iOS 图形绘制方案

先说下背景，项目里需要绘制音乐和视频的波形图，由于产品上的设计，波形图的长度基本都可以达到屏幕长度的几十倍。并且图形并不是折线图而是柱状图，还要跟随音乐音量变化，所以图形肯定是无法直接拉伸挤压的，所以当时为了性能和内存方面的考虑，尝试了很多方案。

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UIImage：

使用UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext方法将绘制的图形生成图片。

这种方式适用于图片不长并且图片不变的情况。

优点：可在子线程绘制，方便缓存。

缺点：占用内存大，绘制不够高效。

PS： 注意此方法有个隐患，因为系统会对设置给UIImageView的图片进行缓存，如果一直调用，即使是完全相同的图片，也会产生内存占用。

示例：

CALayer ：

layer的基类，重写drawInContext方法进行进行绘制。

优点：量级轻（实在想不到优点）。

缺点：主线程绘制，绘制不够高效 。

示例：

CATiledLayer：

layer的子类，专门用于绘制大图的方案，系统底层已进行过优化，子线程绘制，并且不会绘制屏幕外的内容。可将大图分割成若干个更小的单元进行绘制，可通过tileSize设置单个绘制单元的大小。

优点：子线程绘制，性能极好。

缺点：绘制较缓慢，能控制的变量较少。

示例：

与CALayer用法一致，可设置额外属性

YYAsyncLayer：

知名的异步绘制的第三方控件，是CALayer的子类，内部创建了队列进行管理，能将绘制的操作转换为异步操作，并且引入了RunLoop机制进行管理，只在RunLoop空闲的时候才进行刷新操作。

优点：子线程绘制，性能很高，不阻塞用户操作。

缺点：因为只在空闲时执行，图形刷新不及时。

示例：

CAShapeLayer + UIBezierPath：

layer的子类，CAshapeLayer能在GPU上渲染，性能很高，绘制速度很快，而且曲线绘制既能选择在主线程绘制，也能选择在子线程绘制。

优点：无论子线程还是主线程都可绘制，且性能很高。

缺点：曲线路径量大的话，还是影响性能。

示例：

最终还是选择了CAShapeLayer + UIBezierPath方案，但是因为音波数据量特别大（每秒40个音频数据），导致多个图形频繁刷新的时候发热十分严重，而且也出现了卡顿的情况。

为了优化，最后又加入了分屏绘制的逻辑：

蓝色区域表示屏幕区域，红色表示绘制的区域，黑色线条表示临界边，

整体逻辑：

0、转换坐标为窗体坐标。

1、判断是否有上次绘制的位置，没有则直接绘制。

2、绘制完成后保存当前位置为绘制位置，计算出黑色临临界区域。

3、滑动视图的过程中判断滑动位置是否超出了黑线区域，超出则重新进行绘制。

4、重复2、3。

iOS开发的动态曲线图绘制

最近项目中需要用到曲线图，虽然有很多demo，但还是想自己写个，毕竟也不难，当然效果不如网上那些大神的好看～毕竟水平有限，但是也足够我应付项目需求了嘿嘿（主要还是闲的，哈哈）

首先效果如图：

1.首先自定义一个view，我定义了这些属性

（忽略我蹩脚的起名）

2.开始画图 首先根据x坐标的个数画出表格中的竖线及坐标刻度

依葫芦画瓢得到众横线

接着根据实际值在表格中划出红点及实际坐标值

其中以下是两个懒加载

自定义的初始化方法：

动态连接各个点，我让这个行为在️秒内执行完

大功告成，直接就可以调用啦

demo地址：

[img]

iOS 图形绘制（二）-UIBezierPath

UIBezierPath 可以创建基于矢量的路径，例如椭圆或者矩形，或者有多个直线和曲线段组成的形状。

使用 UIBezierPath ，你只能在当前上下文中绘图，所以如果你当前处于 UIGraphicsBeginImageContextWithOptions 函数或 drawRect: 方法中，你就可以直接使用UIKit提供的方法进行绘图。如果你持有一个 context: 参数，那么使用UIKit提供的方法之前，必须将该上下文参数转化为当前上下文。幸运的是，调用 UIGraphicsPushContext 函数可以方便的将 context: 参数转化为当前上下文，记住最后别忘了调用 UIGraphicsPopContext 函数恢复上下文环境。

