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[游戏开发]UIButton图片和离屏渲染与否对性能的影响

写本篇文章的原因是在开发过程中,遇到了列表加载和滑动会卡顿掉帧的情况,于是打算开始逐渐排查各种原因,最先想到的便是会不会是列表中头像的圆角设置导致掉帧卡顿?

于是便开始了测试。

首先,关于UIButton的离屏渲染,并不是设置了 layer 的 CornerRadius 和 MasksToBounds 就会导致离屏渲染,在设置了以上两种的情况下,只有设置 UIButton 的背景图片,才会导致离屏渲染,光设置背景颜色和 CornerRadius、MasksToBounds 并不会导致离屏渲染,那么在此情况下,CPU才是影响性能的关键。

原因:layer 渲染的时候分三层:backgroundColor、content 和 border。如果只设置 CornerRadius 则不会对 content 进行渲染(即图片),设置了 MasksToBounds 后,则会将渲染扩张到修改 content 图层。但是,如果我们不设置图片,content 为 nil 系统进行了优化, 不用切圆角,所以直接对 backgroundColor 层操作后,输出到 FrameBuffer 便可。不用离屏渲染。


先初始设置,不设置背景图片,设置圆角和背景颜色

?

这个时候,CPU的情况如下,启动后 视图加载完毕后CPU占3%,当上下快速滑动的时候,CPU占用最高值到达17%?


接下来设置背景图片,但不对图片设置圆角。

这个时候的CPU情况大致为:启动后 视图加载完毕后CPU占20~30%,当上下快速滑动的时候,CPU占用最高值到达18~20% 左右,可以看出相比不设置图片,加载所占用的CPU资源大量增加,而快速滑动所占用的CPU资源只有少量增加。

那么上述两种情况出现的原因肯定不是离屏渲染,因为两者甚至都没有离屏渲染,那么出现这种情况的原因,就在于CPU在渲染过程中的作用

CPU在渲染过程中的作用主要有 显示逻辑、计算布局、图片的解码和格式转换、提交等。

上述两种情况,CPU占有率增大的主要原因就在于添加了图片,导致CPU需要计算尺寸、解压成显示的尺寸,同时这种情况 图片越大所需的时间就越多。这也就导致,如果图片过大,也会使画面有些许卡顿的情况。当我把同样的图片,像素从698*698 修改到300*300 的时候,滑动时所占用的CPU有轻微减少,峰值在16%左右,同时在滑动减速时,页面不会出现明显卡顿。

为了验证,我将图片替换成3024*4032的图片后,CPU的占用资源如下图,大量增加。在滑动减速时,更是会出现明显卡顿、掉帧严重。


接下来则是第三种情况:设置圆角且带图片的UIButton

?此时,CPU的占用情况为加载时的CPU占用20%左右,上下快速滑动占用16%。这很奇怪是不是,为什么设置圆角反而减少了CPU的使用?

?其实,原因就在,正是因为离屏渲染减轻了cpu的负担。我们都知道离屏渲染会增加gpu的负担,创建了很多额外缓存空间已经大量的上下文切换,如上图的情况,即使CPU的占用率相比不设圆角降低了,但仍然会出现掉帧、卡顿的情况,而这与图片大小已无关系。

iOS设备的硬件时钟会发出Vsync(垂直同步信号),然后App的CPU会去计算屏幕要显示的内容,之后将计算好的内容提交到GPU去渲染。随后,GPU将渲染结果提交到帧缓冲区,等到下一个VSync到来时将缓冲区的帧显示到屏幕上。也就是说,一帧的显示是由CPU和GPU共同决定的。

假设在一个Vsync到来时,GPU还没有渲染好,这一帧就会被丢弃,等待下一次机会,此时屏幕上显示的还是之前的内容,这就是界面卡顿的原因。也就是说,不管GPU还是CPU阻碍了显示的流程,都会造成掉帧的现象。而上述的大量的圆角触发离屏渲染,使GPU的资源占满,而CPU的资源消耗很少,此时造成掉帧和卡顿。

那么cpu消耗的资源更少的原因是什么?(如果有大佬知道为什么,也请告诉一下= =)

这我也无法给出准确答案,猜测是因为CPU此时所需要渲染的显示比切圆角前更少。


写本篇文章参考了不少资料,在自己测试的过程中慢慢找原因,对于自己最初的问题,列表滑动及加载的时候卡顿掉帧的原因,也算是找到了其中一部分,但没有完全解决,回头会慢慢写出来

总结:

  1. 在设置列表中的图片时,特别是头像类的,可以使用压缩后的图片,减小图片的大小,能有效减少卡顿,若使用用户拍的照片或者别的大图片,在列表的滑动和加载过程中,可能会出现卡顿掉帧
  2. 在设置头像的圆角时,不应该使用 CornerRadius 和 MasksToBound ,在少量的情况下也许不会影响什么性能,但若图片很多且滑动比较快的话,因为离屏渲染造成的卡顿掉帧也会比较明显。
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加:2022-01-12 00:22:24  更:2022-01-12 00:24:11 
 
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