UITableView的复用机制以及性能优化

UITableView的复用机制

UITableView首先加载一屏幕(假设UITableView的大小是整个屏幕的大小)所需要的UITableViewCell,具体个数要根据每个cell的高度而定,总之肯定要铺满整个屏幕,更准确说当前加载的cell的高度要大于屏幕高度。然后你往上滑动,想要查看更多的内容,那么肯定需要一个新的cell放在已经存在内容的下边。这时候先不去生成,而是先去UITableView自己的一个资源池里去获取。这个资源池里放了已经生成的而且能用的cell。如果资源池是空的话才会主动生成一个新的cell。那么这个资源池里的cell又来自哪里呢?当你滑动时视图是,位于最顶部的cell会相应的往上滑动,直到它彻底消失在屏幕上,消失的cell去了哪里呢?你肯定想到了,是的,它被UITableView放到资源池里了。其他cell也是这样,只要一滑出屏幕就放入资源池。这样,有进有出,总共需要大约一屏幕多一两个的cell就够了。相对于1000来说节省的资源就是指数级啊,完美解决了性能问题。

常用的代码

//方法1
- (void)viewDidLoad { 
    [super viewDidLoad]; 
        // Setup table view. 
    self.myTableView.delegate = self;
    self.myTableView.dataSource = self;
   [self.myTableView registerClass:[MyTableViewCell class] forCellReuseIdentifier:@"MyTableViewCell"];
   //或者[UITableView registerNib:forCellReuseIdentifier:]方法
}

- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
     static NSString *CellIdentifier = @"MyTableViewCell"; 
     UITableViewCell *cell = nil; 
     cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:CellIdentifier forIndexPath:indexPath];

    //do something
    return cell;
}
//方法2
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath { 
    static NSString *CellIdentifier = @"UITableViewCell"; 
   UITableViewCell *cell = nil; 
   cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:CellIdentifier]; 
   if (!cell) { 
       cell = [[UITableViewCell alloc] initWithStyle:UITableViewCellStyleSubtitle reuseIdentifier:CellIdentifier];
      //不要在这里设置cell的属性
   } 
   //do something
   return cell;
}

注意这里- [UITableView registerClass:forCellReuseIdentifier:]- [UITableView registerNib:forCellReuseIdentifier:]这两个方法一定不能用错,否则就会报错。
还有就是我注释中说的不要在if里面设置cell的属性,这就是因为它的复用机制,如果在那里设置了,你后面的cell因为是复用的前面的cell,所以不会执行if里面的代码,就会导致你设置的属性失效。

UITableView的优化

1、cell高度的计算

如果是固定高度,则直接设置self.tableView.rowHeight = 88;,不要重写-(CGFloat)tableView:(UITableView *)tableViewheightForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath这个方法,重写了这个方法后前面设置的rowHeight将会失效,并且每次显示一个cell都会调用一次这个方法,所以重写这个方法肯定没有直接设置rowHeight效率高。
iOS8之后有了self-sizing cell的概念,cell可以自己算出高度,使用self-sizing cell需要满足以下三个条件:

  • 使用Autolayout进行UI布局约束(要求cell.contentView的四条边都与内部元素有约束关系)。
  • 指定TableView的estimatedRowHeight属性的默认值,就是初始化的一个默认高度。
  • 指定TableView的rowHeight属性为UITableViewAutomaticDimension。
- (void)viewDidload {
    self.myTableView.estimatedRowHeight = 44.0;
    self.myTableView.rowHeight = UITableViewAutomaticDimension;
}

除了提高cell高度的计算效率之外,对于已经计算出的高度,也可以进行缓存,对于已经计算过的高度,没有必要进行计算第二次。

2、渲染

GPU渲染机制:

CPU 计算好显示内容提交到 GPU,GPU 渲染完成后将渲染结果放入帧缓冲区,随后视频控制器会按照 VSync 信号逐行读取帧缓冲区的数据,经过可能的数模转换传递给显示器显示。

GPU屏幕渲染有以下两种方式:
  • On-Screen Rendering
    意为当前屏幕渲染,指的是GPU的渲染操作是在当前用于显示的屏幕缓冲区中进行。
  • Off-Screen Rendering
    意为离屏渲染,指的是GPU在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作。
离屏渲染的代价

相比于当前屏幕渲染,离屏渲染的代价是很高的,主要体现在两个方面:

  • 创建新缓冲区

要想进行离屏渲染,首先要创建一个新的缓冲区。

  • 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:先是从当前屏幕(On-Screen)切换到离屏(Off-Screen);等到离屏渲染结束以后,将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕。而上下文环境的切换是要付出很大代价的。

总之:离屏渲染会付出很大的开销,能避免离屏渲染尽量就不要离屏渲染

下面的情况或操作会引发离屏渲染:
  • 设置透明(alpha)属性
  • 为图层设置遮罩(layer.mask)
  • 将图层的layer.masksToBounds / view.clipsToBounds属性设置为true
  • 将图层layer.allowsGroupOpacity属性设置为YES和layer.opacity小于1.0
  • 为图层设置阴影(layer.shadow *)。
  • 为图层设置layer.shouldRasterize=true
  • 具有layer.cornerRadius,layer.edgeAntialiasingMask,layer.allowsEdgeAntialiasing的图层
  • 文本(任何种类,包括UILabel,CATextLayer,Core Text等)使用CGContext在drawRect :方法中绘制大部分情况下会导致离屏渲染,甚至仅仅是一个空的实现

iOS 9.0 之前UIimageView跟UIButton设置圆角都会触发离屏渲染。
iOS 9.0 之后UIButton设置圆角会触发离屏渲染,而UIImageView里png图片设置圆角不会触发离屏渲染了,如果设置其他阴影效果之类的还是会触发离屏渲染的。

