[iOS开发]渲染相关问题

Posted 2023-02-18 Billy Miracle

首先我们要了解一些基础知识：
计算机图形渲染原理
移动终端屏幕成像与卡顿

ios的各个渲染框架以及iOS图层渲染原理

（一）渲染技术栈

在硬件基础之上，iOS 中有 Core Graphics、Core Animation、Core Image、OpenGL 等多种软件框架来绘制内容，在 CPU 与 GPU 之间进行了更高层地封装。

（二）渲染技术栈的概念说明

①-应用交互前端UIKit/AppKit → ②-Core Animation → ③ OpenGL ES/ Metal → ④ GPU Driver →⑤ GPU → ⑥ Screen Display

• UIKit/AppKit 是OC based API
  • 其显示的内容基于CoreAnimation 这个符合渲染库的基础上建设的;
  • 其点击等交互响应是依赖于"页面图层树上的UIResponder响应者链的基础上建设的;
• 第一层
  • UIKit/AppKit
    • UIKit 是 iOS 开发者最常用的框架，可以通过设置 UIKit 组件的布局以及相关属性来绘制界面。
    • 事实上， UIKit 自身并不具备在屏幕成像的能力，其主要负责对用户操作事件的响应（UIView 继承自 UIResponder），事件响应的传递大体是经过逐层的 视图树 遍历实现的
• 第二层
  • Core Animation：
    • Core Animation 源自于 Layer Kit，动画只是 Core Animation 特性的冰山一角。
    • Core Animation 是一个复合引擎，其职责是 尽可能快地组合屏幕上不同的可视内容，这些可视内容可被分解成独立的图层（即 CALayer），这些图层会被存储在一个叫做图层树的体系之中。
    • 从本质上而言，CALayer 是用户所能在屏幕上看见的一切的基础，几乎所有的东西都是通过 Core Animation 绘制出来，它的自由度更高，使用范围也更广。
  • Core Graphics：
    • Core Graphics 是一个基于 Quartz 的2D图像 高级绘图引擎，是 iOS 的核心图形库，主要用于运行时绘制图像。开发者可以使用此框架来处理基于路径的绘图、转换、颜色管理、离屏渲染、图案、渐变和阴影、图像数据管理、图像创建和图像遮罩以及 PDF 文档创建、显示和分析。
    • 当开发者需要在 运行时创建图像 时，可以使用 Core Graphics 去绘制。与之相对的是 运行前创建图像，例如用 Photoshop 提前做好图片素材直接导入应用。相比之下，我们更需要 Core Graphics 去在运行时实时计算、绘制一系列图像帧来实现动画
  • Core Image：
    • Core Image 是一个高性能的图像处理分析的框架，它拥有一系列现成的图像滤镜，能对已存在的图像进行高效的处理。
    • Core Image 与 Core Graphics 恰恰相反，Core Graphics 用于在 运行时创建图像，而 Core Image 是用来处理 运行前创建的图像 的。
    • 大部分情况下，Core Image 会在 GPU 中完成工作，但如果 GPU 忙，会使用 CPU 进行处理
• 第三层
  • OpenGL ES：
    • OpenGL是一个提供了 2D 和 3D 图形渲染的 API，它能和 GPU 密切的配合，最高效地利用 GPU 的能力，实现硬件加速渲染。
    • OpenGL的高效实现（利用了图形加速硬件）一般由显示设备厂商提供，而且非常依赖于该厂商提供的硬件。
    • OpenGL 之上扩展出很多东西，如 Core Graphics 等最终都依赖于 OpenGL，有些情况下为了更高的效率，比如游戏程序，甚至会直接调用 OpenGL 的接口。
    • OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems，简称 GLES），是 OpenGL 的子集。在移动设备中,采用的都是OpenGL的删减版PenGLES
  • Metal：
    • Metal 类似于 OpenGL ES，也是一套第三方标准，具体实现由苹果实现。大多数开发者都没有直接使用过 Metal，但其实所有开发者都在间接地使用 Metal。Core Animation、Core Image、SceneKit、SpriteKit 等等渲染框架都是构建于 Metal 之上的。
    • 当在真机上调试 OpenGL 程序时，控制台会打印出启用 Metal 的日志。根据这一点可以猜测，Apple 已经实现了一套机制将 OpenGL 命令无缝桥接到 Metal 上，由 Metal 担任真正于硬件交互的工作。
• 第四层
  • GPU Driver：
    • 上述软件框架相互之间也有着依赖关系，不过所有框架最终都会通过 OpenGL 连接到 GPU Driver，GPU Driver 是直接和 GPU 交流的代码块，直接与 GPU 连接。

