iOS全解6：绘图和动画 CoreGraphics/CoreAnimation/CoreText/CoreImage/Layer-CFANZ编程社区

一、基础概念，底层原理

1、绘图动画UI框架

1、UIKit：最常用的视图框架，封装度最高，都是OC对象。
2、CoreAnimation：核心动画，提供强大的2D和3D动画效果。
3、CoreGraphics：绘图，纯C的API，使用Quartz2D做引擎。
4、CoreText：绘子
5、CoreImage：给图片提供各种滤镜处理，比如高斯模糊、锐化等
6、OpenGL-ES：主要用于游戏绘制，但它是一套编程规范，具体由设备制造商实现。（OpenCV）

Layer：

2、绘图状态切换

iOS的绘图有多种对应的「状态切换」，比如：

2.1、 pop / push

设置绘图的上下文环境：context

push：UIGraphicsPushContext(context) 把context压入栈中，并把context设置为当前绘图上下文.
pop：UIGraphicsPopContext 将栈顶的上下文弹出，恢复先前的上下文，但是绘图状态不变

2.2、save / restore

设置绘图的状态：state

save：CGContextSaveGState 压栈当前的绘图状态，仅仅是绘图状态，不是绘图上下文
restore：恢复刚才保存的绘图状态

2.3、context / imageContext

iOS的绘图必须在一个上下文中绘制，所以在绘图之前要获取一个上下文。如果是绘制图片，就需要获取一个图片的上下文；如果是绘制其它视图，就需要一个非图片上下文。对于上下文的理解，可以认为就是一张画布，然后在上面进行绘图操作。

context：图形上下文，可以通过UIGraphicsGetCurrentContext:获取当前视图的上下文
imageContext：图片上下文，可以通过UIGraphicsBeginImageContextWithOptions:获取一个图片上下文，然后绘制完成后，调用UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext获取绘制的图片，最后要记得关闭图片上下文UIGraphicsEndImageContext。

2.4、CGPathRef / UIBezierPath

图形的绘制需要绘制一个路径，然后再把路径渲染出来:

CGPathRef就是CoreGraphics框架中的路径绘制类
UIBezierPath是封装CGPathRef的面向OC的类，使用更加方便，但是一些高级特性还是不及CGPathRef。

未完待续。。。

一、核心动画：CAAnimation

这个类是一个抽象类，不能直接创建对象
CAPropertyAnimation 是一个抽象的子类，它支持动画的显示图层的关键路径中定制的属性。
CABasicAnimation 最基础的动画，简单为图层提供属性修改
CAKeyframeAnimation 关键帧动画，可以指定动画每个阶段的值
CAAnimationGroup 动画组
CATransition 提供了一个图层变化的过渡效果
//事务 CATransaction 管理线程安全的
//隐式和显式

二、绘图

1、layoutSubviews、setNeedsLayout、layoutIfNeeded

1.UIView的setNeedsDisplay和setNeedsLayout方法

setNeedsDisplay（设置需要时展示）会自动调用drawRect方法，这样可以拿到 UIGraphicsGetCurrentContext，就可以画画了。
setNeedsLayout （设置需要时布局）会默认调用layoutSubViews，就可以处理子视图中的一些数据。
layoutIfNeeded （是否需要布局）UIKit会判断该 receiver 是否需要layout。根据Apple官方文档：
layoutIfNeeded 遍历的不是 superview 父视图链，应该是subviews 子视图链。

4）layoutSubviews：布局子视图，当我们在某个类的内部调整子视图位置时，需要调用。
反过来的意思就是说：如果你想要在外部设置subviews的位置，就不要重写。

总结：

setNeedsDisplay方便绘图，而layoutSubViews方便出来数据

@interface CustomView()
@property (nonatomic, assign) int loadNum;
@end

@implementation CustomView

- (instancetype)initWithFrame:(CGRect)frame {
    self = [super initWithFrame:frame];
    if (self){
        NSLog(@"-->initWithFrame");
        _loadNum= 0;
    }
    return self;
}
- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"-->init");
        _loadNum= 0;
    }
    return self;
}

// 绘制UI
- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    [super drawRect:rect];
    NSLog(@"--> drawRect：绘制UI_渲染绘图 \n "); _loadNum++;
}
// 布局UI
- (void)layoutSubviews {
    NSLog(@"--> layoutSubviews：布局UI_加载数据");  if (_loadNum!=0) { NNSLog(@" ");}
}
// 标记重新需要布局
- (void)setNeedsLayout {
    [super setNeedsLayout];
    NSLog(@"--> setNeedsLayout_标记重新需要布局");
}
// 立即重新布局
- (void)layoutIfNeeded {
    [super layoutIfNeeded];
    NSLog(@"--> layoutIfNeeded_立即重新布局");
}


// 重新加载_layoutSubviews
- (void)method1 {
    NSLog(@"--> setNeedsLayout：方便出来数据_method1");
    [self setNeedsLayout];  _loadNum++;
}

// 重新绘制_drawRect
- (void)method2 {
    NSLog(@"--> setNeedsDisplay：方便绘图_method2");
    [self setNeedsDisplay]; _loadNum++;
    
}

-(void)awakeFromNib{
    [super awakeFromNib];
    NSLog(@"--> awakeFromNib");
    //调用此方法后，才可以获取到正确的frame
    [self layoutIfNeeded];
}


- (void)test {
    //如果要立即刷新，要先调用[view setNeedsLayout]，把标记设为需要布局，
    //然后马上调用[view layoutIfNeeded]，实现布局
    [self setNeedsLayout];
    [self layoutIfNeeded];
}
/*
 一、layoutSubviews不能直接调用这个方法。
 强制刷新布局，调用 setNeedsLayout，
 如果想马上刷新界面，调用 layoutIfNeeded
 */
@end

2、渲染

我们经常会用到CoreGraphics上下文渲染，或者用CAShapelayer配合UIBezierPath去做。
下文环境对资源的消耗较大一不小心就离屏渲染或者各种内存问题？!

1、但是cornerRadius>0，masksToBounds=YES，会触发GPU 的离屏渲染，当一个屏幕上有多处触发离屏渲染，会影响性能。
离屏渲染会降低fps（会卡顿），苹果也意识到会产生性能问题，所以iOS9以后的系统里能不产生离屏渲染的地方也就不用离屏渲染了。比如对UIImageView里png图片设置圆角不会触发离屏渲染。

2、这里延伸一下，如果对一个label或button设置圆角，也可以使用 layer.backgroundColor和layer.cornerRadius设置，而不需要 layer.maskstoBounds。
这样不会触发离屏渲染，所以ios9之后，可以直接这样做。

3、通过设置view.layer的mask属性，可以将另一个layer盖在view上，也可以设置圆角，但是mask同样会触发离屏渲染。

4、通过 Core Graphics重新绘制带圆角的视图
通过CPU重新绘制一份带圆角的视图来实现圆角效果，会大大增加CPU的负担，而且相当于多了一份视图拷贝会增加内存开销。但是就显示性能而言，由于没有触发离屏渲染，所以能保持较高帧率。