脏矩形(高效绘图 13.3)

Posted 2020-10-09 EchoHG

脏矩形

有时候用CAShapeLayer或者其他矢量图形图层替代Core Graphics并不是那么切实可行。比如我们的绘图应用：我们用线条完美地完成了矢量绘制。但是设想一下如果我们能进一步提高应用的性能，让它就像一个黑板一样工作，然后用『粉笔』来绘制线条。模拟粉笔最简单的方法就是用一个『线刷』图片然后将它粘贴到用户手指碰触的地方，但是这个方法用CAShapeLayer没办法实现。

我们可以给每个『线刷』创建一个独立的图层，但是实现起来有很大的问题。屏幕上允许同时出现图层上线数量大约是几百，那样我们很快就会超出的。这种情况下我们没什么办法，就用Core Graphics吧（除非你想用OpenGL做一些更复杂的事情）。

我们的『黑板』应用的最初实现见清单13.3，我们更改了之前版本的DrawingView，用一个画刷位置的数组代替UIBezierPath。图13.2是运行结果

清单13.3 简单的类似黑板的应用

 1 #import "DrawingView.h"
 2 #import 
 3 #define BRUSH_SIZE 32
 4 
 5 @interface DrawingView ()
 6 
 7 @property (nonatomic, strong) NSMutableArray *strokes;
 8 
 9 @end
10 
11 @implementation DrawingView
12 
13 - (void)awakeFromNib
14 {
15     //create array
16     self.strokes = [NSMutableArray array];
17 }
18 
19 - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
20 {
21     //get the starting point
22     CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];
23 
24     //add brush stroke
25     [self addBrushStrokeAtPoint:point];
26 }
27 
28 - (void)touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
29 {
30     //get the touch point
31     CGPoint point = [[touches anyObject] locationInView:self];
32 
33     //add brush stroke
34     [self addBrushStrokeAtPoint:point];
35 }
36 
37 - (void)addBrushStrokeAtPoint:(CGPoint)point
38 {
39     //add brush stroke to array
40     [self.strokes addObject:[NSValue valueWithCGPoint:point]];
41 
42     //needs redraw
43     [self setNeedsDisplay];
44 }
45 
46 - (void)drawRect:(CGRect)rect
47 {
48     //redraw strokes
49     for (NSValue *value in self.strokes) {
50         //get point
51         CGPoint point = [value CGPointValue];
52 
53         //get brush rect
54         CGRect brushRect = CGRectMake(point.x - BRUSH_SIZE/2, point.y - BRUSH_SIZE/2, BRUSH_SIZE, BRUSH_SIZE);
55 
56         //draw brush stroke    
57         [[UIImage imageNamed:@"Chalk.png"] drawInRect:brushRect];
58     }
59 }
60 @end

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图13.2 用程序绘制一个简单的『素描』

这个实现在模拟器上表现还不错，但是在真实设备上就没那么好了。问题在于每次手指移动的时候我们就会重绘之前的线刷，即使场景的大部分并没有改变。我们绘制地越多，就会越慢。随着时间的增加每次重绘需要更多的时间，帧数也会下降（见图13.3），如何提高性能呢？

图13.3 帧率和线条质量会随时间下降。

为了减少不必要的绘制，Mac OS和ios设备将会把屏幕区分为需要重绘的区域和不需要重绘的区域。那些需要重绘的部分被称作『脏区域』。在实际应用中，鉴于非矩形区域边界裁剪和混合的复杂性，通常会区分出包含指定视图的矩形位置，而这个位置就是『脏矩形』。

当一个视图被改动过了，TA可能需要重绘。但是很多情况下，只是这个视图的一部分被改变了，所以重绘整个寄宿图就太浪费了。但是Core Animation通常并不了解你的自定义绘图代码，它也不能自己计算出脏区域的位置。然而，你的确可以提供这些信息。

当你检测到指定视图或图层的指定部分需要被重绘，你直接调用-setNeedsDisplayInRect:来标记它，然后将影响到的矩形作为参数传入。这样就会在一次视图刷新时调用视图的-drawRect:（或图层代理的-drawLayer:inContext:方法）。

传入-drawLayer:inContext:的CGContext参数会自动被裁切以适应对应的矩形。为了确定矩形的尺寸大小，你可以用CGContextGetClipBoundingBox()方法来从上下文获得大小。调用-drawRect()会更简单，因为CGRect会作为参数直接传入。

你应该将你的绘制工作限制在这个矩形中。任何在此区域之外的绘制都将被自动无视，但是这样CPU花在计算和抛弃上的时间就浪费了，实在是太不值得了。

 

相比依赖于Core Graphics为你重绘，裁剪出自己的绘制区域可能会让你避免不必要的操作。那就是说，如果你的裁剪逻辑相当复杂，那还是让Core Graphics来代劳吧，记住：当你能高效完成的时候才这样做。

清单13.4 展示了一个-addBrushStrokeAtPoint:方法的升级版，它只重绘当前线刷的附近区域。另外也会刷新之前线刷的附近区域，我们也可以用CGRectIntersectsRect()来避免重绘任何旧的线刷以不至于覆盖已更新过的区域。这样做会显著地提高绘制效率（见图13.4）

清单13.4 用-setNeedsDisplayInRect:来减少不必要的绘制

 1 - (void)addBrushStrokeAtPoint:(CGPoint)point
 2 {
 3     //add brush stroke to array
 4     [self.strokes addObject:[NSValue valueWithCGPoint:point]];
 5 
 6     //set dirty rect
 7     [self setNeedsDisplayInRect:[self brushRectForPoint:point]];
 8 }
 9 
10 - (CGRect)brushRectForPoint:(CGPoint)point
11 {
12     return CGRectMake(point.x - BRUSH_SIZE/2, point.y - BRUSH_SIZE/2, BRUSH_SIZE, BRUSH_SIZE);
13 }
14 
15 - (void)drawRect:(CGRect)rect
16 {
17     //redraw strokes
18     for (NSValue *value in self.strokes) {
19         //get point
20         CGPoint point = [value CGPointValue];
21 
22         //get brush rect
23         CGRect brushRect = [self brushRectForPoint:point];
24         
25         //only draw brush stroke if it intersects dirty rect
26         if (CGRectIntersectsRect(rect, brushRect)) {
27             //draw brush stroke
28             [[UIImage imageNamed:@"Chalk.png"] drawInRect:brushRect];
29         }
30     }
31 }

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