（二）iOS系统的复合引擎Core Animation

1. Core Animation 简介

• Core Animation，它本质上可以理解为一个复合引擎，主要职责包含：渲染、构建和实现动画
• 通常我们会使用 Core Animation 来高效、方便地实现动画，但是实际上它的前身叫做Layer Kit，关于动画实现只是它功能中的一部分。
• 对于 iOS app，不论是否直接使用了 Core Animation，它都在底层深度参与了 app 的构建。
• 而对于 OS X app，也可以通过使用 Core Animation 方便地实现部分功能。
• Core Animation 是 AppKit 和 UIKit 完美的底层支持，同时也被整合进入 Cocoa 和 Cocoa Touch 的工作流之中，它是 app 界面渲染和构建的最基础架构。
• Core Animation 的职责就是尽可能快地组合屏幕上不同的可视内容，这个内容是被分解成独立的 layer（iOS 中具体而言就是 CALayer），并且被存储为树状层级结构。
• 这个树也形成了 UIKit 以及在 iOS 应用程序当中我们所能在屏幕上看见的一切的基础。
• 简而言之就是用户能看到的屏幕上的内容都由 CALayer 进行管理。

2. CALayer 是显示的基础：存储 bitmap「由bitmap可以联系到渲染过程」

简单理解，CALayer 就是屏幕显示的基础。在 CALayer.h 中，CALayer 有这样一个属性 contents :

contents 提供了 layer 的内容，是一个指针类型，在 iOS 中的类型就是 CGImageRef（在 OS X 中还可以是 NSImage）。CGImageRef的定义是：A bitmap image or image mask。
实际上，CALayer 中的 contents 属性保存了由设备渲染流水线渲染好的位图 bitmap（通常也被称为 backing store），而当设备屏幕进行刷新时，会从 CALayer 中读取生成好的 bitmap，进而呈现到屏幕上。

// typedef struct CF_BRIDGED_TYPE(id) CGImage *CGImageRef;
myView.layer.contents = (__bridge id)[UIImage imageNamed:@"1.jpg"].CGImage;

在运行时，操作系统会调用底层的接口，将 image 通过 CPU+GPU 的渲染流水线渲染得到对应的 bitmap，存储于 CALayer.contents 中，在设备屏幕进行刷新的时候就会读取 bitmap 在屏幕上呈现。
也正因为每次要被渲染的内容是被静态的存储起来的，所以每次渲染时，Core Animation 会触发调用 drawRect: 方法，使用存储好的 bitmap 进行新一轮的展示。

（三）UIView 与 CALayer 的关系

1. UIView的职责

UIView 是 app 中的基本组成结构，定义了一些统一的规范。它会负责内容的渲染以及，处理交互事件。具体而言，它负责的事情可以归为下面三类:

• Drawing and animation：绘制与动画
• Layout and subview management：布局与子 view 的管理
• Event handling：点击事件处理

2. CALayer的职责

CALayer 的主要职责是管理内部的可视内容。当我们创建一个 UIView 的时候，UIView 会自动创建一个 CALayer，为自身提供存储 bitmap 的地方（也就是前文说的 backing store），并将自身固定设置为 CALayer 的代理。

3. 总结对比

• CALayer 是 UIView 的属性之一，负责渲染和动画，提供可视内容的呈现。
• UIView 提供了对 CALayer 部分功能的封装，同时也另外负责了交互事件的处理
  • 为什么 UIKit 中的视图能够呈现可视化内容？就是因为 UIKit 中的每一个 UI 视图控件其实内部都有一个关联的 CALayer，即 backing layer
  • CALayer 事实上是用户所能在屏幕上看见的一切的基础

