iOS UIView 异步绘制

一、异步绘制原理

在 UIView 中有一个 CALayer 的属性，负责 UIView 具体内容的显示。具体过程是系统会把 UIView 显示的内容（包括 UILabel 的文字，UIImageView 的图片等）绘制在一张画布上，完成后倒出图片赋值给 CALayer 的 contents 属性，完成显示。

这其中的工作都是在主线程中完成的，这就导致了主线程频繁的处理 UI 绘制的工作，如果要绘制的元素过多，过于频繁，就会造成卡顿。

那么是否可以将复杂的绘制过程放到后台线程中执行，从而减轻主线程负担，来提升 UI 流畅度呢？

答案是可以的，系统给我们留下的异步绘制的口子，请看下面的流程图，它是我们进行基本绘制的基础。

UIView 绘制原理

UIView 调用 setNeedsDisplay 方法其实是调用其 layer 属性的同名方法，这时 layer 并不会立刻调用 display 方法，而是要等到当前 runloop 即将结束的时候调用 display，进入到绘制流程。在 UIView 中 layer.delegate 就是 UIView 本身，UIView 并没有实现 displayLayer: 方法，所以进入系统的绘制流程，我们可以通过实现 displayLayer: 方法来进行异步绘制。

有了上面的异步绘制原理流程图，我们可以得到一个实现异步绘制的初步思路：在“异步绘制入口”去开辟子线程，然后在子线程中实现和系统类似的绘制流程。

二、系统绘制流程

要实现异步绘制，我们首先要了解系统的绘制流程，看下面一张流程图：

UIView 系统绘制流程

首先 CALayer 会在内部创建 一个上下文环境(CGContextRef)，然后判断 layer 是否有代理，没有就调用 layer 的 drawInContext: 方法，有则调用 delegate 的 drawLayer:inContext 方法，系统的 UIView 中该方法确实实现了，但是它在里面又调用了 layer 的 drawInContext: 方法，所以 UIView 走的还是 CALayer 的绘制。在 UIView 中完成以上方法后还会调用 drawRect: 方法，让我们进行 UI 的重绘工作。

最后无论是哪个分支都把 backing store 的 bitmap 位图提交到 GPU，也就是将生成的 bitmap 位图赋值给 layer.content 属性。

三、异步绘制流程

我们看一幅时序图

异步绘制的机制和流程

请看下面的代码

#import "AsyncDrawLabel.h"
#import <CoreText/CoreText.h>

@implementation AsyncDrawLabel

- (void)setText:(NSString *)text {
    _text = text;
    [self.layer setNeedsDisplay];
}

- (void)setFont:(UIFont *)font {
    _font = font;
    [self.layer setNeedsDisplay];
}

- (void)displayLayer:(CALayer *)layer {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        __block CGSize size;
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            size = self.bounds.size;
        });
        UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, UIScreen.mainScreen.scale);
        CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
        [self draw:context size:size];
        UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        UIGraphicsEndImageContext();
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.layer.contents = (__bridge id)image.CGImage;
        });
    });
}

- (void)draw:(CGContextRef)context size:(CGSize)size {
    // 将坐标系上下翻转，因为底层坐标系和 UIKit 坐标系原点位置不同。
    CGContextSetTextMatrix(context, CGAffineTransformIdentity);
    CGContextTranslateCTM(context, 0, size.height); // 原点为左下角
    CGContextScaleCTM(context, 1, -1);
    
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
    CGPathAddRect(path, NULL, CGRectMake(0, 0, size.width, size.height));
    
    NSMutableAttributedString *attrStr = [[NSMutableAttributedString alloc]initWithString:self.text];
    [attrStr addAttribute:NSFontAttributeName value:self.font range:NSMakeRange(0, self.text.length)];
    
    CTFramesetterRef framesetter = CTFramesetterCreateWithAttributedString((CFAttributedStringRef)attrStr);
    CTFrameRef frame = CTFramesetterCreateFrame(framesetter, CFRangeMake(0, attrStr.length), path, NULL);
    CTFrameDraw(frame, context);
}

@end

AsyncDrawLabel 是一个继承 UIView 的类，其 Label 的文本绘制功能需要我们自己实现。

我们在 - (void)displayLayer:(CALayer *)layer 方法中异步在全局队列中创建上下文环境然后使用 - (void)draw:(CGContextRef)context size:(CGSize)size 方法进行文本的简单绘制，再回到主线程为 self.layer.contents 赋值。从而完成了一个简单的异步绘制。

当然这样的绘制的问题是，如果绘制数量较多，绘制频繁，会阻塞全局队列，因为全局队列中还有一些系统提交的任务需要执行，可能会对其造成影响。

YYAsyncLayer

我们需要更加优化的方式去管理异步绘制的线程和执行流程，使用 YYAsyncLayer 可以让我们把注意力放在具体的绘制（需要我们做的是上面代码中 - draw: size: 做的事情），而不需要考虑线程的管理，绘制的时机等，大大提高绘制的效率以及我们编程的速度。

