ios 性能优化

核心动画在设计的时候就考虑了性能。

它首先是层级别的呈现，并且设计运行在小型的设备上（iphone和itouch），这些设备内存有限，并且cpu和gpu不如桌面电脑上的强大，核心动画是被设计的比较高效的，但是并不意味着你就可以在代码中随便用。

任何复杂的系统都会考虑性能的问题。幸运的是核心动画在处理复杂动画时，已经帮你处理的很多性能问题，你也需要改善一下代

码让基于核心动画的应用程序具有更好的性能提升。

这一章展示给你的是，如何来充分利用核心动画。

本章的开始会有一些指南。这些都是你应该记住的，当你做核心动画的程序时，你应该通过这些指南精炼你的代码。然后你会了解

到如何平衡GPU，怎么用多线程的动画，并且使用CATiledLayer呈现大的图像给用户，使你的应用程序不至于图像太大而陷入困

境。

硬件加速

核心动画的一个重要的好处就是它利用了mac的硬件的优点。

先前，开发者需要在应用上做动画时，动画产生需要在CPU上，并且会耗掉cpu的循环，这样就会使程序慢。制作用户界面动画会消

耗大量的时间，通常还要涉及到OpenGL或其他的一些技术与图形处理单元（GPU）的工作。使用核心动画，你会能够自由的使用

硬件加速。你仅仅需要做的就是定义一个动画，开启它，让它运行。你不必担心装载到GPU中，因为核心动画都帮你自动处理了。

当您在设计用户界面时，要牢记。那些你认为是一个复杂的动画，但是放到GPU上执行可能微不足道。 GPU是专门来做屏幕上矩形

的移动，三维空间转化等。只有当GPU的限制产生时，我们开始看到性能下降。

最小原则

下面的段落所呈现的原则，都是你需要在做核心动画时，需要牢记的规则。

避免幕后渲染

不管你是在桌面应用程序还是在touch设备上，你需要限制你的绘制，仅仅当这些区域对于用户可见时再绘制。幸运的是，-

drawRect:方法只有当矩形区域为脏时，才会传递过来，因此你可以精确的控制每个循环的绘画次数。

限制滤镜和阴影

滤镜和阴影需要耗费大量的时间来计算和渲染在核心动画上。因而，建议尽量保持小并且有可能的话，避免上述的情况。

这有一些技巧：

尤其是滤镜的情况，它可能要渲染一个静态的，临时的图像。在动画假设被渲染时，这个静态的图像可能被使用来代替需要动画渲

染的层。当动画完成时，渲染的层就被交换到了后面。虽然这不能被应用到所有的情况，这也会产生性能的优化。这些动作可以通

过在最上层调用-drawInContext来创建这个用来交换的静态图片。

阴影也是代价很高的。

因为他们属性部分透明的层，它需要大量的计算，来决定每个像素，因为每个像素都需要计算，直到有不透明的层遇到。

如果阴影重叠的话，就增加了消耗。考虑限制只有最外层的阴影，并允许内层不产生任何阴影。参见“最小alpha混合”在本章的后

面。

明智的使用变换

转换提供了一个很好的方式，给用户一个视觉感受，应用程序怎么改变并且变成了什么样。从窗口滑出或者滑入的方式，给用户了

一个明显的视觉感触。然而例如要转换滤镜和阴影话，这是对性能的一个很大考验。

因而，在设计应用程序时，你应该考虑在可视层中有多少转换或者它们应该转换多快。

避免嵌套转换

作为核心动画的强大之处，可以彼此同时转换多个层。例如，你可以在一些层中转换层中所有z轴。然而，要注意到这些转换都是实

时执行的，没有缓存。因而，当你移动或者让层做动画时，这个层有了很多层的转换，每个转换都需要动画重新计算它们的帧。

为了增加性能，避免使用多层级的转换，当动画运行时。

限制透明度的混合

前面讨论了嵌套转换，透明度混合也是实时计算的。当一个层是部分透明时，透明部分的动画就要在动画帧中重新计算。记住这

些，当动画层中有透明时，尽量减少计算。滑动层之后的层是透明的会导致极大的性能消耗。

幸运的是，有个方法可以找到那个层有透明度混合，从而移除它。对于iphone这种有限的资源它是非常有用的。来核对透明度混

合，启动iphone下的应用程序，使用instruments。在里面增加核心动画instrument。

当你的应用程序在iphone上运行时并且你也附带instrument到程序上，那么转换到核心动画的instruments上。

只要运行，你立马就可以看到效果。整个iphone程序被分成红色和绿色。事实上，这里没用应用程序运行，你可以看到iphone主屏

幕的效果。

当可用时，不同的颜色混合就会展示不同的颜色，因此你能快速的定位到应用程序那些有问题。绿色罩住的区域是没有颜色混合

的，而红色的是有的。目标就是来减少红色区域。例如，在TransparentCocoaTouch应用程序中，你可以看到所有的UILabel对象都

有一个透明背景。

当你检查你的代码时，你就会看到那些区域是有问题的。这里看-initWithFrame:reuseIdentifier:中的CustomTableViewCell对象，问

