iOS开发系列之性能优化（上）

本篇主要记录一下我对界面优化上的一些探索。关于时间优化的探索将会在中篇里进行介绍。下篇将主要介绍一些耗电优化、安装包瘦身的探索。

### 1、卡顿原理

要了解卡顿原理，需要对帧缓冲区、垂直同步、CPU 和 GPU 几个词进行一下了解，然后综合起来，就可以得到卡顿的答案。本篇我就按照自己的理解来进行描述，如有不当，欢迎指正。

#### 1.1、帧缓冲区

听起来很高大上，其实就是用来存放每一帧画面数据的一个“仓库”，一个仓库只存放一帧画面的数据，iOS 一直是双缓存，就是有两个仓库，存当前帧数据的叫“正式仓库”，存下一帧数据的叫“预备仓库”。

当正式仓库的数据被取走后，两者身份交换，原来的预备仓库转正为正式仓库，原来的正式仓库变成预备仓库。

#### 1.2、垂直同步 (VSync)

就是一个“信号”，通知 app 该开始准备往预备仓库里存放数据了，系统过一会就要来取，这个时间大概是16毫秒。

#### 1.3、CPU (中央处理器)

主要的工作有：正式对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制。我们可以理解为负责包裹内部的处理工作，简称“打包”。

#### 1.4、GPU (图形处理器)

主要的工作有：将 CPU 计算好的内容进行变换、合成、渲染等处理，然后将渲染结果提交到帧缓冲区。我们可以理解为，对 CPU 给过来的包裹进行分类、排列等操作后，存放到仓库里去，简称“入库”。

#### 1.5、卡顿原理

当收到系统发过来的 VSync “信号”后，CPU 就开始对这一帧画面的数据进行“打包”，然后交给 GPU 进行“入库”操作，存入到“预备仓库”中。

16毫秒后，预备仓库转正，系统开始读取仓库里的数据，如果这个时候，仓库中的数据还没有准备好，那么系统就会大发雷霆，放弃读取仓库中的数据。

那么这个时候，因为系统的宁缺毋滥，导致了显示器上显示的还是上一帧画面，就造成了卡顿的效果。

### 2、性能优化

作为软件开发工程师的我们，既不能延长16毫秒的处理时间，也不能改变系统的脾气，那我们能做的就是尽量在这个时间内完成数据的准备。要么“打包”快一点，要么“入库”快一点，也就是针对 CPU 和 GPU 的工作进行优化，这就是性能优化的工作了。

#### 2.1、CPU 工作之正式对象的创建和销毁

- UITableViewCell 和 UICollectionViewCell 的复用，可以减少 cell 的创建操作；

- 尽量使用轻量级的对象，可以减少对象的创建时间，比如在不需要事件处理的场景里，使用CALayer 比 UIView 会更加合适；

- 表情键盘使用 UICollectionViewCell 代替 UIButton，可以减少对象的创建操作；

- 对象不涉及UI操作，放到后台线程创建；

- 性能敏感的界面，storyborad的资源消耗>代码创建；

- 推迟对象创建的时间，对象放到多个任务中，比如懒加载；

#### 2.2、CPU 工作之对象属性的调整

- UIView 有一个 CALyer 的属性，UIView 负责事件的处理，CALyer 负责图层的绘制和显示。需要注意的是，CALyer本身是没有属性的，所以当改变 UIView 的显示相关的属性如 frame、bounds 和 transform 的时候，会消耗较多的资源，所以减少对这些属性的一些不必要修改，能减小 CPU 的压力；

#### 2.3、CPU 工作之布局计算

- UITableViewCell 高度提前计算并存储，要用的时候直接读取；

- frame 计算好，较少不必要的修改；

- Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源；

#### 2.4、CPU 工作之文本的计算和排版

- 普通文本可以在子线程用 [NSAttributedString boundingRectWithSize:options:context:] 来计算文本宽高，用 -[NSAttributedString drawWithRect:options:context:] 来绘制文本；

- CoreText 对象占用内存较少，当显示大量文本时，可以用 CoreText 对文本异步绘制；

#### 2.5、CPU 工作之图片的格式转换和解码

- 在后台线程先把图片绘制到 CGBitmapContext 中，然后从 Bitmap 直接创建图片；

#### 2.6、CPU 工作之图像的绘制

- UITableViewCell 滑动减速的时候才加载图片，可以参考这个[demo](https://github.com/johnil/VVeboTableViewDemo)；

- 加载图片时，imageNamed 方法默认加载图片成功后会内存中缓存图片，下次读取会很快；imageWithContentsOfFile 方法不会缓存图片，大图片可以使用该方法；

#### 2.7、GPU 工作之渲染

- 尽量不要让图片和视图的大小超过 GPU 纹理尺寸上限：4096×4096，不然图片还需要经过 CPU 的处理；

- 尽量减少视图数量和层次，并设置视图为不透明，UIView 的不透明属性 (opaque) 默认为 YES，一般设置背景颜色即可；CALayer 的不透明属性 (opaque) 默认为 NO，需要设置为 YES；

- CALayer 的 border、圆角、阴影、遮罩，通常会触发离屏渲染，尽量少用，圆角属性可以使用 CoreGraphics 绘制或使用圆角图片代替，关于离屏渲染的知识，具体可以参考这篇文章：[iOS 图形性能优化](http://www.cocoachina.com/cms/wap.php?action=article&id=25543);

- 图片的 size 最好刚好跟 UIImageView 的 size 保持一致，这涉及到像素对齐的知识，也可以在上面这篇文章中详细了解；

最后郑重声明，本篇里只是记录一下我的个人理解和代码实践，资料大量参考了这篇文章：[iOS 保持界面流畅的技巧](https://blog.ibireme.com/2015/11/12/smooth_user_interfaces_for_ios/)，作者是写出了 YYKit 框架的大佬，想要深入学习的朋友请移步。

本篇的界面优化就记录到这里，后面会持续更新，欢迎指正。