简言之：我们一般使用 UIBezierPath 都是在重写的 drawRecrt: 方法这种情形。其绘图的步骤是这样的：

1.重写 drawRect: 方法。但不需要我们自己获取当前上下文 context ；

2.创建相应图形的 UIBezierPath 对象，并设置一些修饰属性；

3.渲染，完成绘制。

绘制矩形最简单的办法是使用 UIRectFrame 和 UIRectFill

通过使用 UIBezierPath 可以自定义绘制线条的粗细，是否圆角等。

多边形是一些简单的形状，这些形状是由一些直线线条组成，我们可以用 moveToPoint: 和 addLineToPoint: 方法去构建。 moveToPoint: 设置我们想要创建形状的起点。从这点开始，我们可以用方法 addLineToPoint: 去创建一个形状的线段。

我们可以连续的创建 line，每一个 line 的起点都是先前的终点，终点就是指定的点。

closePath 可以在最后一个点和第一个点之间画一条线段。

想画弧线组成的不规则形状，我们需要使用中心点、弧度和半径，如下图。弧度使用顺时针脚底，0弧度指向右边，pi/2指向下方，pi指向左边，-pi/2指向上方。然后使用 bezierPathWithArcCenter: radius: startAngle endAngle: clockwise: 方法来绘制。

iOS进阶--UIView的绘制

如果要研究OpenGL ES相关和 GPU 相关，这篇文章很具有参考的入门价值.

首先要从 Runloop 开始说,iOS 的 MainRunloop 是一个60fps 的回调,也就是说16.7ms(毫秒)会绘制一次屏幕,这个时间段内要完成:

这些 CPU 的工作.

然后将这个缓冲区交给 GPU 渲染, 这个过程又包含:

最终现实在屏幕上.因此,如果在16.7ms 内完不成这些操作, eg: CPU做了太多的工作, 或者 view 层次过于多,图片过于大,导致 GPU 压力太大,就会导致"卡"的现象,也就是 丢帧 , 掉帧 .

苹果官方给出的最佳帧率是: 60fps (60Hz),也就是一帧不丢, 当然这是理想中的绝佳体验.

一般来说如果帧率达到 60+fps (fps = 60帧以上,如果帧率fps 50,人眼就基本感觉不到卡顿了,因此,如果你能让你的 iOS 程序 稳定 保持在 60fps 已经很不错了, 注释,是"稳定"在60fps,而不是, 10fps , 40fps , 20fps 这样的跳动,如果帧频不稳就会有卡的感觉, 60fps 真的很难达到, 尤其是在 iPhone 4/4s等 32bit 位机上,不过现在苹果已经全面放弃32位,支持最低64位会好很多.

总的来说, UIView从绘制到Render的过程有如下几步：

UIView 的绘制和渲染是两个过程:

上面提到的从 CPU 到 GPU 的过程可用下图表示:

下面具体来讨论下这个过程

假设我们创建一个 UILabel

这个时候不会发生任何操作, 由于 UILabel 重写了 drawRect 方法,因此,这个 View 会被 marked as "dirty" :

类似这个样子:

然后一个新的 Runloop 到来，上面说道在这个 Runloop 中需要将界面渲染上去，对于 UIKit 的渲染，Apple用的是它的 Core Animation 。 做法是在Runloop开始的时候调用：

在 Runloop 结束的时候调用

在 begin 和 commit 之间做的事情是将 view 增加到 view hierarchy 中，这个时候也不会发生任何绘制的操作。 当 [CATransaction commit] 执行完后， CPU 开始绘制这个 view :

首先 CPU 会为 layer 分配一块内存用来绘制 bitmap ，叫做 backing store

创建指向这块 bitmap 缓冲区的指针，叫做 CGContextRef

通过 Core Graphic 的 api ，也叫 Quartz2D ，绘制 bitmap

将 layer 的 content 指向生成的 bitmap

清空 dirty flag 标记

这样 CPU 的绘制基本上就完成了.