题就在这里。

-(id)initWithFrame:(CGRect)frame reuseIdentifier:(NSString*)ident {  if (!(self = [superinitWithFrame:frame reuseIdentifier:ident])) return nil;  UIView *contentView = [self contentView];  imageView = [[UIImageViewalloc] initWithFrame:CGRectMake(5, 5, 64, 64)];  [imageView setContentMode:UIViewContentModeScaleAspectFit];  [contentView addSubview:imageView];  [imageView release];  titleLabel = [[UILabel alloc] initWithFrame:CGRectZero];  [titleLabel setFont:[UIFontboldSystemFontOfSize:14.0f]];  [titleLabel setBackgroundColor:[UIColor clearColor]];  [contentView addSubview:titleLabel];  [titleLabel release];  descriptionLabel = [[UILabelalloc] initWithFrame:CGRectZero];  [descriptionLabel setNumberOfLines:0];  [descriptionLabel setFont:[UIFont systemFontOfSize:6.0f]];  [descriptionLabel setBackgroundColor:[UIColor clearColor]];  [contentView addSubview:descriptionLabel];  [descriptionLabel release];  [[NSNotificationCenterdefaultCenter] addObserver:self selector:@selector(imageUpdated:)      name:kImageDownloadComplete  object:nil];  return self; }  

就像你看到的，UILabel对象，titleLabel和descriptionLabel，两个的背景颜色都是被设定为[UIColor clearColor]，引起了颜色混合的

发生。为了纠正这些，改变UIColor和整个UITableViewCell的背景颜色一样。这就减少了透明度的混合，提高了性能。

- (id)initWithFrame:(CGRect)framereuseIdentifier:(NSString*)ident {  if (!(self = [superinitWithFrame:frame reuseIdentifier:ident])) return nil;  UIView *contentView = [self contentView]; imageView = [[UIImageViewalloc] initWithFrame:CGRectMake(5, 5, 64, 64)];  [imageView setContentMode:UIViewContentModeScaleAspectFit];  [contentView addSubview:imageView];  [imageView release];  titleLabel = [[UILabel alloc] initWithFrame:CGRectZero];  [titleLabel setFont:[UIFontboldSystemFontOfSize:14.0f]];  [titleLabel setBackgroundColor:[UIColor whiteColor]];  [contentViewa ddSubview:titleLabel];  [titleLabel release];  descriptionLabel = [[UILabelalloc] initWithFrame:CGRectZero];  [descriptionLabel setNumberOfLines:0];  [descriptionLabel setFont:[UIFont systemFontOfSize:6.0f]];  [descriptionLabel setBackgroundColor:[UIColor whiteColor]];  [contentView addSubview:descriptionLabel];  [descriptionLabel release];  [[NSNotificationCenterdefaultCenter] addObserver:self selector:@selector(imageUpdated:)         name:kImageDownloadComplete      object:nil];  return self; }  

平铺层

核心动画有一个强大的功能，使您可以快速查看应用程序的详细图像。CATileLayer是被设计成来展示大图像，但是不用把整个图像

导入到内存中，因而引起了性能的提升。

为了演示CATiledLayer这个有用的特征，打开TiledLayers示例应用程序。在这个应用程序中一个很大的图像(6064*4128)是被导入并

且还具有放大缩小的能力。正常情况下，一个很大的图像是被导入到内存中，这样会引起性能问题。然而，通过导入图像到

CATiledLayer中，核心动画来控制所有的内存问题。核心动画会装载图像需要展示的一部分而非整个图像。你需要配置的就是在

CATileLayer上给它一些细节的东西，就是根据尺寸来指定缩放的等级。

在TiledLayer应用程序中，一个简单的CATileLayer是在主窗口中初始化并且分配了一个NSSegmentedControl来管理缩放等级。

当界面是被设计时，构造CATiledLayer在-awakfromNib方法中。

- (void)awakeFromNib {  NSString *imagePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@”BigSpaceImage” ofType:@”png”];  NSData *data = [NSDatadataWithContentsOfFile:imagePath];  image = [[CIImageimageWithData:data] retain];  tiledLayer = [CATiledLayer layer];  [tiledLayer setBounds:CGRectMake(0, 0, 6064, 4128)];  float midX =NSMidX(NSRectFromCGRect([[view layer] frame]));  float midY =NSMidY(NSRectFromCGRect([[view layer] frame]));  [tiledLayer setPosition:CGPointMake(midX, midY)];  [tiledLayer setLevelsOfDetail:4]; // number of levels [tiledLayersetTileSize:CGSizeMake(256, 256)];  [tiledLayer setDelegate:self];  [[view layer] addSublayer:tiledLayer]; }  

当应用程序获得图像的路径时，那个路径通过CIImage的调用被导入然后存储起来用。CATileLayer是被初始化然后初始化将要展示

的图像边框。下面就定位图像的位置并且配置可用缩放的等级。最后一步就是吧AppDelegate作为代理分配给该层，以便于接收绘图

事件。

NSSegmentedControl是绑定在-zoom:方法上，每当segmented control改变状态时就发送事件。选择段的位置是被使用来决定图像

目前的缩放比例，在CATileLayer上展示的图像。这些可以通过它的sublayerTransform的CATransform3DMakeScale调用来实现，在

