iOS面试题——UI相关:事件传递,图像显示,性能优化,离屏渲染

  • UIView与CALayer
  • 事件传递与视图响应链
  • 图像显示原理
  • UI卡顿掉帧原因
  • 滑动优化方案
  • UI绘制原理
  • 离屏渲染

一、UIView和CALayer和有什么关系

  1. UIview中有个属性layer,是CALayer类型。
  2. CALayer包含要显示的内容contents和backgroundcolor,实际上UIView的backgroundcolor是重写CALayer的backgroundcolor。
  3. CALayer的contents中是backing store实际上是bitmap类型的位图,我们可以理解为显示到屏幕上的都是位图。

二、UIView和CALayer和有什么区别

  1. UIView为CALayer显示提供基础,UIView负责处理触摸等事件,参与事件响应链。
  2. CALayer只是负责提供显示的内容contents
  3. 为什么如此设计?遵循单一职责设计模式

三、事件传递与视图响应链

// 判断点击的位置并返回被点击的view
- (nullable UIView *)hitTest:(CGPoint)point withEvent:(nullable UIEvent *)event;   
 // 判断点击的位置是否在当前视图的范围内
- (BOOL)pointInside:(CGPoint)point withEvent:(nullable UIEvent *)event;  

1、 事件传递流程


事件传递流程图
  • 点击屏幕时首先将事件传递给UIApplication,UIApplication将事件传递给UIWindow
  • UIWindow调用hitTest返回响应视图,先通过pointInside:判断是否在UIWindow范围内,如果在的话会通过倒序的方式遍历UIWIndow的子视图找出响应视图,最后添加的子视图会最先调用hitTest方法,递归调用hitTest返回找到的视图。

2、视图响应链


视图响应链
视图事件响应方法
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event;
- (void)touchesMoved:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event;
- (void)touchesEnded:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event;
  • UIResponder的方法,UIView继承自UIResponder,响应触摸方法
  • UIView不处理触摸事件则一层层往上传递直到UIWindow(视图响应链)
  • 如果都不处理则忽略

四、图像显示原理

图像显示原理图

CPU、GPU工作图
  1. CPU:输出位图 CPU工作:
  • Layout: UI布局,文本计算
  • Display: 绘制
  • Prepare: 图片解码
  • Commit:提交位图
  1. GPU :图层渲染,纹理合成 GPU渲染管线(OpenGL)
  • 顶点着色,图元装配,光栅化,片段着色,片段处理
  1. 把结果放到帧缓冲区(frame buffer)中
  2. 再由视频控制器根据vsync信号在指定时间之前去提取帧缓冲区的屏幕显示内容
  3. 显示到屏幕上

五、UI卡顿掉帧原因

UI卡顿掉帧原理图
  • iOS设备的硬件时钟会发出Vsync(垂直同步信号),然后App的CPU会去计算屏幕要显示的内容,之后将计算好的内容提交到GPU去渲染。随后,GPU将渲染结果提交到帧缓冲区,等到下一个VSync到来时将缓冲区的帧显示到屏幕上。也就是说,一帧的显示是由CPU和GPU共同决定的。
  • 一般来说,页面滑动流畅是60fps,也就是1s有60帧更新,即每隔16.7ms就要产生一帧画面,而如果CPU和GPU加起来的处理时间超过了16.7ms,就会造成掉帧甚至卡顿。

五、滑动优化方案

  1. CPU:把以下操作放在子线程中
  • 对象创建、调整、销毁
  • 预排版(布局计算、文本计算、缓存高度等等)
  • 预渲染(文本等异步绘制,图片解码等)
  1. GPU:纹理渲染,视图混合
  • 一般遇到性能问题时,考虑以下问题:
  • 是否受到CPU或者GPU的限制?
  • 是否有不必要的CPU渲染?
  • 是否有太多的离屏渲染操作?
  • 是否有太多的图层混合操作?
  • 是否有奇怪的图片格式或者尺寸?
  • 是否涉及到昂贵的view或者效果?
  • view的层次结构是否合理?

六、UI绘制原理

image.png

image.png

异步绘制:[self.layer.delegate displayLayer: ]
代理负责生成对应的bitmap
设置该bitmap作为该layer.contents属性的值


image.png

七、离屏渲染

  • On-Screen Rendering:当前屏幕渲染,指的是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区中进行

  • Off-Screen Rendering:离屏渲染,分为CPU离屏渲染和GPU离屏渲染两种形式。GPU离屏渲染指的是GPU在当前屏幕缓冲区外新开辟一个缓冲区进行渲染操作

  • 应当尽量避免的则是GPU离屏渲染

  • GPU离屏渲染何时会触发呢?
    圆角(当和maskToBounds一起使用时)、图层蒙版、阴影,设置layer.shouldRasterize = YES

  • 为什么要避免GPU离屏渲染?
    GPU需要做额外的渲染操作。通常GPU在做渲染的时候是很快的,但是涉及到offscreen-render的时候情况就可能有些不同,因为需要额外开辟一个新的缓冲区进行渲染,然后绘制到当前屏幕的过程需要做onscreen跟offscreen上下文之间的切换,这个过程的消耗会比较昂贵,涉及到OpenGL的pipeline跟barrier,而且offscreen-render在每一帧都会涉及到,因此处理不当肯定会对性能产生一定的影响。另外由于离屏渲染会增加GPU的工作量,可能会导致CPU+GPU的处理时间超出16.7ms,导致掉帧卡顿。所以可以的话应尽量减少offscreen-render的图层。

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