图像显示原理

显示器显示出来的图像是经过CRT电子枪一行一行的扫描，扫描出来就呈现了一帧画面，随后电子枪又会回到初始位置循环扫描。为了让显示器的显示跟视频控制器同步，当电子枪新扫描一行的时候，会发送一个水平同步信号（HSync信号）。显示器一般是固定刷新频率的，这个刷新的频率其实就是行同步信号产生的频率。然后CPU计算好帧等属性，就将计算好的内容提交给GPU去渲染，GPU渲染完成之后就会放入帧缓冲区，然后视频控制器会按照行同步信号逐行读取帧缓冲区的数据，经过可能的数模转换传递给显示器。就显示出来了。

iOS设备通常是60fps(每秒60帧)，也就是说两帧相隔的时间是1/60秒，大概16.7ms。在这16.7ms中，为了显示一帧，需要如下工作：

• CPU计算好各个视图的位置，大小，对图片进行解码等，绘制成纹理交给GPU
• GPU对收到的纹理进行混合，顶点变换，渲染到帧缓冲区
• 每16.7ms,一个时钟信号到达，帧缓冲区取出一帧，显示到屏幕。

基础概念

渲染通常分为CPU和GPU渲染两种，而GPU渲染又分为在GPU缓冲区和非缓冲区两种：

• CPU渲染（软件渲染），CPU绘制成bitmap，交给GPU
• GPU渲染（硬件渲染）
• 屏幕渲染（GPU缓冲区渲染），指的是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区进行。
• 离屏渲染（非GPU缓冲区渲染），指的是在GPU在当前屏幕缓冲区以外开辟一个缓冲区进行渲染操作。

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，先从当前显示幕切换到离屏，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。
由于垂直同步的机制，如果在一个HSync时间内，CPU或GPU没有完成内容提交，则那一帧就会被丢弃，等待下一次机会再显示，而这时显示屏会保留之前的内容不变。也就是说，CPU或者GPU被大量占用的时候，都有可能在16.7ms中没办法完成一帧的绘制，导致时钟信号到来的时候，取得还是上一帧的内容。这就是界面卡顿的原因。

为什么离屏渲染这么耗性能，为什么有这套机制呢？

比如当使用圆角，阴影，遮罩的时候，图层属性的混合体被指定为在未预合成之前（下一个HSync信号开始前）不能直接在屏幕中绘制，所以就需要屏幕外渲染。
离屏渲染也不是一定会引起性能问题，而且是很少会，比如drawRect这个方法，只会在时图进行重新绘制的时候才会调用。也就是说，假如你的View并不会频繁重绘，那么即使实现了drawRect，也没什么关系。

哪些操作会触发离屏渲染？

包括：
Layer具有Mask（遮罩），比如圆角、Shadow、渐变
group opacity（不透明）
edge antialiasing（边缘抗锯齿）
Layer的光栅化shouldRasterize为True
用CoreGraphics的CGContext绘制的
在drawRect中绘制的，即使drawRect是空的
文本(UILabel，UITextfield，UITextView，CoreText，UITextLayer等)

？？测试发现倒角和文本并没有触发离屏渲染
是iOS系统做了优化？还是手机硬件性能提升？

概念介绍

光栅化：将图转化为一个个栅格组成的图像。
光栅化特点：每个元素对应帧缓冲区中的一像素。
shouldRasterize = YES在其它属性触发离屏渲染的同时，会将光栅化后的内容缓存起来，如果对应的layer或者sublayers没有发生改变，在下一帧的时候可以直接复用，从而减少渲染的频率。
当使用光栅化是，可以开启“Color Hits Green and Misses Red”来检查该场景下是否适合选择光栅化，绿色表示缓存被复用，红色表示缓存在被重复创建。对于经常变动的内容，不要开启，否则会造成性能的浪费。

彩色混合层
屏幕上的每个像素点的颜色是由当前像素点上的多层层（如果存在）共同决定的，GPU会进行计算出混合颜色的RGB值，最终显示在屏幕上。而这需要让GPU计算，所以我们要尽量避免设置alpha，这样GPU会忽略下面所有的layer，节约计算量。再提一下opaque这个属性，网上普遍认为view.opaque = YES，GPU就不会进行图层混合计算了。这个结论是错误的，其实view.opaque事实上并没什么卵用。
如果你真的想达到这个效果，可以用layer.opaque，这个才是正确的做法