离屏渲染

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什么是离屏渲染?

要在显示屏上显示内容,需要一块像素数据存储区域frame buffer,而这也是GPU存储渲染结果的地方。如果有时因为面临一些限制,无法把渲染结果直接写入frame buffer,而是先暂存在另外的内存区域,之后再写入frame buffer,那么这个过程被称之为离屏渲染。

举个例子:如果要绘制一个带有圆角并剪切圆角以外内容的容器,就会触发离屏渲染。我的猜想是

  • 将一个layer的内容裁剪成圆角,可能不存在一次遍历就能完成的方法
  • 容器的子layer因为父容器有圆角,那么也会需要被裁剪,而这时它们还在渲染队列中排队,尚未被组合到一块画布上,自然也无法统一裁剪

此时我们就不得不开辟一块独立于frame buffer的空白内存,先把容器以及其所有子layer依次画好,然后把四个角“剪”成圆形,再把结果画到frame buffer中。这就是GPU的离屏渲染。

提升: 作为“画家”的GPU虽然可以一层一层往画布上进行输出,但是无法在某一层渲染完成之后,再回过头来擦除/改变其中的某个部分——因为在这一层之前的若干层layer像素数据,已经在渲染中被永久覆盖了。这就意味着,对于每一层layer,要么能找到一种通过单次遍历就能完成渲染的算法,要么就不得不另开一块内存,借助这个临时中转区域来完成一些更复杂的、多次的修改/剪裁操作

一.圆角离屏渲染的结论

一般切圆角都是 cornerRadius+masksToBounds

  1. view由三部分组成(background,border,contents)

2.当contents非空时,都会发生离屏渲染(因为 contents = nil 没有需要裁剪处理的内容,所以masksToBounds设置为YES或者NO都没有影响。一旦我们 为contents设置了内容 ,无论是图片、绘制内容、有图像信息的子视图等,再加上圆角+裁剪,就会触发离屏渲染。)

3.关于圆角,iOS 9及之后的系统版本,苹果进行了一些优化:

我们只设置contents或者UIImageViewimage,并加上圆角+裁剪,是不会产生离屏渲染的。但如果加上了背景色、边框或其他有图像内容的图层,还是会产生离屏渲染。

其实这也是可以理解的,因为只有 单层 内容需要添加圆角和裁切,所以可以不需要用到离屏渲染技术。但如果加上了背景色、边框或其他有图像内容的图层,就会产生为 多层 添加圆角和裁切,所以还是会触发离屏渲染

4.我们为UIButton设置一个图片,其实会添加一个UIImageView

UIButton添加圆角和裁剪,则会触发离屏渲染。

如果改为UIButton中的UIImageView添加圆角和裁剪,则 不会触发离屏渲染

二.常见的离屏渲染:

1.圆角

2.shadow

虽然layer本身是一块矩形区域,但是阴影默认是作用在其中”非透明区域“的,而且需要显示在所有layer内容的下方,因此根据画家算法必须被渲染在先。但矛盾在于此时阴影的本体(layer和其子layer)都还没有被组合到一起,怎么可能在第一步就画出只有完成最后一步之后才能知道的形状呢?这样一来又只能另外申请一块内存,把本体内容都先画好,再根据渲染结果的形状,添加阴影到frame buffer,最后把内容画上去(这只是我的猜测,实际情况可能更复杂)。不过如果我们能够预先告诉CoreAnimation(通过shadowPath属性)阴影的几何形状,那么阴影当然可以先被独立渲染出来,不需要依赖layer本体,也就不再需要离屏渲染了。

3.group opacity

其实从名字就可以猜到,alpha并不是分别应用在每一层之上,而是只有到整个layer树画完之后,再统一加上alpha,最后和底下其他layer的像素进行组合。显然也无法通过一次遍历就得到最终结果。将一对蓝色和红色layer叠在一起,然后在父layer上设置opacity=0.5,并复制一份在旁边作对比。左边关闭group opacity,右边保持默认(从iOS7开始,如果没有显式指定,group opacity会默认打开),然后打开offscreen rendering的调试,我们会发现右边的那一组确实是离屏渲染了。

The default value of the property is read from the boolean

 * UIViewGroupOpacity property in the main bundle's Info.plist. If no

 * value is found in the Info.plist the default value is YES

4.mask

我们知道mask是应用在layer和其所有子layer的组合之上的,而且可能带有透明度,那么其实和group opacity的原理类似,不得不在离屏渲染中完成。