通常计算机在显示是CPU与GPU协同合作完成一次渲染.接下来我们了解一下CPU/GPU等在这样一次渲染过程中,具体的分工是什么?
图片显示到屏幕上是CPU与GPU的协作完成
对应应用来说,图片是最占用手机内存的资源,将一张图片从磁盘中加载出来,并最终显示到屏幕上,中间其实经过了一系列复杂的处理过程。
+imageWithContentsOfFile:
方法从磁盘中加载一张图片,这个时候的图片并没有解压缩;UIImage
赋值给 UIImageView
;CATransaction
捕获到了 UIImageView
图层树的变化;runloop
到来时,Core Animation
提交了这个隐式的 transaction
,这个过程可能会对图片进行 copy
操作,而受图片是否字节对齐等因素的影响,这个 copy
操作可能会涉及以下部分或全部步骤:* 分配内存缓冲区用于管理文件 IO 和解压缩操作;
* 将文件数据从磁盘读到内存中;
* 将压缩的图片数据解码成未压缩的位图形式,这是一个非常耗时的 CPU 操作;
* 最后 `Core Animation` 中`CALayer`使用未压缩的位图数据渲染 `UIImageView` 的图层。
* CPU计算好图片的Frame,对图片解压之后.就会交给GPU来做图片渲染渲染流程
* GPU获取获取图片的坐标
* 将坐标交给顶点着色器(顶点计算)
* 将图片光栅化(获取图片对应屏幕上的像素点)
* 片元着色器计算(计算每个像素点的最终显示的颜色值)
* 从帧缓存区中渲染到屏幕上
我们提到了图片的解压缩是一个非常耗时的 CPU 操作,并且它默认是在主线程中执行的。那么当需要加载的图片比较多时,就会对我们应用的响应性造成严重的影响,尤其是在快速滑动的列表上,这个问题会表现得更加突出。
既然图片的解压缩需要消耗大量的 CPU 时间,那么我们为什么还要对图片进行解压缩呢?是否可以不经过解压缩,而直接将图片显示到屏幕上呢?答案是否定的。要想弄明白这个问题,我们首先需要知道什么是位图
其实,位图就是一个像素数组,数组中的每个像素就代表着图片中的一个点。我们在应用中经常用到的 JPEG 和 PNG 图片就是位图
大家可以尝试
UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"text.png"];
CFDataRef rawData = CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(image.CGImage));
打印rawData,这里就是图片的原始数据.
事实上,不管是 JPEG 还是 PNG 图片,都是一种压缩的位图图形格式。只不过 PNG 图片是无损压缩,并且支持 alpha 通道,而 JPEG 图片则是有损压缩,可以指定 0-100% 的压缩比。值得一提的是,在苹果的 SDK 中专门提供了两个函数用来生成 PNG 和 JPEG 图片:
// return image as PNG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format
UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImagePNGRepresentation(UIImage * __nonnull image);
// return image as JPEG. May return nil if image has no CGImageRef or invalid bitmap format. compression is 0(most)..1(least)
UIKIT_EXTERN NSData * __nullable UIImageJPEGRepresentation(UIImage * __nonnull image, CGFloat compressionQuality);
因此,在将磁盘中的图片渲染到屏幕之前,必须先要得到图片的原始像素数据,才能执行后续的绘制操作,这就是为什么需要对图片解压缩的原因。
既然图片的解压缩不可避免,而我们也不想让它在主线程执行,影响我们应用的响应性,那么是否有比较好的解决方案呢?
我们前面已经提到了,当未解压缩的图片将要渲染到屏幕时,系统会在主线程对图片进行解压缩,而如果图片已经解压缩了,系统就不会再对图片进行解压缩。因此,也就有了业内的解决方案,在子线程提前对图片进行强制解压缩。
而强制解压缩的原理就是对图片进行重新绘制,得到一张新的解压缩后的位图。其中,用到的最核心的函数是 CGBitmapContextCreate :
CG_EXTERN CGContextRef __nullable CGBitmapContextCreate(void * __nullable data,
size_t width, size_t height, size_t bitsPerComponent, size_t bytesPerRow,
CGColorSpaceRef cg_nullable space, uint32_t bitmapInfo)
CG_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0, __IPHONE_2_0);
NULL
,那么它应该指向一块大小至少为 bytesPerRow * height
字节的内存;如果 为 NULL
,那么系统就会为我们自动分配和释放所需的内存,所以一般指定 NULL
即可;width * bytes per pixel
字节。当我们指定 0/NULL 时,系统不仅会为我们自动计算,而且还会进行 cache line alignment
的优化kCGImageAlphaPremultipliedFirst
YYCGImageCreateDecodedCopy
存在于 YYImageCoder
类中,核心代码如下CGImageRef YYCGImageCreateDecodedCopy(CGImageRef imageRef, BOOL decodeForDisplay) {
...
if (decodeForDisplay) { // decode with redraw (may lose some precision)
CGImageAlphaInfo alphaInfo = CGImageGetAlphaInfo(imageRef) & kCGBitmapAlphaInfoMask;
BOOL hasAlpha = NO;
if (alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedLast ||
alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedFirst ||
alphaInfo == kCGImageAlphaLast ||
alphaInfo == kCGImageAlphaFirst) {
hasAlpha = YES;
}
// BGRA8888 (premultiplied) or BGRX8888
// same as UIGraphicsBeginImageContext() and -[UIView drawRect:]
CGBitmapInfo bitmapInfo = kCGBitmapByteOrder32Host;
bitmapInfo |= hasAlpha ? kCGImageAlphaPremultipliedFirst : kCGImageAlphaNoneSkipFirst;
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, width, height, 8, 0, YYCGColorSpaceGetDeviceRGB(), bitmapInfo);
if (!context) return NULL;
CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), imageRef); // decode
CGImageRef newImage = CGBitmapContextCreateImage(context);
CFRelease(context);
return newImage;
} else {
...
}
}
它接受一个原始的位图参数 imageRef
,最终返回一个新的解压缩后的位图 newImage
,中间主要经过了以下三个步骤:
CGBitmapContextCreate
函数创建一个位图上下文;CGContextDrawImage
函数将原始位图绘制到上下文中;CGBitmapContextCreateImage
函数创建一张新的解压缩后的位图。事实上,SDWebImage 中对图片的解压缩过程与上述完全一致,只是传递给 CGBitmapContextCreate
函数的部分参数存在细微的差别
性能对比:
SDWebImage
>YYImage
SDWebImage
<YYImage
https://github.com/SDWebImage/SDWebImage
https://github.com/ibireme/YYImage
原文作者:集才华美貌于一身的—C姐
原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。
如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。
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