未準備好，那麼系統就會發脾氣，放棄讀取倉庫中的數據。

那麼這個時候，由於系統的寧缺毋濫，致使了顯示器上顯示的仍是上一幀畫面，就形成了卡頓的效果。

二、性能優化

做爲軟件開發工程師的咱們，既不能延長16毫秒的處理時間，也不能改變系統的脾氣，那咱們能作的就是儘可能在這個時間內完成數據的準備。要麼「打包」快一點，要麼「入庫」快一點，也就是針對 CPU 和 GPU 的工做進行優化，這就是性能優化的工做了。

2.一、CPU 工做之正式對象的建立和銷燬

• UITableViewCell 和 UICollectionViewCell 的複用，能夠減小 cell 的建立操做；

• 儘可能使用輕量級的對象，能夠減小對象的建立時間，好比在不須要事件處理的場景裏，使用CALayer 比 UIView 會更加合適；

• 表情鍵盤使用 UICollectionViewCell 代替 UIButton，能夠減小對象的建立操做；

• 對象不涉及UI操做，放到後臺線程建立；

• 性能要求嚴格的界面，storyborad的資源消耗>代碼建立；

• 推遲對象建立的時間，對象放到多個任務中，好比懶加載；

2.二、CPU 工做之對象屬性的調整

• UIView 有一個 CALyer 的屬性，UIView 負責事件的處理，CALyer 負責圖層的繪製和顯示。須要注意的是，CALyer自己是沒有屬性的，因此當改變 UIView 的顯示相關的屬性如 frame、bounds 和 transform 的時候，會消耗較多的資源，因此減小對這些屬性的一些沒必要要修改，能減少 CPU 的壓力；

2.三、CPU 工做之佈局計算

• UITableViewCell 高度提早計算並存儲，要用的時候直接讀取；

• frame 計算好，較少沒必要要的修改；

• Autolayout會比直接設置frame消耗更多的CPU資源；

2.四、CPU 工做之文本的計算和排版

• 普通文本能夠在子線程用 [NSAttributedString boundingRectWithSize:options:context:] 來計算文本寬高，用 -[NSAttributedString drawWithRect:options:context:] 來繪製文本；

• CoreText 對象佔用內存較少，當顯示大量文本時，能夠用 CoreText 對文本異步繪製；

2.五、CPU 工做之圖片的格式轉換和解碼

• 在後臺線程先把圖片繪製到 CGBitmapContext 中，而後從 Bitmap 直接建立圖片；

2.六、CPU 工做之圖像的繪製

• UITableViewCell 滑動減速的時候才加載圖片，能夠參考這個demo；

• 加載圖片時，imageNamed 方法默認加載圖片成功後會內存中緩存圖片，下次讀取會很快；imageWithContentsOfFile 方法不會緩存圖片，大圖片可使用該方法；

2.七、GPU 工做之渲染

• 儘可能不要讓圖片和視圖的大小超過 GPU 紋理尺寸上限：4096×4096，否則圖片還須要通過 CPU 的處理；

• 儘可能減小視圖數量和層次，並設置視圖爲不透明，UIView 的不透明屬性 (opaque) 默認爲 YES，通常設置背景顏色便可；CALayer 的不透明屬性 (opaque) 默認爲 NO，須要設置爲 YES；

• CALayer 的 border、圓角、陰影、遮罩，一般會觸發離屏渲染，儘可能少用，圓角屬性可使用 CoreGraphics 繪製或使用圓角圖片代替，關於離屏渲染的知識，具體能夠參考這篇文章：iOS 圖形性能優化;

• 圖片的 size 最好恰好跟 UIImageView 的 size 保持一致，這涉及到像素對齊的知識，也能夠在上面這篇文章中詳細瞭解；

最後鄭重聲明，本篇裏只是記錄一下個人我的理解和代碼實踐，資料大量參考了這篇文章：iOS 保持界面流暢的技巧，做者是寫出了 YYKit 框架的大牛，想要深刻學習的朋友請移步。

本篇的界面優化就記錄到這裏，後面會持續更新，歡迎指正。