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2024年03月19日 15:44 · 阅读数 6

AutoLayout的原理，性能如何

AutoLayout的原理和性能

AutoLayout是苹果在2012年发布的一个框架，用于方便开发者适配不同尺寸的屏幕。它的语法可能有些蹩脚和冗长，但是通过一些封装库（如Masonry），可以更加简单易用。

AutoLayout的原理是基于Cassowary算法的一种实现。Cassowary是一种用于解决用户界面布局问题的算法，它将布局问题抽象成线性等式或不等式约束来进行求解。AutoLayout将视图的布局问题转换为线性等式，然后通过求解这些等式来确定视图的frame属性（origin和size）[1]。

AutoLayout的性能在不同版本的iOS系统中有所不同。在iOS12之前，AutoLayout的性能相对较低。根据测试数据，直接使用Frame布局的性能最好，而嵌套使用AutoLayout的性能消耗较大。在复杂页面中，AutoLayout的性能问题可能会导致应用卡顿和性能下降。然而，在iOS12之后，苹果对AutoLayout进行了优化，将其性能从指数关系优化到了线性关系。因此，在iOS12及以后的系统中，AutoLayout的性能得到了明显的提升[1][2]。

苹果提供了一些优化AutoLayout性能的建议：

避免写重复的约束和无用的约束。
一个视图中不要使用两套约束。
避免频繁地移除和添加约束，尽量在需要的地方更新约束。
对于一些内置宽高的控件（如UILabel、UIImageView、UIButton），可以使用intrinsicContentsize属性，但这可能会影响性能。
尽量少使用systemLayoutSizeFittingSize方法，因为每次调用都会创建和销毁一个布局引擎，消耗性能[1]。

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UIView & CALayer的区别

UIView和CALayer是iOS开发中常用的两个类，它们在界面的绘制和显示中起着重要的作用。下面是UIView和CALayer的区别：

总结： UIView和CALayer在界面的绘制和显示中扮演不同的角色。UIView负责处理用户的触摸事件和事件的传递，同时封装了CALayer的高级接口。而CALayer主要负责管理图像内容和执行动画。它们的关系是UIView依赖于CALayer来显示界面。

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事件响应链

iOS事件响应链是指在iOS应用程序中，当用户触摸屏幕或进行其他交互操作时，系统会按照一定的规则将事件传递给相应的对象进行处理。事件的传递和响应是通过响应者链来完成的。

响应者链的构成：
- 响应者链由一系列对象组成，每个对象都有机会接收和处理事件。
- 响应者链的顺序是从最底层的视图开始，逐级向上，直到顶层的应用程序对象。
- 响应者链的顺序一般是：视图 -> 视图控制器 -> 窗口 -> 应用程序对象。
响应者链的作用：
- 当事件发生时，系统会将事件发送给第一响应者，即响应者链的第一个对象。
- 如果第一响应者无法处理事件，系统会将事件沿着响应者链向上传递，直到找到能够处理事件的对象为止。
- 如果整个响应者链都无法处理事件，事件将被丢弃。
事件的传递和响应：
- 当用户触摸屏幕或进行其他交互操作时，系统会将事件打包成一个UIEvent对象，并将其放入当前活动应用程序的事件队列中。
- UIApplication会从事件队列中取出事件，并将其传递给窗口对象。
- 窗口对象会使用hitTest:withEvent:方法找到事件发生的初始点所在的视图。
- hitTest:withEvent:方法会遍历视图层级结构，判断触摸点是否在每个视图内，并找到最合适的视图作为第一响应者。
- 事件会沿着响应者链向上传递，直到找到能够处理事件的对象为止。

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drawrect & layoutsubviews调用时机

UIView的drawRect和layoutSubviews方法是用于视图绘制和布局的重要方法。它们的调用时机如下：

调用时机：

注意事项：

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iOS隐式动画 & 显示动画区别

在iOS中，隐式动画和显式动画是两种不同的动画方式。它们在实现方式和效果上有一些区别。

隐式动画：
- 隐式动画是指在不显式创建动画的情况下，通过改变CALayer的可做动画的属性来实现动画效果。
- 隐式动画是默认开启的，即使不进行任何设置，改变图层属性时也会自动产生动画效果。
- 隐式动画的持续时间默认为0.25秒，可以通过CATransaction类来设置动画的持续时间。
- 隐式动画的类型和持续时间取决于当前事务的设置和图层行为。
显式动画：
- 显式动画是指通过用户自己创建动画来实现的，使用beginAnimations:context:和commitAnimations方法来创建动画。
- 显式动画需要手动开启和关闭，需要在beginAnimations:context:和commitAnimations之间设置动画的属性和效果。
- 显式动画可以更加灵活地控制动画的属性、持续时间、延迟等。

