重開一個(gè)環(huán)境（內(nèi)存、資源、上下文）來完成（部分）圖片的繪制

指的是GPU在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)以外新開辟一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作

意為離屏渲染，指的是GPU在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)以外新開辟一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作。

紅色代表GPU需要做額外的工作來渲染View，綠色代表GPU無需做額外的工作來處理bitmap。

UIView和CALayer關(guān)系

UIView繼承自UIResponder，可以處理系統(tǒng)傳遞過來的事件，如：UIApplication、UIViewController、UIView，以及所有從UIView派生出來的UIKit類。每個(gè)UIView內(nèi)部都有一個(gè)CALayer提供內(nèi)容的繪制和顯示，并且作為內(nèi)部RootLayer的代理視圖。

CALayer繼承自NSObject類，負(fù)責(zé)顯示UIView提供的內(nèi)容contents。CALayer有三個(gè)視覺元素：背景色、內(nèi)容和邊框，其中，內(nèi)容的本質(zhì)是一個(gè)CGImage。

界面渲染過程

RunLoop有一個(gè)60fps的回調(diào)，即每16.7ms繪制一次屏幕，所以view的繪制必須在這個(gè)時(shí)間內(nèi)完成，view內(nèi)容的繪制是CPU的工作，然后把繪制的內(nèi)容交給GPU渲染，包括多個(gè)View的拼接（Compositing）、紋理的渲染(Texture)等等，最后顯示在屏幕上。但是，如果無法是16.7ms內(nèi)完成繪制，就會出現(xiàn)丟幀的問題，一般情況下，如果幀率保證在30fps以上，界面卡頓效果不明顯，那么就需要在33.4ms內(nèi)完成View的繪制，而低于這個(gè)幀率，就會產(chǎn)生卡頓的效果，影響體驗(yàn)。

渲染的過程如下：

UIView的layer層有一個(gè)content，指向一塊緩存，即backing store
UIView繪制時(shí)，會調(diào)用drawRect方法，通過context將數(shù)據(jù)寫入backing store
在backing store寫完后，通過render server交給GPU去渲染，將backing store中的bitmap數(shù)據(jù)顯示在屏幕上

離屏渲染

在使用圓角、陰影和遮罩等視圖功能的時(shí)候，圖層屬性的混合體被指定為在未預(yù)合成之前不能直接在屏幕中繪制，所有就需要在屏幕外的上下文中渲染，即離屏渲染。

離屏渲染卡頓原因

離屏渲染之所以會特別消耗性能，是因?yàn)橐獎(jiǎng)?chuàng)建一個(gè)屏幕外的緩沖區(qū)，然后從當(dāng)屏緩沖區(qū)切換到屏幕外的緩沖區(qū)，然后再完成渲染；其中，創(chuàng)建緩沖區(qū)和切換上下文最消耗性能，而繪制其實(shí)不是性能損耗的主要原因。

設(shè)置了以下屬性時(shí)，就會觸發(fā)離屏繪制：

shouldRasterize（光柵化）
masks（遮罩）
shadows（陰影）
edge antialiasing（抗鋸齒）
group opacity（不透明）
復(fù)雜形狀設(shè)置圓角等
漸變

屏幕渲染類型

CPU計(jì)算好顯示內(nèi)容提交到GPU，GPU渲染完成后將渲染結(jié)果放入幀緩沖區(qū)，隨后視頻控制器會按照VSync信號逐行讀取幀緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過可能的數(shù)模轉(zhuǎn)換傳遞給顯示器顯示。

屏幕渲染有如下三種：

GPU中的屏幕渲染：

1、On-Screen Rendering

意為當(dāng)前屏幕渲染，指的是GPU的渲染操作是在當(dāng)前用于顯示的屏幕緩沖區(qū)中進(jìn)行

2、Off-Screen Rendering

意為離屏渲染，指的是GPU在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)以外新開辟一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作

