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离屏渲染（二）
离屏渲染（一）
前言
在iOS中图形图像的渲染流程，在平时开发中最常使用的开发框架是UIKit，我们会使用UIKit的框架来绘制界面，而UIKit实际可以看成是集成CoreAnimation和CoreGraphics这两个框架，来方便开发者使用，设置UIKit的一些布局和相关属性来绘制界面。
- 如果界面如果需要动画效果就需要
CoreAnimation这个框架来实现，而CoreAnimation又依赖于OpenGL ES/Metal来做GPU的渲染。 -
CoreGraphics框架是一个高级的绘图引擎，它的主要作用是运行的时候去绘制图像。我们可以使用这个框架来做一些绘图、转换、离屏渲染、阴影、图像的创建等等。 -
CoreGraphics是在CPU是执行的 ，CoreImage和CoreGraphics是相反的，CoreImage是处理创建图像运行前的操作，CoreImage拥有一套现成的图像过滤性，它能对一些已经存在的图像进行高效的处理，这个框架既能在CPU上执行，也能在GPU上执行，我们APP就会使用CoreGraphics、CoreAnimation和CoreImage来绘制一些可视化的内容，这些框架都需要再通过OpenGL ES/Metal来做GPU的绘制，最终再将图像显示到屏幕上面。
一、图像图像渲染流程
上面这张图像就告诉我们图形图像在渲染的时候CPU和GPU分别做了哪些事情：
- 首先，在
Application阶段，是由CPU来处理，CPU会创建我们的视图，它会计算视图的一些数据，进行编解码，绘制纹理等等的操作后再交给GPU，GPU在第一阶段会通过顶点着色器去确定图像在硬件上具体的显示位置； - 然后，通过片源着色器来计算每个像素点的颜色值，最后进行光栅化，这个光栅化会找到图形上像素的点的范围，然后把一个一个的像素点的颜色显示上去，最终会把图形转化为一个个的实际的屏幕像素，当这些操作都处理完之后，就会把渲染完成之后的数据放到帧缓存区里面；
- 最后，再交由显示系统将帧缓存区里的数据给读取出来进行显示 。
二、图像显示流程图
上面就是图像显示流程图，当一个图像在CPU和GPU处理完之后，它就会被存放到FrameBuffer里面，FrameBuffer被称为帧缓存区，然后视频控制器就会往FrameBuffer去读取数据，读取的数据就会交给显示器显示，我们就能看到屏幕上一帧一帧的画面。
三、屏幕扫描
它是通过屏幕扫描的方式，会通过CRT电子枪从上到下逐行扫描，这个扫描的过程就是读取帧缓存区里的数据，当它扫描完的时候，它就会显示一帧的画面， 当显示完一帧画面后，CRT电子枪又回到原来的位置继续从上到下扫描，这样就会显示下一帧的画面，如此循环往复，这就是我们能看到手机屏幕上的一些内容。
当电子枪扫描完一行要换到下面一行的时候，这个时候显示器会发出水平同步信号HSync；当电子扫描完一帧，要回到原来位置，这个时候显示器就会发出垂直同步信号VSync。这个显示器通常都是按照固定的频率来刷新的，这个刷新的频率就是垂直同步信号VSync的频率。苹果手机（除了新出的高刷）的刷新频率是每秒60次，也就是60FPS，这就是我们在进行屏幕卡顿监测或者卡顿优化的时候，会用FPS来作为衡量的指标。
如果屏幕刷新频率不是接近固定刷新频率，那就是出现了掉帧。当一个垂直同步信号过来的时候，如果说CPU和GPU还没有完成渲染的结果去做提交，也就是没有把数据放到FrameBuffer里面，这种情况，未过来提交过来这一帧的画面就会被丢弃，然后等待下一次垂直同步信号过来，再来显示新的画面，这个过程被称为掉帧。 掉帧的时候，屏幕刷新的FPS频率就会减少，这也是界面显示真正卡顿的原因。
接下来是可能造成屏幕卡顿的离屏渲染.
四、离屏渲染
比如我们给图像添加了遮罩，设置了某些圆角，CPU和GPU没有办法把渲染的数据放到FrameBuffer上，它会把渲染的数据先放到FrameBuffer之外的一块缓冲区，在这块区域进行合成渲染，渲染到我们最终想要的画面，再把数据放到FrameBuffer里面，这个过程就是离屏渲染。
先看UIView和CALayer的关系，UIView是基于CALayer的封装，一个View他本身是不能显示的，它想要显示，需要通过内部图层的CALayer来显示，UIView有CALayer的只读属性和遵循CALayer的代理。当View显示什么内容，都要绘制在它内部图层Layer上面，这个Layer就是负责显示，而View负责处理响应的事件。因此，我们看到的界面是View里面的layer层所呈现出来的。
下图可以看出，
layer主要包括三个部分backgroundColor、contents和borderColor。
- 当视图层级比较复杂的时候，
GPU无法直接把渲染数据放到FrameBuffer。比如下面的图例，第三张图是我们最终要看到的画面，它比较复杂，由于CPU和GPU是硬件，它有性能瓶颈，它去读取画面数据需要一定的算法，这个时候由于GPU没有办法通过一次遍历就能拿到一帧的完整数据，这个时候它就会遵循画家算法。 - 要画下面这张图，
GPU它是一个机器，它就一块画布，第一次遍历扫描到图片上的山，这样第一次遍历结束后第二次遍历开始的时候，需要一块新的画布，又扫描出了草地， 以此类推，第三次遍历在新的画布上加上了树。 - 但是，无论是树还是草地或者树都不是我们最终想要的画面效果，这样就不能把任一画布单独放进
FrameBuffer里面，因为画面不够完整，这样就需要开启一块额外的内存缓冲区，然后山、草地和树就在这里面合成，合成最终的效果再把合成的数据存到帧缓存区，这就是离屏渲染的整个流程。
离屏渲染就是硬件的瓶颈，有的图形，它没有办法做到一次渲染完成，于是通过离屏渲染的方式来处理，这就是离屏渲染产生的原因。
启动优化clang插桩（三）
启动优化clang插桩（二）
启动优化clang插桩（一）
启动优化clang插桩（一）
一、了解Clang
首先到Clang地址：Clang Documentation
PCs指的是CPU的寄存器，用来存储将要执行的下一条指令的地址，Tracing PCs就是跟踪CPU将要执行的代码。
二、如何使用
网页下拉有个Example
使用之前要在工程添加标记：
编译器就会在每一行代码的边缘插入这一段函数：
__sanitizer_cov_trace_pc_guard(&guard_variable)
打开实例demo，在Build Settings 搜索 Other c Flag 填入 -fsanitize-coverage=trace-pc-guard
项目会报未定义符号的错：
这就需要去定义这两个符号，先把这两个函数复制过来：
先把代码复制进
ViewController
extern "C" void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start,
uint32_t *stop) {
static uint64_t N; // Counter for the guards.
