iOS-离屏渲染详解

离屏渲染的定义

GPU由于多个图层无法一次性渲染完成，而需要保留其中间状态，中间状态存放的位置即：offscreen Buffer。而后对offscreen Buffer中内容进行整体渲染完成后写入Frame Buffer的整个流程称为离屏渲染。如下图：

渲染的中间状态先存放至offscreenBuffer->渲染全部完成后在写入frameBuffer

离屏渲染xcode检测的效果图

图中黄色区域会触发离屏渲染

xcode检测渲染情况设置如下：

xcode设置示意图

离屏渲染原理

1、普通渲染流程

普通渲染流程

subLayer1绘制：subLayer1渲染完成——>写入FrameBuffer——>Display——>subLayer1从FrameBuffer中清空

subLayer2绘制：subLayer2渲染完成——>写入FrameBuffer——>Display——>subLayer2从FrameBuffer中清空

subLayer3绘制：subLayer3渲染完成——>写入FrameBuffer——>Display——>subLayer3从FrameBuffer中清空

相对来说：subLayer1、subLayer2、subLayer3之间是相互独立的

2、离屏渲染流程（进行圆角操作）

第一步

如上图，进行圆角裁剪，每个图层都需裁剪一次，显然三个图层无法一次渲染完成，需offscreenBuffer存放其中间状态

第二步

subLayer1绘制：从offscreenBuffer中获取subLayer1进行圆角裁剪，渲染完成——>写入FrameBuffer——>Display——>subLayer1从FrameBuffer中清空

subLayer2绘制：从offscreenBuffer中获取subLayer1进行圆角裁剪，渲染完成——>写入FrameBuffer——>Display——>subLayer2从FrameBuffer中清空

subLayer3绘制：从offscreenBuffer中获取subLayer1进行圆角裁剪，渲染完成——>写入FrameBuffer——>Display——>subLayer3从FrameBuffer中清空

以上流程中subLayer1、subLayer2、subLayer3之间相对独立，但图层间若有相互关联时，需额外的处理，如：图层叠加，会有额外计算和渲染。

常见离屏渲染场景总结

1、cornerRadius+clipsToBounds（裁剪+圆角）

2、shadow（阴影）

3、group opacity（组透明度）

4、mask（遮盖）

5、UIBlurEffect（毛玻璃）

对离屏渲染效率的小改进（shouldRasterize光栅化）

离屏渲染开销很大，会影响性能。为尽量降低离屏渲染带来的影响，可对其优化。如：对第一帧已经裁出了圆角，则将其结果缓存下来，下一帧渲染复用该缓存效果，避免重新裁剪一次。

CALayer为提供了：shouldRasterize。一旦被设置为true，Render Server就会强制把layer的渲染结果（包括其子layer，以及圆角、阴影、group opacity等等）保存在一块内存中，则下一帧可以复用，而不会再次触发离屏渲染。

注意点：

1、shouldRasterize至少会触发一次离屏渲染。如果你的layer本来并不复杂，也没有圆角阴影等等，打开这个开关反而会增加一次不必要的离屏渲染

2、离屏渲染缓存有空间上限，最多不超过屏幕总像素的2.5倍大小

3、一旦缓存超过100ms没有被使用，会自动被丢弃

4、layer的内容（包括子layer）必须是静态的，因为一旦发生变化（如resize，动画），之前辛苦处理得到的缓存就失效了。如果这件事频繁发生，我们就又回到了“每一帧都需要离屏渲染”的情景，而这正是开发者需要极力避免的。针对这种情况，Xcode提供了“Color Hits Green and Misses Red”的选项，帮助我们查看缓存的使用是否符合预期

彩蛋：除了解决多次离屏渲染的开销，shouldRasterize可应用于另一个场景：如果layer的子结构非常复杂，渲染一次所需时间较长，同样可以打开这个开关，把layer绘制到一块缓存，然后在接下来复用这个结果，这样就不需要每次都重新绘制整个layer树

思考

CPU渲染缓解GPU压力？