4. 一些面试考点

• 层级结构：我们对 UIView 的层级结构非常熟悉，由于每个 UIView 都一一对应了CALayer 负责页面的绘制，所以视图层级拥有视图树的树形结构，对应 CALayer 层级也拥有图层树的树形结构。
  其中，视图的职责是 创建并管理 图层，以确保当子视图在层级关系中 添加或被移除 时，其关联的图层在图层树中也有相同的操作，即保证视图树和图层树在结构上的一致性。
• 部分效果的设置： 因为 UIView 只对 CALayer 的部分功能进行了封装，而另一部分如圆角、阴影、边框等特效都需要通过调用 layer 属性来设置。
• 是否响应点击事件： CALayer 不负责点击事件，所以不响应点击事件，而 UIView 会响应。
• 不同继承关系： CALayer 继承自 NSObject，UIView 由于要负责交互事件，所以继承自 UIResponder。因而可以子线程绘制layer来显示。

5. iOS提供UIView与CALayer两个平行层级的原因

为什么要将 CALayer 独立出来，直接使用 UIView 统一管理不行吗？为什么不用一个统一的对象来处理所有事情呢？

• 这样设计的主要原因就是为了职责分离，拆分功能，方便代码的复用;
• 通过 Core Animation 框架来负责可视内容的呈现，这样在 iOS 和 OS X 上都可以使用 Core Animation 进行渲染;
• 与此同时，两个系统还可以根据交互规则的不同来进一步封装统一的控件，比如 iOS 有 UIKit 和 UIView，OS X 则是AppKit 和 NSView。
• 实际上，这里并不是两个层级关系，而是四个。每一个都扮演着不同的角色。除了视图树和图层树，还有呈现树和渲染树。

（四）CALayer显示可视化内容的原理

为什么 CALayer 可以呈现可视化内容呢？因为 CALayer 基本等同于一个 纹理。纹理是 GPU 进行图像渲染的重要依据。
在 计算机图形渲染原理 中提到纹理本质上就是一张图片，因此 CALayer 也包含一个 contents 属性指向一块缓存区，称为 backing store，可以存放位图（Bitmap）。iOS 中将该缓存区保存的图片称为 寄宿图。

图形渲染流水线支持从顶点开始进行绘制（在流水线中，顶点会被处理生成纹理），也支持直接使用纹理（图片）进行渲染。相应地，在实际开发中，绘制界面也有两种方式：一种是 手动绘制；另一种是 使用图片。
对此，iOS 中也有两种相应的实现方式：

• 使用图片：contents image
• 手动绘制：custom drawing

1. Contents Image

• Contents Image 是指通过 CALayer 的 contents 属性来配置图片。然而，contents 属性的类型为 id。在这种情况下，可以给 contents 属性赋予任何值，app 仍可以编译通过。但是在实践中，如果 content 的值不是 CGImage ，得到的图层将是空白的。
• 既然如此，为什么要将 contents 的属性类型定义为 id 而非 CGImage。这是因为在 Mac OS 系统中，该属性对 CGImage 和 NSImage 类型的值都起作用，而在 iOS 系统中，该属性只对 CGImage 起作用。
• 本质上，contents 属性指向的一块缓存区域，称为 backing store，可以存放 bitmap 数据。

2. Custom Drawing

• Custom Drawing 是指使用 Core Graphics 直接绘制寄宿图。实际开发中，一般通过继承 UIView 并实现 -drawRect: 方法来自定义绘制。
• 虽然 -drawRect: 是一个 UIView 方法，但事实上都是底层的 CALayer 完成了重绘工作并保存了产生的图片。
• 下面为 -drawRect: 绘制定义寄宿图的基本原理
  
• UIView 有一个关联图层，即 CALayer。
• CALayer 有一个可选的 delegate 属性，实现了 CALayerDelegate 协议。UIView 作为 CALayer 的代理实现了 CALayerDelegae 协议。
• 当需要重绘时，即调用 -drawRect:，CALayer 请求其代理给予一个寄宿图来显示。
• CALayer 首先会尝试调用 -displayLayer: 方法，此时代理可以直接设置 contents 属性

