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Texture的异步渲染和布局引擎的怎么用3个W和5个H来说明!

Texture的异步渲染和布局引擎的怎么用3个W和5个H来说明!

前言

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阳光不燥,微风舒适。逛着逛着我又来到掘金。今天想给大家分享 3个W 和 5个H.主要内容是关于Texture的异步渲染和布局引擎。主要从以下这几个方面来讲解:

  • Texture的简介(what)
  • 为什么要使用Texture(why)
  • Texture的作者(who)
  • Node的异步绘制如何实现(How)
  • Node的异步渲染(Runloop任务分发)如何实现(How)
  • Texture的布局引擎(How)
  • Texture的使用能带来什么收益(How Much)

texture简介

Texture原名AsyncDisplayKit是FaceBook开源的一款能够保持界面流畅的框架。建立在UlKit之上,可以保持最复杂的用户界面的流畅和响应。(smooth and responsive)

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Texture整体架构

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  • Node:对UIView和CALayer的抽象
  • Node Containers:node容器,负责加载渲染node
  • Layout Engineer:node布局

Texture节点容器与UIKit

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Texture节点子类与UIKit

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Texture节点子类继承类

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为什么要使用Texture()

  • 布局计算、解码、绘制,异步并发执行
  • Runloop任务分发(异步渲染)
  • 声明式布局系统
  • 图层预合成
  • 深度优化列表性能(智能预加载)

Text:图层预合成

有时一个layer会包含很多sub-layer,而这些sub-layer并不需要响应触摸事件,也不需要进行动画和位置调整。ASDK为此实现一个被称为pre-composing的技术,可以把这些sub-layer合成渲染为一张图片。开发时,ASNode已经替代了UIView和CALayer;直接使用各种Node控件并设置为layer backed后,ASNode甚至可以通过预合成来避免创建内部的UIView和CALayer。

通过这种方式,把一个大的层级,通过一个大的绘制方法绘制到一张图上,性能会获得很大提升。cpu避免了创建UIkit对象的资源消耗,Gpu避免了多张texture合成和渲染的消耗,更少的bitmap也意味更少的内存占用。

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Texture智能预加载

所有节点都持有当前界面状态interfaceState,由ASRangeController控制属性更新,在所有节点容器的内部创建和维护。

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  • Preload:节点还不可见,这时节点收集外部源(API或磁盘数据)
  • Dispiay:节点开始渲染,包括文本的光栅化以及图像解码等
  • Visible:节点可见,在屏幕上至少拥有一个像素

Node的异步绘制如何实现

UIKit的绘制机制图解

CALayer的dispiay方法由系统调用,用来更新layer的内容,如果layer有delegate对象,那么display方法将尝试调用delegate的dispiayLayer:方法来更新layer的内容。如果delegate没有实现displayLayer:方法,则这个方法会创建一个backing store来保存原来的内容,然后调用layer的drawInContext:方法来填充back store。最后以新的backing store替换layer的先前内容达到更新layer的目的。通常UIKit中的CALayer的delegate是UIView对象。

有两种方式来自定义CALayer的内容,一种是直接设置CALayer的contents属性来创建寄宿图:另一种是通过实现CALayer的delegate方法,可以用于直接对CALayer进行操作。

Node异步绘制

image.png ASDispiayNode是整个Texture的基石,也是页面异步绘制的核心,其持有UIView和CALayer两种对象,均由node自己生成并管理。

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_ASDisplayLayer通过重写了CALayer的display方法来自定义CALayer的寄宿图属性。_ASDisplayLayer与ASDisplayNode的关系类似于CALayer与UIView的关系。

Node的异步绘制流程

  • 1.获取node的displayBlock也就是负责根据node的视图层级得到需要显示的内容的绘制任务。
  • 2.生成Node绘制完成后的回调completeBlock
  • 3.根据displayASynchronously属性来判断是否需要异步绘制,如果是异步的,则将displayBlock提交至_ASAsyncTransaction中,否则立即displayBlock。

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Node异步渲染

  • 1.寻找Layer相关的ASAsyncTransaction。
  • 2.将displayBlock和completeBlock添加至ASAsyncTransaction
  • 3.利用ASAsyncTransactionQueue进行调度
  • 4.mainRunloop再开始sleep和exit的时候提交ASAsync Transaction
  • 5.ASAsync Transaction在提交的时候回调completeBlock,完成layer寄宿图的赋值。