3、CPU中的離屏渲染（特殊離屏渲染，即不在GPU中的渲染）

如果我們重寫了drawRect方法，并且使用任何Core Graphics的技術(shù)進(jìn)行了繪制操作，就涉及到了CPU渲染

CoreGraphic通常是線程安全的，所以可以進(jìn)行異步繪制，顯示的時(shí)候再放回主線程

https://www.cnblogs.com/fishbay/p/7576176.html

為什么會使用離屏渲染

當(dāng)使用圓角，陰影，遮罩的時(shí)候，圖層屬性的混合體被指定為在未預(yù)合成之前不能直接在屏幕中繪制，所以就需要屏幕外渲染被喚起。

屏幕外渲染并不意味著軟件繪制，但是它意味著圖層必須在被顯示之前在一個(gè)屏幕外上下文中被渲染（不論CPU還是GPU）。

所以當(dāng)使用離屏渲染的時(shí)候會很容易造成性能消耗，因?yàn)樵贠PENGL里離屏渲染會單獨(dú)在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)屏幕外緩沖區(qū)并進(jìn)行渲染，而屏幕外緩沖區(qū)跟當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)上下文切換是很耗性能的。

作者：齊滇大圣
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來源：簡書
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一、概念理解

OpenGL中，GPU屏幕渲染有以下兩種方式：

○ On-Screen Rendering

意為當(dāng)前屏幕渲染，指的是GPU的渲染操作是在當(dāng)前用于顯示的屏幕緩沖區(qū)中進(jìn)行。

○ Off-Screen Rendering

意為離屏渲染，指的是GPU在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)以外新開辟一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作。

二、離屏渲染的是是非非

相比于當(dāng)前屏幕渲染，離屏渲染的代價(jià)是很高的，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

· 創(chuàng)建新緩沖區(qū)

要想進(jìn)行離屏渲染，首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的緩沖區(qū)。

· 上下文切換

離屏渲染的整個(gè)過程，需要多次切換上下文環(huán)境：先是從當(dāng)前屏幕（On-Screen）切換到離屏（Off-Screen）；等到離屏渲染結(jié)束以后，將離屏緩沖區(qū)的渲染結(jié)果顯示到屏幕上有需要將上下文環(huán)境從離屏切換到當(dāng)前屏幕。而上下文環(huán)境的切換是要付出很大代價(jià)的。

三、離屏渲染觸發(fā)方式

設(shè)置了以下屬性時(shí)，都會觸發(fā)離屏繪制：

· shouldRasterize（光柵化）

· masks（遮罩）

· shadows（陰影）

· edge antialiasing（抗鋸齒）

· group opacity（不透明）

需要注意的是，如果shouldRasterize被設(shè)置成YES，在觸發(fā)離屏繪制的同時(shí)，會將光柵化后的內(nèi)容緩存起來，如果對應(yīng)的layer及其sublayers沒有發(fā)生改變，在下一幀的時(shí)候可以直接復(fù)用。這將在很大程度上提升渲染性能。

而其它屬性如果是開啟的，就不會有緩存，離屏繪制會在每一幀都發(fā)生。

四、另一種特殊的“離屏渲染”

按照之前的說法，如果將不在GPU的當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)中進(jìn)行的渲染都稱為離屏渲染，那么就還有另一種特殊的“離屏渲染”方式：CPU渲染。

如果我們重寫了drawRect方法，并且使用任何Core Graphics的技術(shù)進(jìn)行了繪制操作，就涉及到了CPU渲染。整個(gè)渲染過程由CPU在App內(nèi)同步地完成，渲染得到的bitmap最后再交由GPU用于顯示。