  - (void)displayLayer:(CALayer *)layer;
  

• 如果代理没有实现 -displayLayer: 方法，CALayer 则会尝试调用 -drawLayer:inContext: 方法。在调用该方法前，CALayer 会创建一个空的寄宿图（尺寸由 bounds 和 contentScale 决定）和一个 Core Graphics 的绘制上下文，为绘制寄宿图做准备，作为 ctx 参数传入

  - (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx;
  

• 最后，由 Core Graphics 绘制生成的寄宿图会存入 backing store

（五）Core Animation 渲染全内容

1. Core Animation Pipeline 渲染流水线

（1）Core Animation 渲染流水线的工作原理

当我们了解了 Core Animation 以及 CALayer 的基本知识后，我们知道了 CALayer 的本质，那么它是如何调用 GPU 并显示可视化内容的呢？下面介绍一下 Core Animation 渲染流水线的工作原理。

• 事实上，app 本身并不负责渲染，渲染则是由一个独立的进程负责，即 Render Server 进程
• App 通过 IPC 将渲染任务及相关数据提交给 Render Server
• Render Server 处理完数据后，再传递至 GPU
• 最后由 GPU 调用 iOS 的图像设备进行显示

（2）Core Animation 流水线的详细过程

• Handle Events: 首先，由 app 处理事件（Handle Events）
  • 如：用户的点击操作，在此过程中 app 可能需要更新 视图树，相应地，图层树 也会被更新；
• Commit Transaction: 其次，app 通过 CPU 完成对显示内容的计算
  • 如：视图的创建、布局计算、图片解码、文本绘制等。在完成对显示内容的计算之后，app 对图层进行打包，并在下一次 RunLoop 时将其发送至 Render Server，即完成了一次 Commit Transaction 操作；
• Render Server: Render Server 主要执行 Open GL/Metal、Core Graphics 相关程序，并调用 GPU；
  • Decode: 打包好的图层被传输到 Render Server 之后，首先会进行解码。注意完成解码之后需要等待下一个 RunLoop 才会执行下一步 Draw Calls
  • Draw Calls: 解码完成后，Core Animation 会调用下层渲染框架（比如 OpenGL 或者 Metal）的方法进行绘制，进而调用到 GPU
  • Render: 这一阶段主要由 GPU 进行渲染,GPU 在物理层上完成了对图像的渲染
• Display: 显示阶段。最终，GPU 通过 Frame Buffer、视频控制器等相关部件，将图像显示在屏幕上。需要等 render 结束的下一个 RunLoop 才触发显示；

如果对上述步骤进行串联，它们执行所消耗的时间远远超过 16.67 ms，因此为了满足对屏幕的 60 FPS 刷新率的支持，需要将这些步骤进行分解，通过流水线的方式进行并行执行：

2. Commit Transaction 发生了什么

一般开发当中能影响到的就是 Handle Events 和 Commit Transaction 这两个阶段，这也是开发者接触最多的部分。Handle Events 就是处理触摸事件；
在 Core Animation 流水线中，app 调用 Render Server 前的最后一步 Commit Transaction 其实可以细分为 4 个步骤：

• Layout
• Display
• Prepare
• Commit

（1）Layout（构建视图）

Layout 阶段主要进行视图构建和布局，具体步骤包括:

1. 调用重载的 layoutSubviews 方法
2. 创建视图，并通过 addSubview 方法添加子视图
3. 计算视图布局，即所有的 Layout Constraint

由于这个阶段是在 CPU 中进行，通常是 CPU 限制或者 IO 限制，所以我们应该尽量高效轻量地操作，减少这部分的时间。比如减少非必要的视图创建、简化布局计算、减少视图层级等。

