绘图和动画有两种处理方式，CPU和GPU(图形处理器)。CPU理论上可以做任何事情，但对于图像处理，通常硬件会更快，因为GPU使用图像对高度并行的浮点运算做了优化。通常会把屏幕渲染工作交给GPU来处理，但当GPU资源用完的话，性能就逐渐下降了。
大多数动画性能优化都是关于对GPU和CPU使用的优化，不超出负荷。
当运行一段动画时，分为四个阶段
- 1.布局 - 确定视图层级关系，以及设置图层属性（位置，背景色，边框等）。
- 2.显示 - 绘制图层寄宿图片，绘制有可能涉及你的
- drawRect:和-drawLayer:inContext:方法的调用路径。 - 3.准备 - 准备发送动画数据到渲染服务。
- 4.提交 - Core Animation 打包所有图层和动画属性，然后发送到渲染服务显示。
在动画在屏幕上显示之前仍然有更多的工作。一旦打包的图层和动画到达渲染服务进程，他们会被反序列化来形成另一个叫做渲染树的图层树。使用这个树状结构，渲染服务对动画的每一帧做出如下工作： - 5.对所有的图层属性计算中间值，设置OpenGL几何形状（纹理化的三角形）来执行渲染
- 6.在屏幕上渲染可见的三角形
注：最后5，6两个阶段在动画过程中不断地重复执行，其中前五个阶段在软件层面通过CPU处理，最后一个渲染通过GPU来执行。开发者可以控制的只有前两个阶段：布局和显示。开发者可以再这两个阶段决定哪些由CPU执行，哪些由GPU处理。
如何对GPU操作进行优化
GPU 的优化体现在采集图片和形状(三角形)，运行变换，应用纹理及混合然后输送到屏幕的过程。如果想要在这些操作上有更多的灵活性，可以让开Core Animation自己实现OpenGL着色器，从根本上解决硬件加速问题。我们这里只考虑如何从软件层面优化
1.一般来说CALayer 的属性都是用GPU来绘制的。比如设置图层背景，边框颜，这些可以通过着色三角板实时绘制出来。如果对一个contents属性设置一张图片，然后剪裁，就是通过GPU直接绘制。
避免降低GPU效率的图层绘制
- 避免太多的几何结构，在Core Animation中几何结构并不是GPU的瓶颈，但太多的图层会引起CPU的瓶颈，限制一次展示的图层个数
- 避免每一帧用相同的像素填充多次，即重绘，主要由重叠的半透明图层引起。GPU的填充比率（用颜色填充像素的比率）是有限的，所以要避免重绘。当然在硬件的提升下，适量的重绘不影响性能。
- 避免离屏绘制，离屏绘制一般发生在当不能直接在屏幕上绘制，并且必须绘制到离屏图片的上下文的时候。离屏绘制发生在基于CPU或者GPU渲染或者是为离屏图片分配额外内存，以及切换绘制上下文，这些都会降低GPU性能。对于特定图层效果的使用，比如圆角，图层遮罩，阴影或者图层光栅化都会强制Core Animation提前渲染图层的离屏绘制。但这不意味着你需要避免使用这些效果，只是需要知道这会带来负面影响。
- 避免过大的图片，如果视图绘制超过GPU支持的20482048或者40964096尺寸的纹理，就必须要CPU在图层没实现是之前对图片进行预处理，同样也会降低性能。
如何对CPU操作进行优化
一般CPU处理都会在动画开始之前，不会影响到帧率，但是会延迟动画开始的时间，使界面看起来迟缓。
影响动画开始时间的CPU操作有：
- 布局计算，当视图层级过于复杂，当视图呈现或者修改时，计算图层帧率就会消耗一部分时间。特别是使用AutoLayout尤为明显，AutoLayout比以前的AutoResizing消耗更多的CPU。
- 视图的懒加载，一个试图将要显示到屏幕时才会加载它。者对于内存使用和缩短程序启动时间很有帮助，但是当呈现到屏幕上之前，按下按钮导致的许多工作都会不能被及时响应。比如控制器从数据库中获取数据，或者视图从一个nib文件中加载，或者涉及IO的图片显示（见后续“IO相关操作”），都会比CPU正常操作慢得多。
- Core Graphics绘制 - 如果对视图实现了-drawRect:方法，或者CALayerDelegate的-drawLayer:inContext:方法，那么在绘制任何东西之前都会产生一个巨大的性能开销。为了支持对图层内容的任意绘制，Core Animation必须创建一个内存中等大小的寄宿图片。然后一旦绘制结束之后，必须把图片数据通过IPC传到渲染服务器。在此基础上，Core Graphics绘制就会变得十分缓慢，所以在一个对性能十分挑剔的场景下这样做十分不好。
