iOS离屏渲染

通过iOS图片渲染过程初探、Core Animation渲染过程中我们简单的介绍了渲染的原理，在本章我们探讨下，渲染时常见的导致卡顿的现象：离屏渲染
图片或者视图的渲染流程:

element-Rendering.png

UIView或NSView的layer层有一个content，指向一块缓存，即backing store
UIView或NSView绘制时，会调用drawRect方法，通过context将数据写入backing store
在backing store写完后，通过render server交给GPU去渲染，将backing store中的bitmap数据显示在屏幕上

layer-structure.jpg

如上图为CALayer的结构图，CALayer有三个视觉元素：背景色、内容和边框，其中，内容的本质在iOS是一个CGImage，在OS X是CGImage或NSImage

什么是离屏渲染

离屏渲染(Off-Screen Rendering)：离屏渲染是相对于当前屏幕渲染来说的指GPU在当前屏幕缓冲区以外开辟一个缓冲区(离屏缓存区，即offscreen Buffer)进行渲染操作。
当前屏幕渲染(On-Screen Rendering)：GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区进行。

为什么会产生离屏渲染

有些效果不能直接呈现到屏幕，而需要在缓冲区以外做额外的处理预合成。如图层属性的混合体没有预合成之前不能直接在屏幕中绘制，所以就需要屏幕外渲染。屏幕外渲染并不意味着是软件绘制，但它意味着图层必须在被显示之前在一个屏幕外上下文中被渲染(不论CPU还是GPU)。可以理解为显示的位图需要进行中间操作、汇合后，才能生成需要最终所需要的显示的位图并存入缓冲区，这样的场景就需要离屏渲染了。

Off-Screen Rendering.png

离屏渲染和卡顿

离屏渲染的代价很高，想要进行离屏渲染，首选要创建一个新的缓冲区，屏幕渲染会有一个上下文环境的一个概念，离屏渲染的整个过程需要切换上下文环境，先从当前屏幕切换到离屏，等结束后，又要将上下文环境切换回来，这也是为什么会消耗性能的原因了。虽然离屏渲染的性能消耗很大，但不是所有的离屏渲染都会导致卡顿。
在Core Animation 的渲染管线中我们知道每16.67ms就应该有一个位图被存入缓冲区，但是如果在16.67ms之内未能完成位图的生成工作，VSync 信号就不会被触发，此时屏幕不会去取新的缓冲区位图，就会停止在原视图，这就是卡顿产生的主要原因。离屏渲染被触发意味着位图生成时需要中间状态的位图并且需要多次汇合操作，是一个性能消耗大户，也是卡顿产生的重灾区。

哪些操作会产生离屏渲染?

为图层设置遮罩，即使用了mask的layer(layer.mask)
shouldRasterize 光栅化

/* When true, the layer is rendered as a bitmap in its local coordinate
 * space ("rasterized"), then the bitmap is composited into the
 * destination (with the minificationFilter and magnificationFilter
 * properties of the layer applied if the bitmap needs scaling).
 * Rasterization occurs after the layer's filters and shadow effects
 * are applied, but before the opacity modulation. As an implementation
 * detail the rendering engine may attempt to cache and reuse the
 * bitmap from one frame to the next. (Whether it does or not will have
 * no affect on the rendered output.)
 *
 * When false the layer is composited directly into the destination
 * whenever possible (however, certain features of the compositing
 * model may force rasterization, e.g. adding filters).
 *
 * Defaults to NO. Animatable. */

Layer打开光栅化后会生成一个存放在离屏缓冲区的位图(“光栅化”)，然后使用到了的时候将位图合成到目标中。所以打开光栅化一定触发离屏渲染。
光栅化shouldRasterize使用注意：

如果Layer层不存在复用情景，则没必要设置光栅化属性；
如果Layer层不是静态的，即需要频繁的修改，则没必要打开光栅化；
离屏渲染缓存内容有时间限制，缓存内容在100ms内如果没有被使用，那么缓存内容会被丢弃，无法复用；
离屏渲染缓存空间有限，超过2.5倍屏幕像素大小的位图，也不会被缓存，无法复用

需要进⾏裁剪的 layer (设置了layer.masksToBounds / view.clipsToBounds)
将图层layer.allowsGroupOpacity属性设置为YES且layer.opacity小于1.0
为图层设置了阴影（layer.shadow）
绘制了⽂字的 layer (UILabel, CATextLayer, Core Text 等)
使用CGContext在drawRect :方法中绘制大部分情况下会导致离屏渲染