综上所述，隐式动画是默认开启的，通过改变图层属性来实现动画效果，而显式动画需要手动创建并设置动画的属性和效果。

1. 事务

事务，其实是Core Animation用来包含一系列属性动画集合的机制，通过指定事务来改变图层的可动画属性，这些变化都不是立刻发生变化的，而是在事务被提交的时候才启动一个动画过渡到新值。任何可以做动画的图层属性都会被添加到栈顶的事务。

//1.动画属性的入栈
+ (void)begin;

//2.动画属性出栈
+ (void)commit;

//3.设置当前事务的动画时间
+ (void)setAnimationDuration:(CFTimeInterval)dur;

//4.获取当前事务的动画时间
+ (CFTimeInterval)animationDuration;

//5.在动画结束时提供一个完成的动作
+ (void)setCompletionBlock:(nullable void (^)(void))block;

现在再来考虑隐式动画，其实是Core Animation在每个RunLoop周期中会自动开始一次新的事务，即使你不显式的使用[CATranscation begin]开始一次事务，任何在一次RunLoop运行时循环中属性的改变都会被集中起来，执行默认0.25秒的动画。

通过事务来设置动画：

[CATransaction begin];  //入栈
//1.设置动画执行时间
[CATransaction setAnimationDuration:3];
//2.设置动画执行完毕后的操作：颜色渐变之后再旋转90度
[CATransaction setCompletionBlock:^{
  CGAffineTransform transform = self.colorLayer.affineTransform;
  transform  = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2);
  self.colorLayer.affineTransform = transform;
}];

CGFloat red = arc4random() % 255 / 255.0;
CGFloat green = arc4random() % 255 / 255.0;
CGFloat blue = arc4random() % 255 / 255.0;
UIColor *randomColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1];
_colorLayer.backgroundColor = randomColor.CGColor;
[CATransaction commit];  //出栈

2. 图层行为

我们上述的实验对象是一个独立图层，如果直接对UIView或者CALayer关联的图层layer改变动画属性，这样是没有隐式动画效果的，这说明虽然Core Animation对所有的CALayer动画属性设置了隐式动画，但UIView把它关联的图层的这个特性给关闭了。为了更好的理解中一点，我们需要知道隐式动画是如何实现的：我们把改变属性时CALayer自动执行的动画称作行为，当CALayer的属性被修改时，它会调用-actionForKey:方法传递属性名称，我们可以找到这个方法的具体说明如下：

/* Returns the action object associated with the event named by the
 * string 'event'. The default implementation searches for an action
 * object in the following places:
 *
 * 1. if defined, call the delegate method -actionForLayer:forKey:
 * 2. look in the layer's `actions' dictionary
 * 3. look in any `actions' dictionaries in the `style' hierarchy
 * 4. call +defaultActionForKey: on the layer's class
 *
 * If any of these steps results in a non-nil action object, the
 * following steps are ignored. If the final result is an instance of
 * NSNull, it is converted to `nil'. */

- (nullable id<CAAction>)actionForKey:(NSString *)event;

翻译过来大概就是说：

图层会首先检测它是否有委托，并且是否实现CALayerDelegate协议指定的-actionForLayer:forKey方法；如果有，就直接调用并返回结果。
如果没有委托或者委托没有实现-actionForLayer:forKey方法，图层将会检查包含属性名称对应行为映射的actions字典
如果actions字典没有包含对应的属性，图层接着在它的style字典里搜索属性名.
最后，如果在style也找不到对应的行为，那么图层将会直接调用定义了每个属性的标准行为的+defaultActionForKey:方法

从流程上分析来看，经过一次完整的搜索动画之后，-actionForKey:要么返回空(这种情况不会有动画发生)，要么返回遵循CAAction协议的对象(CALayer拿这个结果去对先前和当前的值做动画)。现在我们再来考虑UIKit是如何禁用隐式动画的：每个UIView对它关联的图层都遵循了CALayerDelegate协议，并且实现了-actionForLayer:forKey方法。当不在一个动画块中修改动画属性时，UIView对所有图层行为都返回了nil，但是在动画Block范围就返回了非空值，下面通过一段代码来验证：

@interface TestLayerAnimationVC ()

@property (nonatomic,weak)IBOutlet UIView *layerView;

@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
   //测试图层行为：UIKit默认关闭了自身关联图层的隐式动画
    NSLog(@"OutSide:%@",[self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
   
    [UIView beginAnimations:nil context:nil];
    NSLog(@"InSide:%@",[self.layerView actionForLayer:self.layerView.layer forKey:@"backgroundColor"]);
    [UIView commitAnimations];
}