- 解压图片 - PNG或者JPEG压缩之后的图片文件会比同质量的位图小得多。但是在图片绘制到屏幕上之前，必须把它扩展成完整的未解压的尺寸（通常等同于图片宽 x 长 x 4个字节）。为了节省内存，iOS通常直到真正绘制的时候才去解码图片。根据你加载图片的方式，第一次对图层内容赋值的时候（直接或者间接使用UIImageView
）或者把它绘制到Core Graphics中，都需要对它解压，这样的话，对于一个较大的图片，都会占用一定的时间。 - I/O相关的优化
如果动画需要I/O操作来加载，
IO比内存访问更慢，所以如果动画涉及到IO，就是一个大问题。总的来说，这就需要使用聪敏但尴尬的技术，也就是多线程，缓存和投机加载（提前加载当前不需要的资源，但是之后可能需要用到）。
如何测量是否有必要优化
- 真机提供参数的真实性。不同硬件上测试，关注用户的设备以及系统。
- 保持一定的帧率，为了做到动画的平滑，需要以60FPS（帧每秒）的速度运行，同步屏幕刷新频率。如果不保持60FPS的速率，可能随机丢帧，影响体验。
Core Animation Debug Options & 优化
Color Blended Layers (图层混合)
界面都是会出现多个UI控件叠加的情况，如果有透明或者半透明的控件，那么GPU会去计算这些这些layer最终的显示的颜色。基于渲染程度对屏幕中混合区域进行绿到红的高亮显示，越红表示性能越差，会对帧率等指标造成较大影响。
优化方法：
如果出现图层混合了，如何优化呢？
（1）设置opaque 属性为true。（2）调整布局（3）给View设置一个不透明的颜色，没有特殊需要设置白色即可。
label.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
label.layer.masksToBounds = YES;
如果label的内容是中文，label实际渲染区域要大于label的size，最外层多了一个sublayer，如果不设置masksToBounds，边缘外层会出现图层混合的红色。
单独使用layer.masksToBounds = YES是不会发生离屏渲染。
UIImageView控件比较特殊，不仅需要自身这个容器是不透明的，并且imageView包含的内容图片也必须是不透明的，如果你自己的图片出现了图层混合红色，如果确认代码没问题，就是图片自身的问题
Color Hits Green and Misses Red（光栅化）
当UIView.layer.shouldRasterize = YES 时，耗时的图片绘制会被缓存，并当做一个简单的扁平图片来呈现。
适用情况：一般在图像内容不变的情况下才使用光栅化，例如设置阴影耗费资源比较多的静态内容，如果使用光栅化对性能的提升有一定帮助。
不适用的情况：如果内容会经常变动,这个时候不要开启,否则会造成性能的浪费。例如我们在使用tableViewCell中，一般不要用光栅化，因为tableViewCell的绘制非常频繁，内容在不断的变化，如果使用了光栅化，会造成大量的离屏渲染降低性能。
（1）系统给光栅化缓存分配了一个固定的大小，因此不能过度使用，如果超出了缓存也会造成离屏渲染。（2）缓存的时间为100ms，因此如果在100ms内没有使用缓存的对象，则会从缓存中清除。
Color Copied Images（图片颜色格式）
如果使用Color Copied Images去调试发现是蓝色，可以去找UI重新做一张。苹果的GPU只解析32bit的颜色格式，对于GPU不支持的色彩格式的图片只能由CPU来处理，这样的图片为蓝色，蓝色越多性能越差。因为如果在滚动加载大量图片时，由CPU来处理图片，可能会阻塞主线程。
知识扩展：32bit指的是图片颜色深度，用“位”来表示，用来表示显示颜色数量，例如一个图片支持256种颜色，那么就需要256个不同的值来表示不同的颜色，也就是从0到255，二进制表示就是从00000000到11111111，一共需要8位二进制数，所以颜色深度是8。通常32bit色彩中使用三个8bit分别表示R红G绿B蓝,还有一个8bit常用来表示透明度（Alpha）。
Color Immediately（颜色刷新频率）
通常Core Animation Instruments以每毫秒10次的频率更新图层调试颜色，如果某些效果觉得不够用，这个选项可以设置每帧都更新（不建议使用，可能会影响到渲染性能）
Color Misaligned Images(图片大小)