if (start == stop || *start) return; // Initialize only once.
printf("INIT: %p %p\n", start, stop);
for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
*x = ++N; // Guards should start from 1.
}
// This callback is inserted by the compiler on every edge in the
// control flow (some optimizations apply).
// Typically, the compiler will emit the code like this:
// if(*guard)
// __sanitizer_cov_trace_pc_guard(guard);
// But for large functions it will emit a simple call:
// __sanitizer_cov_trace_pc_guard(guard);
extern "C" void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
if (!*guard) return; // Duplicate the guard check.
// If you set *guard to 0 this code will not be called again for this edge.
// Now you can get the PC and do whatever you want:
// store it somewhere or symbolize it and print right away.
// The values of `*guard` are as you set them in
// __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init and so you can make them consecutive
// and use them to dereference an array or a bit vector.
void *PC = __builtin_return_address(0);
char PcDescr[1024];
// This function is a part of the sanitizer run-time.
// To use it, link with AddressSanitizer or other sanitizer.
__sanitizer_symbolize_pc(PC, "%p %F %L", PcDescr, sizeof(PcDescr));
printf("guard: %p %x PC %s\n", guard, *guard, PcDescr);
}
把头文件也粘贴进来：
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <sanitizer/coverage_interface.h>
两个方法里面都有
extern “C”，extern “C”的主要作用是为了能够正确实现C++去调用其他C语言的代码，加上extern “C”就会指示作用域内的代码按照C语言区编译，而不是C++，这个extern “C”在OC项目里没什么用，直接删除
此时还会包一个错误：
这个__sanitizer_symbolize_pc(PC, "%p %F %L", PcDescr, sizeof(PcDescr));函数没有什么作用，直接删除即可。
三、代码调试
cmd + r运行，此时终端会打印一些信息：
删除两个函数里面的注释，先注释第二个的内容，然后运行
INIT: 0x1025c5478 0x1025c54f0
这是运行打印得到的地址，就是函数(uint32_t *start, uint32_t *stop)的start和stop两个指针的地址
stop存储的就是我们工程里面符号的个数
for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
*x = ++N;
看一下这个
for循环，start会先复制给*x，x++就是内存平移，按照uint32_t的大小去平移，而uint32_t的定义是typedef unsigned int uint32_t;是无符号整型，占4个字节，所以每次按4个字节平移。
start和stop里面存的是什么，打断点调试：
先看start:
INIT: 0x1042a5278 0x1042a52e0
(lldb) x 0x1042a5278
0x1042a5278: 01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 04 00 00 00 ................
0x1042a5288: 05 00 00 00 06 00 00 00 07 00 00 00 08 00 00 00 ................
(lldb)
由于uint32_t按4个字节来存储发现start就是 0 1 2 3 4…，再看stop，由于stop的已经是结束位置，读取的数据是在start和stop之间的数据，所以需要向前平移4个字节得到其真实数据。
(lldb) x (0x1042a52e0-4)
0x1042a52dc: 1a 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 fe f1 29 04 ..............).
0x1042a52ec: 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 90 40 2a 04 .............@*.
(lldb)
可以得到1a 就是26,也可以循环外面打印结果：
可以得到:
TraceDemo[16814:301325] 26
也是26个符号。
四、测试验证方法
可以验证一下，添加一个函数：
void test(void) {
NSLog(@"%s",__func__);
}
符号变成27：
TraceDemo[16911:304537] 27
再添加一个block：
void (^block) (void) = ^{
NSLog(@"%s",__func__);
};
符号变成28：
TraceDemo[16933:305465] 28
添加一个数据类型属性:
@property (nonatomic ,assign) int age;
由于系统自动生成getter、setter方法，符号变成30
TraceDemo[16975:306816] 30
添加一个对象属性:
@property (nonatomic ,copy) NSString *str;
符号变成33：
TraceDemo[17041:308780] 33
对象属性由于ARC,系统自动除了生成getter、setter方法外还生成了cxx_destruct()析构函数
添加一个方法:
- (void)test{
}
符号变成34：
TraceDemo[17114:311256] 34
在其他类AppDelegate类中添加一个属性：
@interface AppDelegate : UIResponder <UIApplicationDelegate>
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@end
符号变成37:
TraceDemo[17266:316294] 37
符号变成37，
结论
这就说明了通过这个方法整个项目里的符号，它都能捕获到。
