利用预渲染加速iOS设备的图像显示

最近在做一个UITableView的例子，发现滚动时的性能还不错。但来回滚动时，第一次显示的图像不如再次显示的图像流畅，出现前会有稍许的停顿感。
于是我猜想显示过的图像肯定是被缓存起来了，查了下文档后发现果然如此。
后来在《Improving Image Drawing Performance on iOS》一文中找到了一些提示：原来在显示图像时，解压和重采样会消耗很多CPU时间；而如果预先在一个bitmap context里画出图像，再缓存这个图像，就能省去这些繁重的工作了。

接着我就写了个例子程序来验证：

//  ImageView.h#import <UIKit/UIKit.h>@interface ImageView : UIView {    UIImage *image;}@property (retain, nonatomic) UIImage *image;@end

//  ImageView.m#include <mach/mach_time.h>#import "ImageView.h"@implementation ImageView#define LABEL_TAG 1static const CGRect imageRect = {{0, 0}, {100, 100}};static const CGPoint imagePoint = {0, 0};@synthesize image;- (void)awakeFromNib {    if (!self.image) {        self.image = [UIImage imageNamed:@"random.jpg"];    }}- (void)drawRect:(CGRect)rect {    if (CGRectEqualToRect(rect, imageRect)) {        uint64_t start = mach_absolute_time();        [image drawAtPoint:imagePoint];        uint64_t drawTime = mach_absolute_time() - start;                NSString *text = [[NSString alloc] initWithFormat:@"%lld", drawTime];        UILabel *label = (UILabel *)[self viewWithTag:LABEL_TAG];        label.text = text;        [text release];    }}- (void)dealloc {    [super dealloc];    [image release];}@end

控制器的代码我就不列出了，就是点按钮时，更新view（调用[self.view setNeedsDisplayInRect:imageRect]），画出一张图，并在label中显示消耗的时间。
值得一提的是，在模拟器上可以直接用clock()函数获得微秒级的精度，但iOS设备上精度为10毫秒。于是我找到了mach_absolute_time()，它在Mac和iOS设备上都有纳秒级的精度。

测试用的是一张200x200像素的JPEG图像，命名时加了@2x，在iPhone 4上第一次显示时花了约300微秒，再次显示约65微秒。

接下来就是见证奇迹的时刻了，把这段代码加入程序：

static const CGSize imageSize = {100, 100};- (void)awakeFromNib {    if (!self.image) {        self.image = [UIImage imageNamed:@"random.jpg"];        if (NULL != UIGraphicsBeginImageContextWithOptions)            UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(imageSize, YES, 0);        else            UIGraphicsBeginImageContext(imageSize);        [image drawInRect:imageRect];        self.image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();        UIGraphicsEndImageContext();    }}

这里需要判断一下UIGraphicsBeginImageContextWithOptions是否为NULL，因为它是iOS 4.0才加入的。
由于JPEG图像是不透明的，所以第二个参数就设为YES。
第三个参数是缩放比例，iPhone 4是2.0，其他是1.0。虽然这里可以用[UIScreen mainScreen].scale来获取，但实际上设为0后，系统就会自动设置正确的比例了。
值得一提的是，图像本身也有缩放比例，普通的图像是1.0（除了UIImage imageNamed:外，大部分API都只能获得这种图像，而且缩放比例是不可更改的），高清图像是2.0。图像的点和屏幕的像素就是依靠2者的缩放比例来计算的，例如普通图像在视网膜显示屏上是1:4，而高清图像在视网膜显示屏上则是1:1。

接下来的drawInRect:把图像画到了当前的image context里，这时就完成了解压缩和重采样的工作了。然后再从image context里获取新的image，这个image的缩放比例也能正确地和设备匹配。

再点下按钮，发现时间已经缩短到12微秒左右了，之后的画图稳定在15微秒左右。

还能更快吗？让我们来试试Core Graphics。
先定义一个全局的CGImageRef变量：

static CGImageRef imageRef;

再在awakeFromNib中设置一下它的值：

imageRef = self.image.CGImage;

最后在drawRect:中绘制：

CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();CGContextDrawImage(context, imageRect, imageRef);

搞定运行一下，发现时间增加到33微秒左右了，而且图像还上下颠倒了⋯

这个原因是UIKit和Core Graphics的坐标系y轴是相反的，于是加上2行代码来修正：

CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();CGContextTranslateCTM(context, 0, 100);CGContextScaleCTM(context, 1, -1);CGContextDrawImage(context, imageRect, imageRef);

这下图像终于正常显示了，时间缩短到了14微秒左右，成效不大，看来直接用-drawAtPoint:和-drawInRect:也足够好了。

当然，这个例子正确的做法是用viewDidLoad或loadView，不过我懒得列出控制器代码，所以就放awakeFromNib里了。