YYAsyncLayer 的主要流程如下

  • 在主线程的 RunLoop 中注册一个 observer，它的优先级要比系统的 CATransaction 低，保证系统先做完必须的工作。

  • 把需要异步绘制的操作集中起来。比如设置字体、颜色、背景色等，不是设置一个就绘制一个，而是把它们集中起来，RunLoop 会在 observer 需要的时机通知统一处理。

  • 处理时机到时，执行异步绘制，并在主线程中把绘制结果传递给 layer.contents。

流程图如下：

YYAsyncLayer主要流程

使用 YYAsyncLayer 的代码：

#import "AsyncDrawLabel.h"
#import <YYAsyncLayer.h>
#import <CoreText/CoreText.h>

@interface AsyncDrawLabel ()<YYAsyncLayerDelegate>

@end

@implementation AsyncDrawLabel

+ (Class)layerClass {
    return YYAsyncLayer.class;
}

- (void)setText:(NSString *)text {
    _text = text.copy;
    [self commitTransaction];
}

- (void)setFont:(UIFont *)font {
    _font = font;
    [self commitTransaction];
}

- (void)layoutSubviews {
    [super layoutSubviews];
    [self commitTransaction];
}

- (void)contentsNeedUpdated {
    [self.layer setNeedsDisplay];
}

- (void)commitTransaction {
    [[YYTransaction transactionWithTarget:self selector:@selector(contentsNeedUpdated)] commit];
}

// 在这里创建异步绘制的任务
- (YYAsyncLayerDisplayTask *)newAsyncDisplayTask {
    YYAsyncLayerDisplayTask *task = [YYAsyncLayerDisplayTask new];
    task.willDisplay = ^(CALayer * _Nonnull layer) {
        
    };
    task.display = ^(CGContextRef  _Nonnull context, CGSize size, BOOL (^ _Nonnull isCancelled)(void)) {
        if (isCancelled() || self.text.length == 0) {
            return;
        }
        // 在这里进行异步绘制
        [self draw:context size:size];
    };
    task.didDisplay = ^(CALayer * _Nonnull layer, BOOL finished) {
        if (finished) {
            
        } else {
            
        }
    };
    return task;
}

- (void)draw:(CGContextRef)context size:(CGSize)size {
    // 将坐标系上下翻转，因为底层坐标系和 UIKit 坐标系原点位置不同。
    CGContextSetTextMatrix(context, CGAffineTransformIdentity);
    CGContextTranslateCTM(context, 0, size.height); // 原点为左下角
    CGContextScaleCTM(context, 1, -1);
    
    CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
    CGPathAddRect(path, NULL, CGRectMake(0, 0, size.width, size.height));
    
    NSMutableAttributedString *attrStr = [[NSMutableAttributedString alloc]initWithString:self.text];
    [attrStr addAttribute:NSFontAttributeName value:self.font range:NSMakeRange(0, self.text.length)];
    
    CTFramesetterRef framesetter = CTFramesetterCreateWithAttributedString((CFAttributedStringRef)attrStr);
    CTFrameRef frame = CTFramesetterCreateFrame(framesetter, CFRangeMake(0, attrStr.length), path, NULL);
    CTFrameDraw(frame, context);
}
@end
最后编辑于 ：
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
    沈念sama阅读 211,948评论 6赞 492
  • 死咒
    序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,371评论 3赞 385
  • 救了他两次的神仙让他今天三更去死
    文/潘晓璐 我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,490评论 0赞 348
  • 道士缉凶录：失踪的卖姜人
    文/不坏的土叔 我叫张陵，是天一观的道长。 经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？ 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,521评论 1赞 284
  • 港岛之恋（遗憾婚礼）
    正文 为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
    茶点故事阅读 65,627评论 6赞 386
  • 恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
    文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着，像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上，一...
    开封第一讲书人阅读 49,842评论 1赞 290
  • 城市分裂传说
    那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。 笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播，决...
    沈念sama阅读 38,997评论 3赞 408
  • 双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
    文/苍兰香墨 我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
    开封第一讲书人阅读 37,741评论 0赞 268
  • 万荣杀人案实录
    序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
    沈念sama阅读 44,203评论 1赞 303
  • 护林员之死
    正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,534评论 2赞 327
  • 白月光启示录
    正文 我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,673评论 1赞 341
  • 活死人
    序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
    沈念sama阅读 34,339评论 4赞 330
  • 日本核电站爆炸内幕
    正文 年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,955评论 3赞 313
  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,770评论 0赞 21
  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,000评论 1赞 266
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,394评论 2赞 360
  • 代替公主和亲
    正文 我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,562评论 2赞 349