iOS中基于CADisplayLink的FPS指示器详解
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前言
之前在开发中有使用到计时器NSTimer，后来了解到iOS中不同的计时方法，其中就包括了CADisplayLink。基于CADisplayLink以屏幕刷新频率同步绘图的特性，尝试根据这点去实现一个可以观察屏幕当前帧数的指示器。
结论在前
根据CADisplayLink所实现的FPS指示器在实际生产场景下只有指导意义，不能代表真实的FPS，具体原因见下文。
什么是CADisplayLink
CADisplayLink是CoreAnimation提供的另一个类似于NSTimer的类，它总是在屏幕完成一次更新之前启动，它的接口设计的和NSTimer很类似，所以它实际上就是一个内置实现的替代，但是和timeInterval以秒为单位不同，CADisplayLink有一个整型的frameInterval属性，指定了间隔多少帧之后才执行。默认值是1，意味着每次屏幕更新之前都会执行一次。但是如果动画的代码执行起来超过了六十分之一秒，你可以指定frameInterval为2，就是说动画每隔一帧执行一次（一秒钟30帧）或者3，也就是一秒钟20次，等等。
可以在这个链接中关于CADisplayLink的部分查看更多关于CADisplayLink的用法
一、初步尝试
思路：既然CADisplayLink可以以屏幕刷新的频率调用指定selector，而且iOS系统中正常的屏幕刷新率为60Hz（60次每秒），那只要在这个方法里面统计每秒这个方法执行的次数，通过次数/时间就可以得出当前屏幕的刷新率了。
二话不说这代码我先码为敬。
- (void)setupDisplayLink {
//创建CADisplayLink，并添加到当前run loop的NSRunLoopCommonModes
_displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(linkTicks:)];
[_displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
}
- (void)linkTicks:(CADisplayLink *)link
{
//执行次数
_scheduleTimes ++;
//当前时间戳
if(_timestamp == 0){
_timestamp = link.timestamp;
}
CFTimeInterval timePassed = link.timestamp - _timestamp;
if(timePassed >= 1.f)
//fps
CGFloat fps = _scheduleTimes/timePassed;
printf("fps:%.1f, timePassed:%f\n", fps, timePassed);
//reset
_timestamp = link.timestamp;
_scheduleTimes = 0;
}
}
上述代码实现了一个简单地FPS指示器，每秒统计linkTicks方法的执行次数打印出对应的FPS。
fps:60.0, timePassed:1.015984
fps:60.0, timePassed:1.000630
fps:60.0, timePassed:1.000022
fps:60.0, timePassed:1.016638
打印结果没什么问题，好的，马上将这个类添加到以前一个在模拟器上运行很卡的Demo中验证一下，在模拟器中运行后台打印结果如下：
小结：不错，能统计到帧数的变化，这个FPS指示器也就完成了。
等等！
二、真机测试
我们还要对这个FPS指示器做更多的事情，例如在真机上测试一下。
模拟器运行在你的Mac上，然而Mac上的CPU往往比iOS设备要快。相反，Mac上的GPU和iOS设备的完全不一样，模拟器不得已要在软件层面（CPU）模拟设备的GPU，这意味着GPU相关的操作在模拟器上运行的更慢，尤其是使用CAEAGLLayer来写一些OpenGL的代码时候。
这是iOS-Core-Animation-Advanced-Techniques一书中的第12节的一段话，关于动画、帧率等我们需要在真实的设备上来验证我们的代码。
二话不说我马上在真机上把这个Demo运行起来，为了能更直观的观察FPS，我将FPS显示在了屏幕上，另外运行的设备是一台运行iOS9的iPod Touch5，性能与iPhone4s差不多。
从GIF上可能不能直观的看出来，但是就本人的感受来看，除了在切换图片时有一点卡顿，其他时候都感觉挺流畅的，而且重复加载过的图片之后再加载，就不会再造成卡顿了。
在Instrument上测量的结果也是大致相同。
小结：在真机和模拟器上动画的表现确实不一样（模拟器卡，真机流畅），到此为止我们的FPS指示器仍然能正确反应屏幕的FPS。
三、极端情况
但是上面的Demo仍然不够极端，所以我们来看下面的这个Demo：在一个普通的列表里面，我们准备了1000条数据，每条数据包含了一张图片（头像）和一段文本（名字），用于在列表的Cell里面显示。每张图片都设置了圆角，且图片与文本都设置了阴影。具体代码如下：
@implementation DemoViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//1000条记录，每条记录包含一个名字和一个头像
NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
for (int i = 0; i< 1000; i++) {
[array addObject:@{@"name": [self randomName], @"image": [self randomAvatar]}];
}
self.items = array;
[self.tableView registerClass:[UITableViewCell class] forCellReuseIdentifier:@"Cell"];
}
#pragma mark - UITableViewDataSource
- (NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section {
return [self.items count];
}
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
UITableViewCell *cell = [self.tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:@"Cell" forIndexPath:indexPath];
NSDictionary *item = self.items[indexPath.row];
NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:item[@"image"] ofType:@"png"];
//name and image
cell.imageView.image = [UIImage imageWithContentsOfFile:filePath];
cell.textLabel.text = item[@"name"];
//image shadow
cell.imageView.layer.shadowOffset = CGSizeMake(0, 5);
cell.imageView.layer.shadowOpacity = 1;
cell.imageView.layer.cornerRadius = 5.0f;
cell.imageView.layer.masksToBounds = YES;
//text shadow
cell.textLabel.backgroundColor = [UIColor clearColor];
cell.textLabel.layer.shadowOffset = CGSizeMake(0, 2);
cell.textLabel.layer.shadowOpacity = 1;
return cell;
}
- (NSString *)randomName {
NSArray *first = @[@"Alice",@"Bob",@"Bill"];
NSArray *last = @[@"Appleseed",@"Bandicoot",@"Caravan"];
NSUInteger index1 = (rand()/(double)INT_MAX) * [first count];
NSUInteger index2 = (