iOS構建流暢的互動介面－－CPU，GPU資源消耗的原因和解決方案

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 CPU資源消耗的原因和解決方案
對象建立
輕量對象代替重量對象
* 不需要響應觸摸事件的控制項：CALayer顯示
* 對象不涉及UI操作，則盡量放到後台線程建立
* 包含有CALayer的控制項只能在主線程建立和操作
* 通過Storyboard 建立視圖對象時，其資源消耗會比直接通過代碼建立對象要大非常多，在效能敏感的介面裡，storyboard不是一個好的技術選擇
* 盡量延遲對象建立的時間，並把對象的建立分散到多個任務中去。
* 對象的複用代價比釋放，建立新對象要小，這類對象應當盡量放到一個緩衝池裡複用
對象調整
* CALayer:CALayer內部並沒有屬性，當調用屬性方法時，它內部是通過運行時resolveInstanceMethod為對象臨時添加一個方法，並把對應屬性值儲存到內部的一個Dictionary裡，同時還會通知delegate，建立動畫等等，非常消耗資源。
* UIView的關於顯示相關的屬性（frame/bound/transform）等實際上都是CALayer屬性對應來的，所以對UIView的這些屬性進行調整時，消耗的資源要遠大於一般的屬性，所以，盡量減少不必要的屬性修改
* 當視圖層次調整時，UIView，CALayer之間會出現很多方法調用與通知，所以，應盡量避免調整視圖層次，添加和移除視圖。
對象銷毀
把對象捕獲到block中，然後扔到後台隊列去隨便發送個訊息以避免編譯器警告，就可以讓對象在後台線程銷毀了。

NSArray *tmp = self.array;self.array = nil;dispatch_async(queue,^{    [tmp class];});

 

布局計算
* 視圖布局的計算是App中最為常見的消耗CPU資源的地方
* 在後台線程提前計算好視圖布局，並且對視圖布局進行緩衝
* 用任何技術對視圖進行布局，最終都會落到對UIView.frame/bounds/center等屬性的調整上 對象調整：非常消耗資源，所以盡量提前計算好布局，在需要時一次性調整好對應屬性，而不要多次，頻繁的計算和調整這些屬性。

Autolayout
不手動調整frame 等屬性，可以用常見的快捷屬性：left/right/top/bottom/width/height，或使用ComponentKit，AsyncDisplayKit等架構

文本渲染
* 所有的常值內容控制項，在底層都是通過CoreText排版，繪製為Bitmap顯示的。
* 常見的文本控制項(UILabel,UITextView)，其排版和繪製都是在主線程進行的，當顯示大量文本時，CPU的壓力會非常大。
* 解決方案：自訂文本控制項，用TextKit或底層的CoreText對文本非同步繪製
* CoreText對象建立好後，能直接擷取文本的寬高資訊，避免了多次計算（調整UILabel大小時算一遍，UILabel繪製時內部再算一遍），CoreText對象佔用記憶體較少，可以緩衝下來供稍後多次渲染。

圖片的解碼
* 用UIImage 或CGImageSource建立圖片時，圖片資料不會立刻解碼。圖片設定到UIImageView或者CALayer.contents中去，並且CALayer被提交到GPU前，CGImage中的資料才會得到解碼。 _發生在主線程，不可避免。_
* 後台線程先把圖片會知道CGBitmapContext中，然後從Bitmap直接建立圖片。

映像的繪製

* 映像繪製：以CG開頭的方法把映像繪製到畫布中，然後從畫布建立圖片並顯示 如：[UIView drawRect:]
* CoreGraphic 方法通常是安全執行緒的，映像的繪製可以放到後台線程進行

- (void)display{    dispatch_async(backgroundQueue,^{        CGContextRef ctx = CGBitmapContextCreate(...);        // draw in context...        CGImageRef img = CGBitmapContextCreateImage(ctx);        CFRelease(ctx);        dispatch_async(mainQueue,^{            layer.contents = img;        });});}

 

 

GPU 資源消耗原因和解決方案
> GPU：接收提交的紋理和頂點描述（三角形），應用變換（transform），混合并渲染，然後輸出到螢幕上。

> 所看到的內容：紋理和形狀（三角形類比的向量圖形）

紋理的渲染
* 所有的Bitmap ，包括圖片，文本，柵格化的內容，最終都要由記憶體提交到顯存，綁定為GPU Texture.
* 提交到顯存的過程，GPU調整和渲染Texture的過程，都要消耗不少GPU資源
* 當在較短時間顯示大量圖片（TableView存在非常多的圖片並且快速滑動時），CPU佔有率很低，GPU佔有非常高，介面仍然會掉幀。
* 盡量減少在短時間內大量圖片的顯示，儘可能將多張圖片合成為一張進行顯示。
* 圖片過大，超過GPU的最大紋理尺寸時，圖片需要先由CPU進行預先處理，這對CPU和GPU都會帶來額外的資源消耗。iPhone4S以上機型，紋理尺寸上限4096*4096

視圖的混合
* 當多個視圖（CALayer）重疊在一起顯示時，GPU會首先把他們混合到一起。如果視圖結構過於複雜，混合的過程也會消耗很多GPU資源。
* 應用應當盡量減少視圖數量和層次，並在不透明的視圖裡標明opaque屬性以避免無用的Alpha通道合成。
* 把多個視圖預先渲染為一張圖片來顯示。

圖形的產生
* CALayer的border,圓角，陰影，遮罩(mask),CASharpLayer的向量圖形顯示，通常會觸發離屏渲染(offscreen rendering)，而離屏渲染通暢發生在GPU中。
* 當一個列表視圖中出現大量圓角的CALayer，並且快速滑動時，可以觀察到GPU資源已經佔滿，而CPU資源消耗很少。介面仍然能正常滑動，但平均幀數會降到很低
* 避免這種情況，可以嘗試開啟CALayer.shouldRasterize（柵格化）屬性，但這會把原本離屏渲染的操作轉嫁到CPU上去。
* 圓角圖片遮擋
* 把需要顯示的圖形在後台線程繪製為圖片，避免使用圓角，陰影，遮罩等屬性。

 

iOS構建流暢的互動介面－－CPU，GPU資源消耗的原因和解決方案