前言
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本篇我们来讲一下 阿里、字节：一套高效的iOS面试题 中的视图&图形相关的问题.
视图&图像相关
主要问题列表如下:
- AutoLayout的原理，性能如何
- UIView & CALayer的区别
- 事件响应链
- drawrect & layoutsubviews调用时机
- UI的刷新原理
- 隐式动画 & 显示动画区别
- 什么是离屏渲染
- imageName&imageWithContentsOfFile区别
- 多个相同的图片，会重复加载吗
- 图片是什么时候解码的，如何优化
- 图片渲染怎么优化
- 如果GPU的刷新率超过了iOS屏幕60Hz刷新率是什么现象，怎么解决
1.AutoLayout的原理，性能如何?
AutoLayout的原理
来历 一般大家都会认为Auto Layout这个东西是苹果自己搞出来的，其实不然，早在1997年Alan Borning, Kim Marriott, Peter Stuckey等人就发布了《Solving Linear Arithmetic Constraints for User Interface Applications》论文（论文地址:http://constraints.cs.washington.edu/solvers/uist97.html）提出了在解决布局问题的Cassowary constraint-solving算法实现，并且将代码发布在他们搭建的Cassowary网站上http://constraints.cs.washington.edu/cassowary/。后来更多开发者用各种语言来写Cassowary，比如说pybee用python写的https://github.com/pybee/cassowary。自从它发布以来JavaScript，.NET，JAVA，Smalltall和C++都有相应的库。2011年苹果将这个算法运用到了自家的布局引擎中，美其名曰Auto Layout。
论文下载链接比较慢,我下载了一份Cassowary原文放到了我的博客 大家可以自由下载.
AutoLayout的原理就是用Cassowary算法来将布局问题抽象成线性不等式，并分解成多个位置间的约束
因为多了计算视图大小frame的过程,所以性能肯定没有指定Frame坐标要快.
详细的原理以及高阶原理请参考戴铭老师的文章 戴铭老师写的 深入剖析Auto Layout，分析iOS各版本新增特性
性能如何?
下面是WWDC2018 High Performance Auto Layout中对比的iOS12和iOS11下分别使用自动布局的性能对比现场.
经过实验得出如下图标结论:
iOS12之前，视图嵌套的数量对性能的影响是呈指数级增长的，而iOS12优化之后对性能的影响是线性增长，对性能消耗不大。
无论如何优化也肯定不如CGRectFrame那样的设置更加直接,性能更好.
2.UIView & CALayer的区别
| 区别 | UIView | CALayer |
|---|---|---|
| 继承父类 | UIView:UIResponder:NSObject | CALayer:NSObject |
| 用途 | 可以处理触摸事件 | 不处理用户的交互,不参与响应事件传递 |
| 两者关系 | 有一个CALayer成员变量 eg: view.layer | 是UIView的成员变量 |
| 分工 | 处理交互层事件并包装各种图形的简单设置 | 底层渲染图形,支持动画 |
3.事件响应链
下面这篇文章我已经在前几篇将runloop的时候提了不止一次,前列建议阅读,快手的同事大部分都以这个理解为标准
4. drawrect & layoutsubviews调用时机
layoutSubviews:(相当于layoutSubviews()函数)在以下情况下会被调用：
- init初始化不会触发layoutSubviews。
- addSubview会触发layoutSubviews。
- 设置view的Frame会触发layoutSubviews (frame发生变化触发)。
- 滚动一个UIScrollView会触发layoutSubviews。
- 旋转Screen会触发父UIView上的layoutSubviews事件。
- 改变一个UIView大小的时候也会触发父UIView上的layoutSubviews事件。
- 直接调用setLayoutSubviews。
drawrect:(drawrect()函数)在以下情况下会被调用：
drawrect:是在UIViewController的loadView:和ViewDidLoad:方法之后调用.- 当我们调用
[UIFont的 sizeToFit]后,会触发系统自动调用drawRect: - 当设置UIView的contentMode或者Frame后会立即触发触发系统调用
drawRect: - 直接调用
setNeedsDisplay设置标记 或setNeedsDisplayInRect:的时候会触发drawRect:
知识点扩充: 当我们操作drawRect方法的时候实际是在操作内存中存放视图的backingStore区域,用于后续图形的渲染操作,如果不理解可以看下UIView的渲染过程.
5.UI的刷新原理
这个问题我不知道问的是不是iOS离屏渲染过程,我来简单的回到一下这个吧
iOS 的MainRunloop 是一个60fps 的回调,也就是说16.7ms(毫秒)会绘制一次屏幕在这过程中要完成以下的工作:
- view的缓冲区创建
- view内容的绘制(如果重写了 drawRect)
- 接收和处理系统的触摸事件
我们看到的UI图形实际上是CPU和GPU不断配合工作的结果.经过UIView的渲染过程 后我们的UI会不间断的接收系统图给我们的事件.
由于主线程的runloop 一直在回调,我们的UI就得到了刷新的窗口,是渲染还是处理事件都是因为runloop不断工作的结果.前几篇我们学过 main线程的runloop默认是启动的.因为我们响应交互.
不知道我这样回答是否满足这个问题的答案.如果回答的不对烦请下方评论区留言 告知我将持续改进.
6.隐式动画 & 显示动画区别
隐式动画一直存在 如需关闭需设置
显式动画是不存在，如需显式 要开启
只需要观察动画执行完成的结果 比如: 一个简单UIView的frame移动 如果从A点移动到B点 移动完成 回到原始位置就是隐式动画
Core Animation 是显式动画.因为它既可以直接对其layer属性做动画，也可以覆盖默认的图层行为.
7.imageName&imageWithContentsOfFile区别
| 区别 | UIView | imageWithContentsOfFile |
|---|---|---|
| 不同点 | 会图片缓存到内存中 | 无缓存 |
8.什么是离屏渲染
9.多个相同的图片，会重复加载吗
不会,GPU有 像素点缓存的mask.
10.图片是什么时候解码的，如何优化
是加载到内存中,从UIImge->CGImage->CGImageSourceCreateWithData(data) 创建ImageSource变成bitmap位图,这些工作都是CoreAnimation在图片被加载到内存中存在在backingStore里,送给GPU流水线处理之前被解码.
如何优化
自己手动操作图片的编码API
CGImageSource开头的哪些,根据合理利用时机和操作系统资源调整出一套缓存小加载快的库.
参考PINRemoteImage或者YYWebImage开源
11.图片渲染怎么优化
可以从阴影,圆角入手.帧率,电量,图片的锯齿等等.
12.如果GPU的刷新率超过了iOS屏幕60Hz刷新率是什么现象，怎么解决
现象是 图形清晰,场景逼真,但是一般arm芯片的GPU 刷新超过60Hz一定会超级费电,手机发热导致降频.FPS降低,因为低能耗电量不足,无法支持GPU高刷新率
解决办法只能用xcode自带工具检测,看渲染过程哪里可以优化.
总结
简单回答了一些图形相关的问题,大部分都是iOS离屏渲染,这个地方大家要认真学习.很多资料看起来比较耗时.