iOS 优化(一)-CPU和GPU

一、CPU和GPU

CPU(中央处理器):对象的创建和销毁,对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片格式转码和解码、图像的绘制(Core Graphics)。
GPU(图形处理器):纹理的渲染(OpenGL)。

一个APP的展示会包含很多内容,诸如,label,imageview,button等等。这些控件的位置,大小,颜色则都是由CPU来计算,计算完成后CPU会将这些数据提交给GPU来进行渲染,只有经过GPU的渲染才能显示在屏幕上。GPU做的操作则是:将收到的数据转成屏幕能显示的数据格式,所以要进行渲染的操作。渲染的操作是直接放在帧缓存(缓存区)。然后视频控制器从缓存区读取的数据显示在屏幕上,就完成了一个显示的操作。



在iOS中是双缓存机制,有前帧缓存、后帧缓存。

二、卡顿原因

1.屏幕成像原理

在屏幕显示过程中是有信号发送的。一帧一帧的。

发出垂直同步信号(VSync)时,即将显示一页的数据。水平同步信号(HSync)发出时,就一行一行的显示。按照60FPS的刷帧率,每隔16ms就会有一次VSync信号。

2.卡顿

屏幕内容是怎么显示到屏幕上的?
1、CPU完成计算,提交给GPU渲染,这是来个VSync,则会将渲染的内容显示到屏幕上。
2、CPU计算时间正常,CPU渲染时间短,等待VSync。
3、CPU计算时间正常或慢,GPU渲染时间长,这时来了VSync,而这一帧还没有渲染完,那么就会出现掉帧现象,屏幕回去显示上一帧的画面。这样就产生了卡顿。
4、而当下一帧VSync出现时,丢掉的那一帧画面才会出现。


三、卡顿优化

1.CPU
  • 尽量用轻量级的对象,比如用不到事件处理的地方,可以考虑使用CALayer取代UIView;能用基本数据类型,就别用NSNumber类型。
  • 不要频繁地调用UIVIew的相关属性,比如frame、bounds、transform等属性,尽量减少不必要的修改
  • 尽量提前计算好布局,在有需要时一次性调整对应的布局,不要多次修改属性。
  • Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源。
  • 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致。
  • 控制一下线程的最大并发数量。
  • 尽量把耗时的操作放到子线程。
  • 文本处理(尺寸的计算,绘制)。
  • 图片处理(解码、绘制)。
2.GPU
  • 尽量减少视图数量和层次。
  • GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096,一旦超过这个尺寸,就会占用CPU资源进行处理,所以纹理尽量不要超过这个尺寸。
  • 尽量避免一段时间内大量图片的显示,尽可能将多张图片合成一张图片显示。
  • 减少透明的视图(alpha<1),不透明的就设置opaque为YES。
  • 尽量避免出现离屏渲染。
3.离屏渲染

在OpenGL中,GPU有2种渲染方式:
(1)On-SCreen Rendering:当前屏幕渲染,在当前用语显示的屏幕缓冲区进行渲染操作。
(2)Off-Screen Rendring: 离屏渲染,在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作。

离屏渲染消耗性能的原因:
(1)需要创建新的缓冲区;
(2)离屏渲染的整个过程,需要多次切换上下文环境,先是从当前屏幕切换到离屏;等到离屏渲染结束以后,将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上,又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕。

哪些操作会触发离屏渲染?
(1)光栅化,layer.shouldRasterize = YES
(2)遮罩,layer.mask
(3)圆角,同时设置layer.maskToBounds = Yes,Layer.cornerRadis 大于0,考虑通过CoreGraphics绘制裁剪圆角,或者美工提供圆角图片
(4)阴影,layer.shadowXXX,如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

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