//打印：
OutSide:<null>
InSide:<CABasicAnimation: 0x600001703100>

由此得出结论：当属性在动画块之外发生变化，UIView直接通过返回nil来禁用隐式动画。但是如果在动画块范围内，UIView则会根据动画具体类型返回响应的属性，

3. 关闭和开启隐式动画

当然，返回nil并不是禁用隐式动画的唯一方法，CATransaction也为我们提供了具体的方法，可以用来对所有属性打开或者关闭隐式动画，方法如下：

+ (void)setDisableActions:(BOOL)flag;

UIView关联的图层禁用了隐式动画，那么对这种图层做动画的方法有有了以下几种方式：

使用UIView的动画函数(而不是依赖CATransaction)
继承UIView，并覆盖-actionforLayer:forkey:方法
直接创建显式动画

其实，对于单独存在的图层，我们也可以通过实现图层的-actionforLayer:forkey:方法，或者提供一个actions字典来控制隐式动画

4. 自定义图层行为

通过对事务和图层行为的了解，我们可以这样思考，图层行为其实是被Core Animation隐式调用的显式动画对象。我们可以发现改变隐式动画的这种图层行为有两种方式： 1.给layer设置自定义的actions字典 2.实现委托代理，返回遵循CAAction协议的动画对象现在，我们尝试使用第一种方法来自定义图层行为，这里用到的是一个推进过渡的动画(也是遵循了CAAction的动画类)，具体的代码如下：

@interface TestLayerAnimationVC ()
@property (nonatomic,strong) CALayer *colorLayer;
@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    _colorLayer = [[CALayer alloc] init];
    _colorLayer.frame = CGRectMake(30, 30, kDeviceWidth - 60, 60);
    _colorLayer.backgroundColor = [UIColor orangeColor].CGColor;
    //自定义动画对象
    CATransition *transition = [CATransition animation];
    transition.type = kCATransitionPush;
    transition.subtype = kCATransitionFromLeft;
    _colorLayer.actions = @{@"backgroundColor":transition};
    [self.view.layer addSublayer:_colorLayer];
}

- (IBAction)changeColor:(UIButton *)sender{
    CGFloat red = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat green = arc4random() % 255 / 255.0;
    CGFloat blue = arc4random() % 255 / 255.0;
    UIColor *randomColor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:1];
    _colorLayer.backgroundColor = randomColor.CGColor;
}

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什么是离屏渲染

离屏渲染在iOS开发中经常被提及，因为它可能会导致界面卡顿的问题。在OpenGL中，GPU屏幕渲染有两种方式：当前屏幕渲染和离屏渲染。当前屏幕渲染是在用于显示的屏幕缓冲区中进行，不需要额外创建新的缓存，也不需要切换上下文，因此性能较好。而离屏渲染则是在GPU的当前屏幕缓冲区之外开辟新的缓冲区进行操作[2]。

离屏渲染的代价相对较高，主要体现在以下两个方面：

创建新的缓冲区。
上下文切换。离屏渲染的整个过程需要多次切换上下文环境，从当前屏幕切换到离屏渲染，等待离屏渲染结束后，再将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上，这又需要将上下文环境从离屏切换回当前屏幕[2]。

以下情况会触发离屏渲染：

shouldRasterize（光栅化）
masks（遮罩）
shadows（阴影）
edge antialiasing（抗锯齿）
group opacity（不透明）[2]

为了避免卡顿问题，应尽可能使用当前屏幕渲染，避免使用需要离屏渲染的技术。如果必须进行离屏渲染，对于相对简单的视图，可以使用CPU渲染；对于相对复杂的视图，可以使用一般的离屏渲染。需要注意的是，具体使用CPU渲染还是使用GPU离屏渲染需要进行性能上的具体比较[2]。

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imageNamed & imageWithContentsOfFile区别

UIImage的imageNamed和imageWithContentsOfFile方法都是用于加载图片的方法，但它们有一些区别。

imageNamed方法：

imageWithContentsOfFile方法：

综上所述，根据不同的需求和场景选择使用相应的方法。如果图片较小且使用频率较高，可以使用imageNamed方法以提高性能和内存利用率。如果图片较大或者只使用一两次，可以使用imageWithContentsOfFile方法以降低内存消耗。