通过 time profiler 可以完整的看到个过程：

假如某个时刻修改了 label 的 text :

由于内容变了, layer 的 content 的 bitmap 的尺寸也要变化，因此这个时候当新的 Runloop 到来时， CPU 要为 layer 重新创建一个 backing store ，重新绘制 bitmap .

CPU 这一块最耗时的地方往往在 Core Graphic 的绘制上，关于 Core Graphic 的性能优化是另一个话题了，又会牵扯到很多东西，就不在这里讨论了.

GPU bound：

CPU 完成了它的任务：将 view 变成了 bitmap ，然后就是 GPU 的工作了， GPU 处理的单位是 Texture .

基本上我们控制 GPU 都是通过 OpenGL 来完成的，但是从 bitmap 到 Texture 之间需要一座桥梁， Core Animation 正好充当了这个角色：

Core Animation 对 OpenGL 的 api 有一层封装，当我们要渲染的 layer 已经有了 bitmap content 的时候，这个 content 一般来说是一个 CGImageRef ， CoreAnimation 会创建一个 OpenGL 的 Texture 并将 CGImageRef（bitmap） 和这个 Texture 绑定，通过 TextureID 来标识。

这个对应关系建立起来之后，剩下的任务就是 GPU 如何将 Texture 渲染到屏幕上了。 GPU 大致的工作模式如下：

整个过程也就是一件事：

CPU 将准备好的 bitmap 放到 RAM 里， GPU 去搬这快内存到 VRAM 中处理。 而这个过程 GPU 所能承受的极限大概在16.7ms完成一帧的处理，所以最开始提到的60fps其实就是GPU能处理的最高频率.

因此， GPU 的挑战有两个：

这两个中瓶颈基本在第二点上。渲染 Texture 基本要处理这么几个问题：

Compositing 是指将多个纹理拼到一起的过程，对应 UIKit ，是指处理多个 view 合到一起的情况，如:

如果 view 之间没有叠加，那么 GPU 只需要做普通渲染即可.

如果多个 view 之间有叠加部分， GPU 需要做 blending .

加入两个 view 大小相同，一个叠加在另一个上面，那么计算公式如下：

R = S + D *( 1 - Sa )

其中 S , D 都已经 pre-multiplied 各自的 alpha 值。

Sa 代表 Texture 的 alpha 值。

假如 Top Texture （上层 view ）的 alpha 值为 1 ，即不透明。那么它会遮住下层的 Texture .

即, R = S 。是合理的。

假如 Top Texture （上层 view ）的 alpha 值为 0.5 ，

S 为 (1,0,0) ，乘以 alpha 后为 (0.5,0,0） 。

D 为 (0，0，1) 。

得到的 R 为 （0.5，0，0.5） 。

基本上每个像素点都需要这么计算一次。

因此， view 的层级很复杂，或者 view 都是半透明的（ alpha 值不为 1 ）都会带来 GPU 额外的计算工作。

这个问题，主要是处理 image 带来的，假如内存里有一张 400x400 的图片，要放到 100x100 的 imageview 里，如果不做任何处理，直接丢进去，问题就大了，这意味着， GPU 需要对大图进行缩放到小的区域显示，需要做像素点的 sampling ，这种 smapling 的代价很高，又需要兼顾 pixel alignment 。 计算量会飙升。

如果我们对 layer 做这样的操作：

会产生 offscreen rendering ,它带来的最大的问题是，当渲染这样的 layer 的时候，需要额外开辟内存，绘制好 radius，mask ，然后再将绘制好的 bitmap 重新赋值给 layer 。