（2）Display（绘制视图）

• 这个阶段主要是交给 Core Graphics 进行视图的绘制，注意不是真正的显示，而是得到前文所说的图元 primitives 数据：
  • 根据上一阶段 Layout 的结果创建得到图元信息。
  • 如果重写了 drawRect: 方法，那么会调用重载的 drawRect: 方法，在 drawRect: 方法中手动绘制得到 bitmap 数据，从而自定义视图的绘制
• 注意正常情况下 Display 阶段只会得到图元 primitives 信息，而位图 bitmap 是在 GPU 中根据图元信息绘制得到的
• 但是如果重写了 drawRect: 方法，这个方法会直接调用 Core Graphics 绘制方法得到 bitmap 数据，同时系统会额外申请一块内存，用于暂存绘制好的 bitmap；
• 由于重写了 drawRect: 方法，导致绘制过程从 GPU 转移到了 CPU，这就导致了一定的效率损失；
• 与此同时，这个过程会额外使用 CPU 和内存，因此需要高效绘制，否则容易造成 CPU 卡顿或者内存爆炸

（3）Prepare（Core Animation 额外的工作）

Prepare 阶段属于附加步骤，一般处理图像的解码和转换等操作。

（4）Commit（打包并发送）

• 这一步主要是：将图层打包并发送到 Render Server
• 注意 commit 操作是依赖图层树递归执行的，所以如果图层树过于复杂，commit 的开销就会很大
• 这也是我们希望减少视图层级，从而降低图层树复杂度的原因

3. Rendering Pass： Render Server 的具体操作

Render Server 通常是 OpenGL 或者是 Metal。以 OpenGL 为例，那么上图主要是 GPU 中执行的操作，具体主要包括：

• GPU 收到 Command Buffer，包含图元 primitives 信息
• Tiler 开始工作：先通过顶点着色器 Vertex Shader 对顶点进行处理，更新图元信息
• 平铺过程：平铺生成 tile bucket 的几何图形，这一步会将图元信息转化为像素，之后将结果写入 Parameter Buffer 中
• Tiler 更新完所有的图元信息，或者 Parameter Buffer 已满，则会开始下一步
• Renderer 工作：将像素信息进行处理得到 bitmap，之后存入 Render Buffer
• Render Buffer 中存储有渲染好的 bitmap，供之后的 Display 操作使用

iOS动画染原理

iOS动画处理的三个阶段

iOS 动画的渲染也是基于上述 Core Animation 流水线完成的。这里我们重点关注 app 与 Render Server 的执行流程。
日常开发中，如果不是特别复杂的动画，一般使用 UIView Animation 实现，iOS 将其处理过程分为如下三部阶段：

• Step 1：调用 animationWithDuration:animations: 方法
• Step 2：在 Animation Block 中进行 Layout，Display，Prepare，Commit 等步骤。
• Step 3：Render Server 根据 Animation 逐帧进行渲染

iOS OffScreen Rendering离屏渲染原理

（一）离屏渲染具体过程

1. 通常的渲染

简化来看，通常的渲染流程是这样的：

App 通过 CPU 和 GPU 的合作，不停地将内容渲染完成放入 Framebuffer 帧缓冲器中，而显示屏幕不断地从 Framebuffer 中获取内容，显示实时的内容。

2. 离屏渲染

离屏渲染的流程是这样的：

与普通情况下 GPU 直接将渲染好的内容放入 Framebuffer 中不同，需要先额外创建离屏渲染缓冲区 Offscreen Buffer，将提前渲染好的内容放入其中，等到合适的时机再将 Offscreen Buffer 中的内容进一步叠加、渲染，完成后将结果切换到 Framebuffer 中。

（二）离屏渲染的效率问题

• 从上面的流程来看，离屏渲染时由于 App 需要提前对部分内容进行额外的渲染并保存到 Offscreen Buffer，以及需要在必要时刻对 Offscreen Buffer 和 Framebuffer 进行内容切换，所以会需要更长的处理时间（实际上这两步关于 buffer 的切换代价都非常大）
• 并且 Offscreen Buffer 本身就需要额外的空间，大量的离屏渲染可能早能内存的过大压力
• 与此同时，Offscreen Buffer 的总大小也有限，不能超过屏幕总像素的 2.5 倍
• 可见离屏渲染的开销非常大，一旦需要离屏渲染的内容过多，很容易造成掉帧的问题
• 所以大部分情况下，我们都应该尽量避免离屏渲染