这个选项检查了image size和imageView size不匹配，图片是否被缩放，以及像素是否对齐。被放缩的图片会被标记为黄色，像素不对齐则会标注为紫色。黄色、紫色越多，性能越差。
Color Offscreen-Rendered Yellow（离屏渲染）
将离屏渲染标为黄色，黄色越多性能越差，可以用shadowPath 或者 shouldRasterize 来优化。
触发离屏渲染Offscreen rendering的行为：
（1）drawRect:方法
（2）layer.shadow
（3）layer.allowsGroupOpacity or layer.allowsEdgeAntialiasing
（4）layer.shouldRasterize
（5）layer.mask
（6）layer.masksToBounds && layer.cornerRadius
这里有需要注意的是第三条layer.shouldRasterize ，其实就是我们本文讲的第三个选项光栅化，光栅化会触发离屏渲染，因此光栅化慎用。
第六条设置圆角会触发离屏渲染，如果在某个页面大量使用了圆角，会非常消耗性能造成FPS急剧下降，设置圆角触发离屏渲染要同时满足下面两个条件:
layer.masksToBounds = YES;
layer.cornerRadius = 5;
为了尽可能避免触发离屏渲染，我们可以换其他手段来实现必要的功能：
/**
* Method : CAShapeLayer设置圆角
* rectCorner : UIRectCorner
* 需要导入<AVFoundation/AVFoundation.h>
*/
- (void)shapeLayerCornerRadiusWithView:(UIView *)view withRectCorner:(UIRectCorner)rectCorner
{
//使用UIBezierPath 和 CAShapeLayer 设置圆角 内存占用最小且渲染快速
UIBezierPath *maskPath = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:view.bounds byRoundingCorners:UIRectCornerAllCorners cornerRadii:view.bounds.size];
CAShapeLayer *maskLayer = [[CAShapeLayer alloc]init];
//设置大小
maskLayer.frame = view.bounds;
//设置图形样子
maskLayer.path = maskPath.CGPath;
view.layer.mask = maskLayer;
}
/**
* Method : shadowPath设置圆角
* Return : return
*/
- (void)shadowPathOfView:(UIView *)view{
CGMutablePathRef squarePath = CGPathCreateMutable();
CGPathAddRect(squarePath, NULL, view.bounds);
view.layer.shadowPath = squarePath;
CGPathRelease(squarePath);
}
Color Compositing Fast-Path Blue (快速路径)
将直接使用OpenGL绘制的图层显示为蓝色。蓝色越多，性能越好。如果使用CLKView或者CAEAGLLayer，但不显示蓝色则说明你正在强制CPU渲染额外的纹理，而不是绘制到屏幕。
Flash Updated Regions (重绘区域)
将重新绘制的内容显示为黄色，尽量减少不需要的重新绘制。这种绘图的速度很慢。如果频繁发生这种情况的话，这意味着有一个隐藏的bug或者说通过增加缓存或者使用替代方案会有提升性能的空间。
OpenGL ES Analysis 测量GPU的利用率
OpenGL ES Analysis
Renderer Utilization - 如果这个值超过了~50%，就意味着你的动画可能对帧率有所限制，很可能因为离屏渲染或者是重绘导致的过度混合。
Tiler Utilization - 如果这个值超过了~50%，就意味着你的动画可能限制于几何结构方面，也就是在屏幕上有太多的图层占用了。