因此继续性能的考虑， Quartz 提供了优化的 api ：

简单的说，这是一种 cache 机制。

同样 GPU 的性能也可以通过 instrument 去衡量：

红色代表 GPU 需要做额外的工作来渲染 View ，绿色代表 GPU 无需做额外的工作来处理 bitmap 。

全文完

收录： 原文地址

iOS开发 ，将多张图片叠加绘制到一起

这种绘制是根据图片的像素比例 等比例进行绘制的，在选择图片和创建展示图片的imageView 时，注意查看尺寸 注：绘图时使用  [UIScreen mainScreen].scale 可以是图片更清晰 UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, [UIScreen mainScreen].scale);//这样就不模糊了

//图片上添加文字 详细版

- (UIImage*)text:(NSString*)text addToView:(UIImage*)image{

//设置字体样式

UIFont*font = [UIFont fontWithName:@"Arial-BoldItalicMT"size:100];

NSMutableAttributedString *str = [[NSMutableAttributedString alloc] initWithString:text];

[str addAttribute:NSForegroundColorAttributeName value:[UIColor blueColor] range:NSMakeRange(0, 1)];

[str addAttribute:NSFontAttributeName value:[UIFont systemFontOfSize:100] range:NSMakeRange(0, text.length)];

//    CGSize textSize = [text sizeWithAttributes:dict];

CGSize textSize = [str size];

//绘制上下文

UIGraphicsBeginImageContext(image.size);

//UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, [UIScreen mainScreen].scale);//这样就不模糊了

[image drawInRect:CGRectMake(0,0, image.size.width, image.size.height)];

//    int border =10;

CGRect re = {CGPointMake((image.size.width- textSize.width)/2, 200), textSize};

//    CGRect rect = CGRectMake(0, 0, image.size.width, 500);

//此方法必须写在上下文才生效

[str drawInRect:re ];

UIImage*newImage =UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

UIGraphicsEndImageContext();

return newImage;

}

//修改图片尺寸

- (UIImage*)imageWithImageSimple:(UIImage*)image scaledToSize:(CGSize)newSize

{

// Create a graphics image context

UIGraphicsBeginImageContext(newSize);//这样压缩的图片展示出来会很模糊

//UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, [UIScreen mainScreen].scale);//这样就不模糊了

//UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, [UIScreen mainScreen].scale);//这样就不模糊了

// Tell the old image to draw in this new context, with the desired

// new size

[image drawInRect:CGRectMake(0,0,newSize.width,newSize.height)];

// Get the new image from the context

UIImage* newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

// End the context

UIGraphicsEndImageContext();

// Return the new image.

return newImage;

}

//圆角

- (UIImage *) getRadioImaeg:(NSString *)imageName1{

UIImage *image1 = [UIImage imageNamed:imageName1];

UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image1.size, 0, 0);

CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

CGRect rect = CGRectMake(00, 0, image1.size.width, image1.size.width);

CGContextAddEllipseInRect(ctx, rect);

CGContextClip(ctx);

[image1 drawInRect:rect];

UIImage *img = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

UIGraphicsEndImageContext();

return img;

}

//图片叠加

- (UIImage *)addImage:(NSString *)imageName1 withImage:(NSString *)imageName2 {

UIImage *image1 = [UIImage imageNamed:imageName1];

UIImage *image2 = [self getRadioImaeg:@"333"];

UIGraphicsBeginImageContext(image1.size);

//UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, NO, [UIScreen mainScreen].scale);//这样就不模糊了

[image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, image1.size.width, image1.size.height)];

[image2 drawInRect:CGRectMake((image1.size.width - image2.size.width)/2,(image1.size.height - image2.size.height)/2, image2.size.width, image2.size.height)];

UIImage *resultingImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

UIGraphicsEndImageContext();

return resultingImage;

}

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