底层信号驱动原理

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iOS的显示系统由VSync信号驱动的,VSync信号由硬件时钟生成,每秒钟发出60次。iOS图形服务器收到VS ync信号后,会通过IPC通知到APP内。APP的Runloong在启动会注册对应CFRunloopSource通过mach_port接受传过来的时钟信号通知,随后source的回调会驱动整个APP的动画与显示。

Runloop任务分发->CoreAnimation

CA在Runloop中注册了一个Observer,监听了BeforeWaiting的Exit事件,优先级低于其他Observer。当一个触摸事件到来时,Runloop被唤醒,App中的代码会执行一些操作,比如创建和调整视图层级、设置UIView的frame、修改CALayer的透明度、为视图添加一个动画;这些操作最终会被CALayer捕获,并通过CATransaction提交到一个中间状态去。当上面的所有操作结束后,Runloop即将进入休眠(或者退出)时,关注该事件的Observer都会得到通知。这时CA注册的Observer就会在回调中,把所有的中间状态合并提交到GPU去显示;如果此处有动画,CA会通过CADisplayLink等机制多次触发相关流程。

Runloop任务分发->Texture

Texture在此处模拟了Core Animation的这个机制:所有针对ASNode修改和提交,总有些任务是必须放入主线程执行的。当出现这种任务时,ASNode会把任务用ASAsyncTransaction(Group)封装并提交到一个全局的容器去。Texture也在Runloop中注册了一个Observer,监视的事件和CA一样,但优先级比CA要低。当Runloop进入休眠前、CA处理完事件后,Texture就会执行该loop内提交的所有任务。通过这种机制,Texure可以再合适的机会把异步、并发的操作同步到主线程去,并且能获得不错的性能。

Texture布局引擎

相对于AutoLayout

UIKit AutoLayout在复杂的视图结构中,计算量会呈现指数级增长,Texture的布局方案相对AutoLayout有以下有点:

  • 快:Texture的布局计算和手写frame一样快
  • 异步和并发:布局可以在后台线程上计算
  • 声明式渲染:布局使用不可变的数据结构声明,实现一个layout视角从专注view之间的距离和约束,转变成划分和制定不同view子域的布局规则,抽象层级变高,使得布局代码更容易开发、维护
  • 可缓存:如果布局是不变的,自动在后台预先计算并缓存
  • 可拓展:在不同的类中使用相同的布局会变得很方便

Texture的布局系统

Texture自己定义了一套强大的automatic layout布局系统,这套布局系统基于CSS的Box Model,通过提出LayoutSpec概念,使得我们可以通过声明式的方法来定义布局。

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:一种特殊的layoutTable,与node不同的是,它本质只是内存中的数据结构,用以辅助view的位置计算,绘制时不需要view来占位或者承载子元素。

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Texture布局规则&布局元素

布局规则:充当LayoutElements的容器,通过多个LayoutElemengts之间的关联,完成LayoutElemengts的位置排列,继承自ASLayoutSpec。

布局元素:所有的ASDisplayNode和ASLayoutSpec都遵守协议,可以通过两个Nodes和其他的LayoutSpecs,生成或者组合一个新的LayoutSpecs.协议及LayoutSpecs有一些属性用于创建非常复杂的布局。

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Texture布局示例

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Texture布局调试

在任何ASDisplayNode或ASLayoutSpec上调用-asciiArtString都会返回该对象及其子项的字符图,也可以设置.debugName这样也会包含在字符图中。

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还可以在任何ASLayoutElement,比如Node和LayoutSpec上打印样式对象,调试.size属性。

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Texture所能带来的收益

  • 异步绘制、异步渲染通过Runloop任务分发,优化复杂界面的主线程卡顿现象。
  • 图层预合成、智能预加载机制,对列表进行深度优化,使得体验与性能得到进一步的提升。
  • 声明式布局方式,FlexBox布局特点,给iOS原生开发的布局模式带来一种新的布局思维,很新颖,很有特点。

基本上就是这个样子了,如果对你有小小帮助和启发。就帮我点点免费的赞和关注吧。最后给大家推一波资料吧。

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