iOS构建流畅的交互界面－－CPU，GPU资源消耗的原因和解决方案

 CPU资源消耗的原因和解决方案
对象创建
轻量对象代替重量对象
* 不需要响应触摸事件的控件：CALayer显示
* 对象不涉及UI操作，则尽量放到后台线程创建
* 包含有CALayer的控件只能在主线程创建和操作
* 通过Storyboard 创建视图对象时，其资源消耗会比直接通过代码创建对象要大非常多，在性能敏感的界面里，storyboard不是一个好的技术选择
* 尽量推迟对象创建的时间，并把对象的创建分散到多个任务中去。
* 对象的复用代价比释放，创建新对象要小，这类对象应当尽量放到一个缓存池里复用
对象调整
* CALayer:CALayer内部并没有属性，当调用属性方法时，它内部是通过运行时resolveInstanceMethod为对象临时添加一个方法，并把对应属性值保存到内部的一个Dictionary里，同时还会通知delegate，创建动画等等，非常消耗资源。
* UIView的关于显示相关的属性（frame/bound/transform）等实际上都是CALayer属性映射来的，所以对UIView的这些属性进行调整时，消耗的资源要远大于一般的属性，所以，尽量减少不必要的属性修改
* 当视图层次调整时，UIView，CALayer之间会出现很多方法调用与通知，所以，应尽量避免调整视图层次，添加和移除视图。
对象销毁
把对象捕获到block中，然后扔到后台队列去随便发送个消息以避免编译器警告，就可以让对象在后台线程销毁了。

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

 

布局计算
* 视图布局的计算是App中最为常见的消耗CPU资源的地方
* 在后台线程提前计算好视图布局，并且对视图布局进行缓存
* 用任何技术对视图进行布局，最终都会落到对UIView.frame/bounds/center等属性的调整上 对象调整：非常消耗资源，所以尽量提前计算好布局，在需要时一次性调整好对应属性，而不要多次，频繁的计算和调整这些属性。

Autolayout
不手动调整frame 等属性，可以用常见的快捷属性：left/right/top/bottom/width/height，或使用ComponentKit，AsyncDisplayKit等框架

文本渲染
* 所有的文本内容控件，在底层都是通过CoreText排版，绘制为Bitmap显示的。
* 常见的文本控件(UILabel,UITextView)，其排版和绘制都是在主线程进行的，当显示大量文本时，CPU的压力会非常大。
* 解决方案：自定义文本控件，用TextKit或底层的CoreText对文本异步绘制
* CoreText对象创建好后，能直接获取文本的宽高信息，避免了多次计算（调整UILabel大小时算一遍，UILabel绘制时内部再算一遍），CoreText对象占用内存较少，可以缓存下来供稍后多次渲染。

图片的解码
* 用UIImage 或CGImageSource创建图片时，图片数据不会立刻解码。图片设置到UIImageView或者CALayer.contents中去，并且CALayer被提交到GPU前，CGImage中的数据才会得到解码。 _发生在主线程，不可避免。_
* 后台线程先把图片会知道CGBitmapContext中，然后从Bitmap直接创建图片。

图像的绘制

* 图像绘制：以CG开头的方法把图像绘制到画布中，然后从画布创建图片并显示 如：[UIView drawRect:]
* CoreGraphic 方法通常是线程安全的，图像的绘制可以放到后台线程进行

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

 

 

GPU 资源消耗原因和解决方案
> GPU：接收提交的纹理和顶点描述（三角形），应用变换（transform），混合并渲染，然后输出到屏幕上。

> 所看到的内容：纹理和形状（三角形模拟的矢量图形）

纹理的渲染
* 所有的Bitmap ，包括图片，文本，栅格化的内容，最终都要由内存提交到显存，绑定为GPU Texture.
* 提交到显存的过程，GPU调整和渲染Texture的过程，都要消耗不少GPU资源
* 当在较短时间显示大量图片（TableView存在非常多的图片并且快速滑动时），CPU占有率很低，GPU占有非常高，界面仍然会掉帧。
* 尽量减少在短时间内大量图片的显示，尽可能将多张图片合成为一张进行显示。
* 图片过大，超过GPU的最大纹理尺寸时，图片需要先由CPU进行预处理，这对CPU和GPU都会带来额外的资源消耗。iPhone4S以上机型，纹理尺寸上限4096*4096

视图的混合
* 当多个视图（CALayer）重叠在一起显示时，GPU会首先把他们混合到一起。如果视图结构过于复杂，混合的过程也会消耗很多GPU资源。
* 应用应当尽量减少视图数量和层次，并在不透明的视图里标明opaque属性以避免无用的Alpha通道合成。
* 把多个视图预先渲染为一张图片来显示。

图形的生成
* CALayer的border,圆角，阴影，遮罩(mask),CASharpLayer的矢量图形显示，通常会触发离屏渲染(offscreen rendering)，而离屏渲染通畅发生在GPU中。
* 当一个列表视图中出现大量圆角的CALayer，并且快速滑动时，可以观察到GPU资源已经占满，而CPU资源消耗很少。界面仍然能正常滑动，但平均帧数会降到很低
* 避免这种情况，可以尝试开启CALayer.shouldRasterize（栅格化）属性，但这会把原本离屏渲染的操作转嫁到CPU上去。
* 圆角图片遮挡
* 把需要显示的图形在后台线程绘制为图片，避免使用圆角，阴影，遮罩等属性。