Instruments性能优化-Core Animation

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当App发展到一定的规模。性能优化就成为不可缺少的一点。可是非常多人，又对性能优化非常陌生，毕竟寻常大多时间都在写业务逻辑，非常少关注这个。近期在优化自己的项目。也收集了非常多资料，这里先浅谈一下使用Instruments中CoreAnimation优化收获的经验以及总结，这是第一篇，兴许会更新Timer Profiler,Leaks等其它优化工具的详细使用方法。

准备工作

在性能优化中一个最具參考价值的属性是FPS:全称Frames Per Second,事实上就是屏幕刷新率，苹果的iphone推荐的刷新率是60Hz，也就是说GPU每秒钟刷新屏幕60次，这每刷新一次就是一帧frame，FPS也就是每秒钟刷新多少帧画面。精巧不变的页面FPS值是0，这个值是没有參考意义的。仅仅有当页面在运行动画或者滑动的时候。FPS值才具有參考价值。FPS值的大小体现了页面的流畅程度高低。当低于45的时候卡顿会比較明显。

注意点：

（1）使用真机调试。

（2）最好使用release包測试（release是公布版本号。苹果会在release包中做非常多优化工作，因此用release包測试出来的性能才是最真实的）。

启动程序点击XCode选择左上角-XCode->Open Developer Tool ->Instruments，打开Instruments再选择CoreAnimation：



打开CoreAnimation

imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240" alt="CoreAnimation调试界面" title="">

CoreAnimation调试界面

图中1是FPS值。

图中2是不同纬度的调试选项（以下会逐个介绍）。

Color Blended Layers (图层混合)

这个选项是检測哪里发生了图层混合，先介绍一下什么是图层混合？非常多情况下，界面都是会出现多个UI控件叠加的情况，假设有透明或者半透明的控件。那么GPU会去计算这些这些layer终于的显示的颜色，也就是我们肉眼所示效果。比如一个上层Veiw颜色是绿色RGB(0,255,0)，下层又放了一个View颜色是红色RGB(0,0,255)，透明度是50%。那么终于显示到我们眼前的颜色是蓝色RGB(0,127.5,127.5)。

这个计算过程会消耗一定的GPU资源损耗性能。假设我们把上层的绿色View改为不透明， 那么GPU就不用耗费资源计算，直接显示绿色。

混合颜色计算公式：

R(C)=alpha*R(B)+(1-alpha)*R(A)    R(x)、G(x)、B(x)分别指颜色x的RGB分量

假设出现图层混合了。打开Color Blended Layers选项，那块区域会显示红色，所以我们调试的目的就是将红色区域消减的越少越好。

那么怎样降低红色区域的出现呢？仅仅要设置控件不透明就可以。

（1）设置opaque 属性为true。

（2）给View设置一个不透明的颜色。没有特殊须要设置白色就可以。

假设你在lldb中po打印某个控件，你会发现打印出来的数据中。控件的opaque都是true。由于控件这个属性的默认值都是true，所以第一种方法能够直接忽略掉。

使用第二种方法你会发现之前红色的都消除掉了。



设置不透明之前



设置不透明之后

label.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
label.layer.masksToBounds = YES;

到这里你可能奇怪。设置label的背景色第一行不就够了么。为什么还有第二行？这是由于假设label的内容是中文。label实际渲染区域要大于label的size，最外层多了一个sublayer，假设不设置第二行label的边缘外层灰出现图层混合的红色，因此须要在label内容是中文的情况下加第二句。单独使用label.layer.masksToBounds = YES是不会发生离屏渲染，下文会讲离屏渲染。

注意点：UIImageView控件比較特殊。不仅须要自身这个容器是不透明的，而且imageView包括的内容图片也必须是不透明的，假设你自己的图片出现了图层混合红色，先检查是不是自己的代码有问题，假设确认代码没问题。就是图片自身的问题。能够联系你们的UI眉眉～

Color Hits Green and Misses Red（光栅化）

这个选项主要是检測我们是是否正确使用layer的shouldRasterize属性。shouldRasterize = YES开启光栅化。

什么是光栅化？光栅化是将一个layer预先渲染成位图(bitmap)，再增加到缓存中，成功被缓存的layer会标注为绿色,没有成功缓存的会标注为红色。正确使用光栅化能够得到一定程度的性能提升。

适用情况：一般在图像内容不变的情况下才使用光栅化，比如设置阴影耗费资源比較多的静态内容，假设使用光栅化对性能的提升有一定帮助。

非适用情况：假设内容会经常变动,这个时候不要开启,否则会造成性能的浪费。比如我们在使用tableViewCell中，一般不要用光栅化，由于tableViewCell的绘制非常频繁。内容在不断的变化。假设使用了光栅化，会造成大量的离屏渲染降低性能。

假设你在一个界面中使用了光栅化，刚进去这个页面的所有使用了光栅化的控件layer都会是红色。由于还没有缓存成功。假设上下滑动你会发现，layer变成了绿色。

可是假设你滑动幅度较大会发现，新出现的控件会是红色然后变成绿色，由于刚開始这些控件的layer还没有缓存。

注意点：

（1）系统给光栅化缓存分配了一个固定的大小。因此不能过度使用，假设超出了缓存也会造成离屏渲染。

（2）缓存的时间为100ms。因此假设在100ms内没有使用缓存的对象，则会从缓存中清除。

Color Copied Images（图片颜色格式）

Shows images that are copied by Core Animation in blue苹果官方凝视被拷贝给CPU进行转化的图片显示为绿色。那么这句话怎么理解呢？假设GPU不支持当前图片的颜色格式。那么就会将图片交给CPU预先进行格式转化，而且这张图片标记为蓝色。

