面试题：Objective-C中Core Graphics的性能优化与高级图形效果结合

Question

在一个使用Objective-C和Core Graphics进行大量图形绘制的iOS应用中，要求实现如实时阴影、模糊等高级图形效果，同时要保证应用在不同设备上的性能流畅。请阐述你会采取哪些策略进行性能优化，以及如何将这些高级图形效果与Core Graphics相结合实现。

Answer 1

性能优化策略

1. 使用硬件加速：
   • Core Graphics支持硬件加速，尽可能利用CALayer的特性。例如，将需要绘制的图形内容添加到CALayer上，利用CALayer的隐式动画和硬件加速能力。比如对于一些静态的阴影部分，可以直接设置CALayer的shadowColor、shadowOffset、shadowRadius和shadowOpacity属性，系统会利用硬件加速来渲染阴影，而不需要我们手动绘制阴影，提高绘制效率。
2. 减少不必要的绘制：
   • 实现drawRect:方法时，通过CGRectIntersectsRect等函数来判断当前需要绘制的区域与实际脏区域的交集，只绘制需要更新的部分。例如，如果只有一小部分区域发生了变化，就避免重新绘制整个视图。可以在视图类中定义一个属性记录脏区域，在每次绘制前更新这个脏区域，并在drawRect:方法中根据脏区域进行绘制。
   • 对于重复绘制的元素，可以缓存绘制结果。比如，如果有一些固定样式的图形需要反复绘制，可以将其绘制到一个UIImage或者CGImage中，然后在需要绘制的地方直接绘制这个图像，而不是每次都重新绘制图形的细节。
3. 优化图像数据处理：
   • 对于模糊等效果，如果使用CIGaussianBlur等滤镜，尽量在后台线程处理图像数据。例如，可以使用NSOperationQueue创建一个后台队列，将图像数据处理任务添加到这个队列中。在处理完成后，将处理好的图像数据传递回主线程进行显示。这样可以避免阻塞主线程，保证应用的流畅性。
   • 减少图像内存占用，在加载图像时，根据设备屏幕分辨率和实际需求对图像进行缩放。可以使用UIImage的imageWithData:scale:方法来加载缩放后的图像，减少内存消耗，从而提高性能。

高级图形效果与Core Graphics结合实现

1. 实时阴影：
   • 手动绘制阴影可以使用CGContextSetShadow函数。首先获取当前的CGContextRef，例如在drawRect:方法中通过UIGraphicsGetCurrentContext()获取。然后设置阴影的偏移量、模糊半径和颜色，如下代码示例：

   - (void)drawRect:(CGRect)rect {
       CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
       CGContextSetShadow(context, CGSizeMake(5, 5), 3);
       CGContextSetShadowColor(context, [UIColor blackColor].CGColor, 0.5);
       // 这里绘制需要添加阴影的图形，例如绘制一个矩形
       CGContextAddRect(context, CGRectMake(100, 100, 200, 100));
       CGContextSetFillColorWithColor(context, [UIColor redColor].CGColor);
       CGContextFillPath(context);
   }
   

   • 如果使用CALayer来实现阴影，如前面提到的，设置CALayer的相关阴影属性即可。
2. 模糊效果：
   • 使用Core Image框架结合Core Graphics实现模糊效果。首先创建一个CIImage对象，例如从一个UIImage创建：

   UIImage *originalImage = [UIImage imageNamed:@"exampleImage"];
   CIImage *ciImage = [[CIImage alloc] initWithImage:originalImage];
   

   • 然后使用CIGaussianBlur滤镜创建一个模糊的CIImage：

   CIFilter *blurFilter = [CIFilter filterWithName:@"CIGaussianBlur"];
   [blurFilter setValue:ciImage forKey:kCIInputImageKey];
   [blurFilter setValue:@(10) forKey:kCIInputRadiusKey];
   CIImage *blurredCIImage = [blurFilter outputImage];
   

   • 最后将模糊后的CIImage转换为UIImage并绘制到视图上，例如在drawRect:方法中：

   - (void)drawRect:(CGRect)rect {
       CIContext *context = [CIContext contextWithOptions:nil];
       CGImageRef cgImage = [context createCGImage:blurredCIImage fromRect:blurredCIImage.extent];
       UIImage *blurredImage = [UIImage imageWithCGImage:cgImage];
       CGImageRelease(cgImage);
       [blurredImage drawInRect:rect];
   }
   

   • 如前面优化策略提到的，将这部分图像数据处理放在后台线程，处理完成后再更新到主线程显示。