五、Instruments

Instruments的Core Animation工具中有幾個(gè)和離屏渲染相關(guān)的檢查選項(xiàng)：

· Color Offscreen-Rendered Yellow

開啟后會把那些需要離屏渲染的圖層高亮成黃色，這就意味著黃色圖層可能存在性能問題。

· Color Hits Green and Misses Red

如果shouldRasterize被設(shè)置成YES，對應(yīng)的渲染結(jié)果會被緩存，如果圖層是綠色，就表示這些緩存被復(fù)用；如果是紅色就表示緩存會被重復(fù)創(chuàng)建，這就表示該處存在性能問題了。

六、如何抉擇

現(xiàn)在擺在我們面前得有三個(gè)選擇：當(dāng)前屏幕渲染、離屏渲染、CPU渲染，該用哪個(gè)呢？這需要根據(jù)具體的使用場景來決定。

· 盡量使用當(dāng)前屏幕渲染

鑒于離屏渲染、CPU渲染可能帶來的性能問題，一般情況下，我們要盡量使用當(dāng)前屏幕渲染。

· 離屏渲染 VS CPU渲染

由于GPU的浮點(diǎn)運(yùn)算能力比CPU強(qiáng)，CPU渲染的效率可能不如離屏渲染；但如果僅僅是實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的效果，直接使用CPU渲染的效率又可能比離屏渲染好，畢竟離屏渲染要涉及到緩沖區(qū)創(chuàng)建和上下文切換等耗時(shí)操作。

總之，具體的選擇應(yīng)該由性能測試結(jié)果來決定。

七、寫在最后

在趙巖同學(xué)的點(diǎn)撥下才理解了離屏渲染的概念，在此表示感謝！

如理解有誤還請大家指出。

http://imgtec.eetrend.com/d6-imgtec/blog/2018-08/17019.html

在第一章的1.2節(jié)中有提到渲染的流程圖，我們再更深入點(diǎn)，先看看最基本的渲染通道流程：

引自WWDC2014 #419 Advanced Graphics and Animations for iOS Apps

注：iOS的GPU渲染機(jī)制是Tile-Based的，而Tile-BasedGPU也是現(xiàn)在移動設(shè)備的主流；

我們再來看看需要Offscreen Render的渲染通道流程：

引自WWDC2014 #419 Advanced Graphics and Animations for iOS Apps

一般情況下，OpenGL會將應(yīng)用提交到Render Server的動畫直接渲染顯示（基本的Tile-Based渲染流程），但對于一些復(fù)雜的圖像動畫的渲染并不能直接渲染疊加顯示，而是需要根據(jù)Command Buffer分通道進(jìn)行渲染之后再組合，這一組合過程中，就有些渲染通道是不會直接顯示的；對比基本渲染通道流程和Masking渲染通道流程圖，我們可以看到到Masking渲染需要更多渲染通道和合并的步驟；而這些沒有直接顯示在屏幕的上的通道（如上圖的 Pass 1 和 Pass 2）就是Offscreen Rendering Pass。

Offscreen Render為什么卡頓，從上圖我們就可以知道，Offscreen Render需要更多的渲染通道，而且不同的渲染通道間切換需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間內(nèi)GPU會閑置，當(dāng)通道達(dá)到一定數(shù)量，對性能也會有較大的影響；

那哪些情況會Offscreen Render呢？

1)drawRect
2)layer.shouldRasterize=true;
3)有mask或者是陰影(layer.masksToBounds,layer.shadow*)；
4）Text（UILabel,CATextLayer,CoreText,etc）
...

注：layer.cornerRadius，layer.borderWidth，layer.borderColor并不會Offscreen Render，因?yàn)檫@些不需要加入Mask。

還有更多與Offscreen Render以及動畫圖形優(yōu)化相關(guān)的知識，請認(rèn)真觀看WWDC。

參考：

WWDC2011 #121 Understanding UIKit Rendering

WWDC2014 #419 Advanced Graphics and Animations for iOS Apps

http://oncenote.com/2015/12/08/How-to-build-UI/

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的iOS离屏渲染的解释：渲染与cpu、gpu的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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