（三）为什么使用离屏渲染

那么为什么要使用离屏渲染呢？主要是因为下面这两种原因：

1. 一些特殊效果需要使用额外的 Offscreen Buffer 来保存渲染的中间状态，所以不得不使用离屏渲染。
2. 处于效率目的，可以将内容提前渲染保存在 Offscreen Buffer 中，达到复用的目的。

1. 被动触发

对于第一种情况，也就是不得不使用离屏渲染的情况，一般都是系统自动触发的，比如阴影、圆角等等。
最常见的情形之一就是：使用了 mask 蒙版：

由于最终的内容是由两层渲染结果叠加，所以必须要利用额外的内存空间对中间的渲染结果进行保存，因此系统会默认触发离屏渲染。
又比如下面这个例子，iOS 8 开始提供的模糊特效 UIBlurEffectView：

整个模糊过程分为多步：

• Pass 1 先渲染需要模糊的内容本身
• Pass 2 对内容进行缩放
• Pass 3、4 分别对上一步内容进行横纵方向的模糊操作，最后一步用模糊后的结果叠加合成，最终实现完整的模糊特效

2. 主动使用

第二种情况，为了复用提高效率而使用离屏渲染一般是主动的行为，是通过 CALayer 的 shouldRasterize 光栅化操作实现的。

（四）shouldRasterize 光栅化

• 开启光栅化后，会触发离屏渲染，Render Server 会强制将 CALayer 的渲染位图结果 bitmap 保存下来，这样下次再需要渲染时就可以直接复用，从而提高效率
• 而保存的 bitmap 包含 layer 的 subLayer、圆角、阴影、组透明度 group opacity 等，所以如果 layer 的构成包含上述几种元素，结构复杂且需要反复利用，那么就可以考虑打开光栅化
• 圆角、阴影、组透明度等会由系统自动触发离屏渲染，那么打开光栅化可以节约第二次及以后的渲染时间。而多层 subLayer 的情况由于不会自动触发离屏渲染，所以相比之下会多花费第一次离屏渲染的时间，但是可以节约后续的重复渲染的开销
• 不过使用光栅化的时候需要注意以下几点:
  • 如果 layer 不能被复用，则没有必要打开光栅化
  • 如果 layer 不是静态，需要被频繁修改，比如处于动画之中，那么开启离屏渲染反而影响效率
  • 离屏渲染缓存内容有时间限制，缓存内容 100ms 内如果没有被使用，那么就会被丢弃，无法进行复用
  • 离屏渲染缓存空间有限，超过 2.5 倍屏幕像素大小的话也会失效，无法复用

（五）圆角的离屏渲染

通常来讲，设置了 layer 的圆角效果之后，会自动触发离屏渲染。但是究竟什么情况下设置圆角才会触发离屏渲染呢？

如上图所示，layer 由三层组成，我们设置圆角通常会首先像下面这行代码一样进行设置：

view.layer.cornerRadius = 20

上述代码只会对background color 和 border of the layer起作用, 但是对layer.content 并不起作用，就是说不会设置 content 的圆角，除非同时设置了 layer.masksToBounds 为 true（对应 UIView 的 clipsToBounds 属性）。
如果只是设置了 cornerRadius 而没有设置 masksToBounds，由于不需要叠加裁剪，此时是并不会触发离屏渲染的。而当设置了裁剪属性的时候，由于 masksToBounds 会对 layer 以及所有 subLayer 的 content 都进行裁剪，所以不得不触发离屏渲染

view.layer.masksToBounds = true // 触发离屏渲染的原因

所以，在没有必要使用圆角裁剪的时候，我们应该尽量不去触发离屏渲染而影响效率。

（六）离屏渲染的具体逻辑

刚才说了圆角加上 masksToBounds 的时候，因为 masksToBounds 会对 layer 上的所有内容进行裁剪，从而诱发了离屏渲染，那么这个过程具体是怎么回事呢，下面我们来仔细讲一下。
图层的叠加绘制大概遵循“画家算法”，在这种算法下会按层绘制，首先绘制距离较远的场景，然后用距离较近的场景覆盖较远的部分。