段控制器上传递一个x和y的值。

- (IBAction)zoom:(id)sender {  CGFloat zoom = 1.0 / ([senderselectedSegment] + 1);  [[view layer] setSublayerTransform:CATransform3DMakeScale(zoom, zoom, 1.0)];  }  

最后你要实现的方法就是CATiledLayer的一个代理。这个方法可以使我们重载-drawInContext:方法，而不用继承CALayer。在默认

的-drawInContext:方法实现中，它会寻找一个代理，核对代理是否实现了-drawLayer:inContext:方法。如果这个情况为真，那么-

drawLayer:inContext就会被调用。

- (void)drawLayer:(CALayer*)layer inContext:(CGContextRef)context {  [[CIContextc ontextWithCGContext:context options:nil] drawImage:imageatPoint:CGPointMake(0, 0) fromRect:CGRectMake(0, 0, 6064, 4128)];  }  

这个方法使用了在-awakFromNib中初始化的图像，并且使用了图像尺寸的边框绘制了它到了图像上下文中。应该注意的是，你不需

要控制任何的缩放计算，变换等方法。CATileLayer都自动帮你控制了。

这些如何工作

CATiledLayer导入图像成快，名字就是由此而来。每个块都响应一个图像的细节，根据你设定的块的尺寸。当你要求某个图像的细

节CATileLayer会根据原始的图像，缩放到渴望的尺寸，并且在屏幕上渲染之前，分割它成不同的块。因为这些块都被CATiledlayer

缓存下来，所以你可以滚动图像，并且很快的改变图像的细节。

CATiledLayer会缓存足够多的块，而当它也会根据需要扔掉不同的块。如果将来你再次需要他就会再次的生成。这意味着块的呈现

是一个异步的过程，那么用户就会看到延时，之后才会绘制到层上。一个很好的例子就是google地图的应用程序，如图12-5.如果你

缩放块的等级，图像不会立刻展示，而是有一些网格组成。当块装载完成时，就会代替网格显示出来。

多线程的动画

核心动画是线程安全的，因为它是安装多核系统的思想设计的。

这意味着你在多线程中操控核心动画，不会影响到其他的内部数据，这点非常的重要。然而，核心动画有一个地方不是线程安全

的，就是当它进入到CALayer的属性中时。

如果你的应用程序在主线程进入到属性中时，又在其他线程中进入到该属性，结果是不确定的。它可能的结果是，要么动画没有效

果，要么程序crash。当你要尝试获得一个属性，并且改变它时，你需要先存储属性先前的状态，并且这个行为要加锁，使这个过程

具有原子性。

[layer lock]  float opacity = layer.opacity;layer.opacity = opacity + .1;  [layer unlock];  

在这个例子中，[CATransactionlock]用来防止任何其他线程获得锁，会有效的阻碍其他线程。这种序列话的进入到属性中，保证在我

们处理的过程中，属性不会被改变。

当需要层工作在多线程中，我们需要注意的如下：

获取一个锁时间太长的话，会让界面停止绘制。因为进入到层是被锁住了，不能在其他线程中进入，系统的其他部分也不能进入直

到这个锁被释放了。记住任何时候你锁住了一个层，就要尽快的解锁。

第二个问题是所有线程都遇到的问题，不仅仅是核心动画，那就是死锁。如果你锁住了一个层在一个线程中，这个层需要进入另一

个属性，但是这个属性是被另一个线程锁住，那么整个应用程序就会无响应，结果就是程序的crash。

滤镜的多线程

不像核心动画，核心图像滤镜不是线程安全的。这以为这你应该仅仅在单线程中处理核心图像。然而，也可以通过键值对(KVC)和关

键路径在多线程中控制滤镜。例如，如果你有一个层滤镜名字是acme，并且有一个属性叫做job，你可以通过下面的代码进行调整

[layer setvalue:myValue forKeyPath:@”layer.filters.acme.job”];

这将保证改变是原子的，因而是线程安全的。

线程和运行循环

当核心动画在多线程中工作时，你需要意识到的是在任何线程上调用-setNeedsDisplay，都会给层一个-display的消息。如果标记一

个层需要显示，而非在主线程中，那么你就必须等待一个运行循环去确保线程已经运行了-display的方法。如果不这样，-display就从

来不被调用，因为线程已经终结了，会引起一些异常的效果。

尽管它是可能在线程中调用-setNeedsDisplay，而不在主线程中。但是这对绘制工作影响很小的，但多数情况下建议使用-

performSelectorOnMainThread:方法，让它在主线程中运行。

总结

这一章，我们看到了关于性能方面的一些建议和策略。但是在处理性能之前，建议先完成代码。不要试着花费大量的时间来优化代

码，除非性能的问题已经发生。

这里也建议通过一些记录结果来测试一些潜在的瓶颈。有时候，一个简答的fps(每秒的帧率)记录就可以测试出来瓶颈。利用这些记

录，我们就能确定那些性能改变是正确的，代替盲目的找到一些无关紧要的因素。