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图片是什么时候解码的，如何优化

iOS图片解码时机和优化方法

图片解码是将压缩的图片数据转换为可显示的像素数据的过程。在iOS中，图片解码的时机和优化方法对于应用的性能和用户体验非常重要。

图片解码时机：
- 图片解码通常发生在将图片显示在屏幕上之前。当需要显示图片时，iOS会自动进行解码操作，将图片数据转换为可显示的像素数据。
- UIImage的init方法对比：
  - 使用UIImage(named: String)方法创建的UIImage对象，在加载到内存时就会进行解码操作，因此在使用该方法创建的UIImage对象时不会有额外的解码延迟。
  - 使用UIImage(contentsOfFile: String)方法创建的UIImage对象，在加载到内存时不会进行解码操作，只有在使用该UIImage对象时才会进行解码，因此可能会有一定的解码延迟。
图片解码优化方法：
- 使用合适的图片格式：对于大图，可以使用JPEG格式，因为它具有较小的文件大小和较快的加载速度。对于小图，可以使用PNG格式，因为它支持透明度，并且在解码速度上通常比JPEG快一些。
- 图片压缩：对于应用中的所有图片，可以进行压缩处理以减小文件大小，从而减少加载时间和内存占用。
- 图片缓存：使用图片缓存库，如SDWebImage或Kingfisher，可以将解码后的图片数据缓存到内存或磁盘中，以便在下次使用时直接加载，提高加载速度和性能。
- 异步加载：在加载大图或网络图片时，可以使用异步加载的方式，避免阻塞主线程，提高用户体验。
- 图片预加载：在需要显示大量图片的场景中，可以提前加载图片数据，避免在显示时出现卡顿现象。

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图片渲染怎么优化

在iOS中，图片渲染的优化可以通过以下几种方法来实现：

使用合适的图片格式：选择合适的图片格式可以减小图片文件的大小，从而减少内存占用。常见的图片格式有JPEG、PNG和GIF等，其中JPEG适合存储照片，PNG适合存储透明图片，GIF适合存储动画图片。
压缩图片大小：通过压缩图片的尺寸和质量来减小图片文件的大小。可以使用图像处理工具或代码来实现图片压缩，例如使用UIImage的方法来调整图片的大小和质量。
使用缓存机制：将已经加载过的图片缓存起来，下次需要使用时直接从缓存中获取，避免重复加载和解码图片，提高性能和加载速度。
异步加载图片：在加载图片时，使用异步加载的方式，避免阻塞主线程，提高用户体验。可以使用GCD或NSOperationQueue来实现异步加载图片。
使用渐进式加载：渐进式加载是一种逐步显示图片的方式，先显示模糊的低分辨率图片，然后逐渐加载高分辨率的图片。这样可以提高用户感知的加载速度。
图片解码优化：图片解码是图片渲染的关键步骤，可以通过使用更高效的解码算法或库来优化解码过程，减少内存占用和解码时间。
使用矢量图形：矢量图形是基于数学公式描述的图形，可以无损缩放和渲染，不会出现像素失真。使用矢量图形可以减小图片文件的大小，并且适应不同屏幕的分辨率。
避免频繁的图片操作：频繁的图片操作会增加CPU和内存的消耗，影响性能。在处理图片时，尽量避免频繁的裁剪、旋转和滤镜等操作。

综上所述，通过选择合适的图片格式、压缩图片大小、使用缓存机制、异步加载图片、渐进式加载、图片解码优化、使用矢量图形和避免频繁的图片操作等方法，可以有效优化iOS中的图片渲染性能。

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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

当GPU的刷新率超过了iOS屏幕的60Hz刷新率时，可能会出现以下现象：

屏幕撕裂（Screen Tearing）：由于GPU的刷新速度超过了屏幕的刷新速度，导致屏幕上不同部分的图像在同一时间点上显示的是不同的帧，从而产生屏幕撕裂的现象。
视觉不连贯（Visual Inconsistency）：当GPU的刷新率超过了屏幕的刷新率时，可能会导致图像在屏幕上的显示不连贯，出现闪烁或者不稳定的情况。

为了解决这个问题，可以考虑以下方法：

垂直同步（Vertical Sync）：垂直同步是一种技术，通过将GPU的输出与显示器的刷新率同步，确保每一帧的图像都在显示器的垂直回扫期间显示。这样可以避免屏幕撕裂和视觉不连贯的问题。在iOS中，可以通过设置CADisplayLink的preferredFramesPerSecond属性来实现垂直同步。
限制GPU的帧率（Limit GPU Frame Rate）：可以通过限制GPU的帧率来确保其不超过屏幕的刷新率。这可以通过在应用程序中设置适当的帧率限制来实现，例如使用CADisplayLink的frameInterval属性来设置帧率。
优化图形渲染（Optimize Graphics Rendering）：优化图形渲染可以减少GPU的负载，从而降低其刷新率。可以通过以下方法来优化图形渲染：
- 减少不必要的图形绘制操作，只在需要更新的时候进行绘制。
- 使用合适的图像压缩格式，减少图像的内存占用和渲染时间。
- 避免过多的图层叠加和透明度设置，减少离屏渲染的次数。
- 使用合适的图形渲染技术，如Metal或OpenGL ES，以提高渲染效率。

请注意，以上方法可能需要根据具体的应用场景和需求进行调整和优化。

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