在普通的 layer 绘制中，上层的 sublayer 会覆盖下层的 sublayer，下层 sublayer 绘制完之后就可以抛弃了，从而节约空间提高效率。
所有 sublayer 依次绘制完毕之后，整个绘制过程完成，就可以进行后续的呈现了。假设我们需要绘制一个三层的 sublayer，不设置裁剪和圆角，那么整个绘制过程就如下图所示：

而当我们设置了 cornerRadius 以及 masksToBounds 进行圆角 + 裁剪时，如前文所述，masksToBounds 裁剪属性会应用到所有的 sublayer 上。这也就意味着所有的 sublayer 必须要重新被应用一次圆角+裁剪，这也就意味着所有的 sublayer 在第一次被绘制完之后，并不能立刻被丢弃，而必须要被保存在 Offscreen buffer 中等待下一轮圆角+裁剪，这也就诱发了离屏渲染，具体过程如下：

实际上不只是圆角+裁剪，如果设置了透明度+组透明（layer.allowsGroupOpacity+layer.opacity），阴影属性（shadowOffset 等）都会产生类似的效果，因为组透明度、阴影都是和裁剪类似的，会作用与 layer 以及其所有 sublayer 上，这就导致必然会引起离屏渲染。

（七）避免圆角离屏渲染

• 除了尽量减少圆角裁剪的使用，还有什么别的办法可以避免圆角+裁剪引起的离屏渲染吗？
• 由于刚才我们提到，圆角引起离屏渲染的本质是裁剪的叠加，导致 masksToBounds 对 layer 以及所有 sublayer 进行二次处理。那么我们只要避免使用 masksToBounds 进行二次处理，而是对所有的 sublayer 进行预处理，就可以只进行“画家算法”，用一次叠加就完成绘制
• 那么可行的实现方法大概有下面几种：
  1. 【换资源】直接使用带圆角的图片，或者替换背景色为带圆角的纯色背景图，从而避免使用圆角裁剪。不过这种方法需要依赖具体情况，并不通用。
  2. 【mask】再增加一个和背景色相同的遮罩 mask 覆盖在最上层，盖住四个角，营造出圆角的形状。但这种方式难以解决背景色为图片或渐变色的情况。
  3. 【UIBezierPath】用贝塞尔曲线绘制闭合带圆角的矩形，在上下文中设置只有内部可见，再将不带圆角的 layer 渲染成图片，添加到贝塞尔矩形中。这种方法效率更高，但是 layer 的布局一旦改变，贝塞尔曲线都需要手动地重新绘制，所以需要对 frame、color 等进行手动地监听并重绘。
  4. 【CoreGraphics】重写 drawRect:，用 CoreGraphics 相关方法，在需要应用圆角时进行手动绘制。不过 CoreGraphics 效率也很有限，如果需要多次调用也会有效率问题。

（八）触发离屏渲染原因的总结

总结一下，下面几种情况会触发离屏渲染：

• 使用了 mask 的 layer （layer.mask）
• 需要进行裁剪的 layer （layer.masksToBounds / view.clipsToBounds）
• 设置了组透明度为 YES，并且透明度不为 1 的 layer （layer.allowsGroupOpacity/layer.opacity）
• 添加了投影的 layer （layer.shadow）
• 采用了光栅化的 layer （layer.shouldRasterize）
• 绘制了文字的 layer （UILabel，CATextLayer，Core Text 等）

不过，需要注意的是，重写 drawRect: 方法并不会触发离屏渲染。前文中我们提到过，重写 drawRect: 会将 GPU 中的渲染操作转移到 CPU 中完成，并且需要额外开辟内存空间。但根据苹果工程师的说法，这和标准意义上的离屏渲染并不一样，在 Instrument 中开启 Color offscreen rendered yellow 调试时也会发现这并不会被判断为离屏渲染。