常用的几个优化
1、圆角优化

在APP开发中,圆角图片还是经常出现的。如果一个界面中只有少量圆角图片或许对性能没有非常大的影响,但是当圆角图片比较多的时候就会APP性能产生明显的影响。
我们设置圆角一般通过如下方式:

imageView.layer.cornerRadius=CGFloat(10);
imageView.layer.masksToBounds=YES;

优化方案1:使用贝塞尔曲线UIBezierPath和Core Graphics框架画出一个圆角

UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 100)]; 
imageView.image = [UIImage imageNamed:@"myImg"]; 
//开始对imageView进行画图 
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(imageView.bounds.size, NO, 1.0); 
//使用贝塞尔曲线画出一个圆形图 
[[UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:imageView.bounds cornerRadius:imageView.frame.size.width/2.0] addClip];
[imageView drawRect:imageView.bounds];
imageView.image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext(); 
//结束画图 
UIGraphicsEndImageContext();
[self.view addSubview:imageView];

优化方案2:使用CAShapeLayer和UIBezierPath设置圆角

UIImageView *imageView=[[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100,100,100,100)];
imageView.image=[UIImage imageNamed:@"myImg"];
UIBezierPath *maskPath=[UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:imageView.bounds byRoundingCorners:UIRectCornerAllCorners cornerRadii:imageView.bounds.size];
CAShapeLayer *maskLayer=[[CAShapeLayer alloc]init];
//设置大小
maskLayer.frame=imageView.bounds;
//设置图形样子
maskLayer.path=maskPath.CGPath;
imageView.layer.mask=maskLayer;
[self.view addSubview:imageView];

对于方案2的解释:

  • 使用CAShapeLayer(属于CoreAnimation)与贝塞尔曲线可以实现不在view的drawRect(继承于CoreGraphics走的是CPU,消耗的性能较大)方法中画出一些想要的图形
  • CAShapeLayer动画渲染直接提交到手机的GPU当中,相较于view的drawRect方法使用CPU渲染而言,其效率极高,能大大优化内存使用情况。

总的来说就是用CAShapeLayer的内存消耗少,渲染速度快,建议使用优化方案2。

2、shadow优化

对于shadow,如果图层是个简单的几何图形或者圆角图形,我们可以通过设置shadowPath来优化性能,能大幅提高性能。示例如下:

imageView.layer.shadowColor=[UIColor grayColor].CGColor;
imageView.layer.shadowOpacity=1.0;
imageView.layer.shadowRadius=2.0;
UIBezierPath *path=[UIBezierPath bezierPathWithRect:imageView.bounds];
imageView.layer.shadowPath=path.CGPath;

我们还可以通过设置shouldRasterize属性值为YES来强制开启离屏渲染。其实就是光栅化(Rasterization)。既然离屏渲染这么不好,为什么我们还要强制开启呢?当一个图像混合了多个图层,每次移动时,每一帧都要重新合成这些图层,十分消耗性能。当我们开启光栅化后,会在首次渲染的时候产生一个位图缓存,当再次使用时候就会复用这个缓存。但是如果图层发生改变的时候就会重新产生位图缓存。所以这个功能一般不能用于UITableViewCell中,cell的复用反而降低了性能。最好用于图层较多的静态内容的图形。而且产生的位图缓存的大小是有限制的,一般是2.5个屏幕尺寸。在100ms之内不使用这个缓存,缓存也会被删除。所以我们要根据使用场景而定。

3、其他的一些优化建议
  • 当我们需要圆角效果时,可以使用一张中间透明图片蒙上去
  • 使用ShadowPath指定layer阴影效果路径
  • 使用异步进行layer渲染(Facebook开源的异步绘制框架AsyncDisplayKit)
  • 设置layer的opaque值为YES,减少复杂图层合成(如果opaque设置NO,那么Alpha应该小于1)
  • 尽量使用不包含透明(alpha)通道的图片资源
  • 尽量设置layer的大小值为整形值
  • 直接让美工把图片切成圆角进行显示,这是效率最高的一种方案
  • 很多情况下用户上传图片进行显示,可以让服务端处理圆角
  • 使用代码手动生成圆角Image设置到要显示的View上,利用UIBezierPath(CoreGraphics框架)画出来圆角图片

3、其它

  • 1) 减少视图的数目:
    我们在cell上添加系统控件的时候,实际上系统都会调用底层的接口进行绘制,大量添加控件时,会消耗很大的资源并且也会影响渲染的性能。当使用默认的UITableViewCell并且在它的ContentView上面添加控件时会相当消耗性能。所以目前最佳的方法还是继承UITableViewCell,并重写drawRect方法,并且这里的绘制过程可以通过多线程异步绘制。
  • 2)减少多余的绘制操作:
    在实现drawRect方法的时候,它的参数rect就是我们需要绘制的区域,在rect范围之外的区域我们不需要进行绘制,否则会消耗相当大的资源。
  • 3)不要给cell动态添加subView:
    在初始化cell的时候就将所有需要展示的添加完毕,然后根据需要来设置hide属性显示和隐藏。
  • 4)滑动时按需加载对应的内容:
    滑动很快时,只加载目标范围内的cell,这样按需加载(配合SDWebImage),极大提高流畅度,但是这样在滑动过程中就会暂时显示空白,这就需要在性能和用户体验中权衡了。

最后安利一篇YY大神的博客
YY大神:iOS 保持界面流畅的技巧.

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