那么GPU支持什么格式呢？苹果的GPU仅仅解析32bit的颜色格式。假设使用Color Copied Images去调试发现是蓝色，这个时候你也能够去找你们的UI眉眉了～

知识扩展：32bit指的是图片颜色深度。用“位”来表示，用来表示显示颜色数量，比如一个图片支持256种颜色。那么就须要256个不同的值来表示不同的颜色，也就是从0到255，二进制表示就是从00000000到11111111。一共须要8位二进制数。所以颜色深度是8。

通常32bit色彩中使用三个8bit分别表示R红G绿B蓝,另一个8bit经常使用来表示透明度（Alpha）。

Color Non-Standard Surface Formats (不标准的表面颜色格式)

这个调试选项没有一篇博文讲过，都是直接略过，我也尝试非常多途径去找这个选项究竟是什么作用，然而苹果开发文档以及stack overflow都没有对这个有所解释。自己真机调试尝试了非常多发现有个规律，就是打开这个选项。某些Label和Button的背景颜色都会出现银白色。可是不是必先现的。有些Label和Button依旧正常颜色背景。

其它ImageView等控件是不会出现银白色的背景颜色，猜想是不是和文本Text的设置有关系。假设您对这个有所了解。欢迎讨论。

Color Immediately（颜色刷新频率）

当运行颜色刷新的时候移除10ms的延迟。由于可能在特定情况下你不须要这些延迟，所以使用此选项加快颜色刷新的频率。只是一般这个调试选项我们是用不到的。

Color Misaligned Images(图片大小)

这个选项能够帮助我们查看图片大小是否正确显示。假设image size和imageView size不匹配，image会出现黄色。要尽可能的降低黄色的出现，由于image size与imageView size不匹配，会消耗资源压缩图片。

下图中的image实际size（81，110）。顶部image正常，底部image出现黄色由于放在了一个size x 2的imageView容器中。

Color Offscreen-Rendered Yellow（离屏渲染）

离屏渲染Off-Screen Rendering 指的是GPU在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作。还有第二种屏幕渲染方式-当前屏幕渲染On-Screen Rendering ，指的是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区中进行。

离屏渲染会先在屏幕外创建新缓冲区，离屏渲染结束后。再从离屏切到当前屏幕， 把离屏的渲染结果显示到当前屏幕上，这个上下文切换的过程是非常消耗性能的。实际开发中尽可能避免离屏渲染。

触发离屏渲染Offscreen rendering的行为：

（1）drawRect:方法

（2）layer.shadow

（3）layer.allowsGroupOpacity or layer.allowsEdgeAntialiasing

（4）layer.shouldRasterize

（5）layer.mask

（6）layer.masksToBounds && layer.cornerRadius

这里有须要注意的是第三条layer.shouldRasterize 。事实上就是我们本文讲的第三个选项光栅化，光栅化会触发离屏渲染。因此光栅化慎用。

第六条设置圆角会触发离屏渲染。假设在某个页面大量使用了圆角，会非常消耗性能造成FPS急剧下降。设置圆角触发离屏渲染要同一时候满足以下两个条件:

layer.masksToBounds = YES;
layer.cornerRadius = 5;

下图是给一个label设置了圆角，触发离屏渲染：

imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240" alt="离屏渲染效果图.jpg" title="">为了尽可能避免触发离屏渲染。我们能够换其它手段来实现必要的功能：

（1）阴影绘制shadow:使用ShadowPath来替代shadowOffset等属性的设置

imageViewLayer.shadowPath = CGPathCreateWithRect(imageRect, NULL);

（2）利用GraphicsContex生成一张带圆角的图片或者view，这里不写详细实现过程，须要的能够度娘Copy，非常多现成的代码。

Color Compositing Fast-Path Blue (高速路径)

Places a blue overlay over content that is detached from the compositor.标记由硬件绘制的路径为蓝色，蓝色越多越好，能够对直接使用OpenGL绘制的图层进行高亮。没有对OpenGL有过多的研究，所以这里没办法给出demo。大家仅仅须要记住蓝色越多越好就ok。

Flash Updated Regions (重绘区域)

Colors regions on your iOS device in yellow when those regions are updated by the graphics processor.这个选项会对重绘的内容高亮成黄色,重绘就是指使用Core Graphics绘制，绘制会损耗一定的性能。因此重绘区域应该越小越好。

下图是用真机进入原生地图开启Flash Updated Regions 调试的效果图，非常可惜截屏不能截到黄色的区域，因此我用红框圈起来，一共两处。坐上角的是在不停的刷新页面。右下角是在不停的刷新当前位置，因此都是使用Core Graphics重绘刷新的一种场景。而且你能够发现黄色区域非常小，区域越小性能越好。

imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240" alt="Flash Updated Regions开启地图效果图" title="">好了，花了几天的精力终于写完了～对Core Animation的所有调试选项也都解说了，假设你能在项目中合理使用。对App的性能提升一定不可小觑。当然这是针对试图的调试方式，功能代码的设计是否合理也是影响性能非常重要的一方面。

本人才疏学浅。如有疏漏敬请评论指正，一块学习进步。假设您对认为对您有帮助欢迎点个赞哈～谢谢。

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