iOS绘图框架CoreGraphics分析

因为CoreGraphics框架有太多的API，对于初次接触或者对该框架不是十分了解的人，在绘图时，对API的选择会感到有些迷茫，甚至会以为iOS的图形绘制有些繁琐。所以，本文主要介绍一下iOS的绘图方法和分析一下CoreGraphics框架的绘图原理。

1、绘图系统简介

iOS的绘图框架有多种，咱们日常最经常使用的就是UIKit，其底层是依赖CoreGraphics实现的，并且绝大多数的图形界面也都是由UIKit完成，而且UIImage、NSString、UIBezierPath、UIColor等都知道如何绘制本身，也提供了一些方法来知足咱们经常使用的绘图需求。除了UIKit，还有CoreGraphics、Core Animation，Core Image，OpenGL ES等多种框架，来知足不一样的绘图要求。各个框架的大概介绍以下：

• UIKit：最经常使用的视图框架，封装度最高，都是OC对象

• CoreGraphics：主要绘图系统，经常使用于绘制自定义视图，纯C的API，使用Quartz2D作引擎

• CoreAnimation：提供强大的2D和3D动画效果

• CoreImage：给图片提供各类滤镜处理，好比高斯模糊、锐化等

• 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

绘图系统

2、绘图方式

实际的绘图包括两部分：视图绘制和视图布局，它们实现的功能是不一样的，在理解这两个概念以前，须要了解一下什么是绘图周期，由于都是在绘图周期中进行绘制的。

绘图周期：

• iOS在运行循环中会整合全部的绘图请求，并一次将它们绘制出来

• 不能在子线程中绘制，也不能进行复杂的操做，不然会形成主线程卡顿

1.视图绘制

调用UIView的drawRect:方法进行绘制。若是调用一个视图的setNeedsDisplay方法，那么该视图就被标记为从新绘制，而且会在下一次绘制周期中从新绘制，自动调用drawRect:方法。

2.视图布局

调用UIView的layoutSubviews方法。若是调用一个视图的setNeedsLayout方法，那么该视图就被标记为须要从新布局，UIKit会自动调用layoutSubviews方法及其子视图的layoutSubviews方法。

在绘图时，咱们应该尽可能多使用布局，少使用绘制，是由于布局使用的是GPU，而绘制使用的是CPU。GPU对于图形处理有优点，而CPU要处理的事情较多，且不擅长处理图形，因此尽可能使用GPU来处理图形。

3、绘图状态切换

iOS的绘图有多种对应的状态切换，好比：pop/push、save/restore、context/imageContext和CGPathRef/UIBezierPath等，下面分别进行介绍：

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，可是绘图状态不变

下面绘制的视图是黑色

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    [[UIColor redColor] setFill];
    UIGraphicsPushContext(UIGraphicsGetCurrentContext());
    [[UIColor blackColor] setFill];
    UIGraphicsPopContext();
    UIRectFill(CGRectMake(90, 340, 100, 100)); // black color
}

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

下面绘制的视图是红色

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    [[UIColor redColor] setFill];
    CGContextSaveGState(UIGraphicsGetCurrentContext());
    [[UIColor blackColor] setFill];
    CGContextRestoreGState(UIGraphicsGetCurrentContext());
    UIRectFill(CGRectMake(90, 200, 100, 100)); // red color
}

3.context / imageContext

iOS的绘图必须在一个上下文中绘制，因此在绘图以前要获取一个上下文。若是是绘制图片，就须要获取一个图片的上下文；若是是绘制其它视图，就须要一个非图片上下文。对于上下文的理解，能够认为就是一张画布，而后在上面进行绘图操做。

context：图形上下文，能够经过UIGraphicsGetCurrentContext:获取当前视图的上下文

imageContext：图片上下文，能够经过UIGraphicsBeginImageContextWithOptions:获取一个图片上下文，而后绘制完成后，调用UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext获取绘制的图片，最后要记得关闭图片上下文UIGraphicsEndImageContext。

4.CGPathRef / UIBezierPath

图形的绘制须要绘制一个路径，而后再把路径渲染出来，而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，可是一些高级特性仍是不及CGPathRef。

4、具体绘图方法

因为iOS经常使用的绘图框架有UIKit和CoreGraphics两个，因此绘图的方法也有多种，下面介绍一下iOS的几种经常使用的绘图方法。

1.图片类型的上下文

图片上下文的绘制不须要在drawRect:方法中进行，在一个普通的OC方法中就能够绘制

使用UIKit实现

// 获取图片上下文
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(100,100), NO, 0);
// 绘图
UIBezierPath* p = [UIBezierPath bezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0,0,100,100)];
[[UIColor blueColor] setFill];
[p fill];
// 从图片上下文中获取绘制的图片
UIImage* im = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
// 关闭图片上下文
UIGraphicsEndImageContext();

使用CoreGraphics实现

// 获取图片上下文
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(100,100), NO, 0);
// 绘图
CGContextRef con = UIGraphicsGetCurrentContext();
CGContextAddEllipseInRect(con, CGRectMake(0,0,100,100));
CGContextSetFillColorWithColor(con, [UIColor blueColor].CGColor);
CGContextFillPath(con);
// 从图片上下文中获取绘制的图片
UIImage* im = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
// 关闭图片上下文
UIGraphicsEndImageContext();

2.drawRect:

在UIView子类的drawRect:方法中实现图形从新绘制，绘图步骤以下：

• 获取上下文

• 绘制图形

• 渲染图形

UIKit方法

- (void) drawRect: (CGRect) rect {
    UIBezierPath* p =         [UIBezierPathbezierPathWithOvalInRect:CGRectMake(0,0,100,100)];
    [[UIColor blueColor] setFill];
    [p fill];
}    

CoreGraphics

- (void) drawRect: (CGRect) rect {
    CGContextRef con = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextAddEllipseInRect(con, CGRectMake(0,0,100,100));
    CGContextSetFillColorWithColor(con, [UIColor blueColor].CGColor);
    CGContextFillPath(con);
}

3.drawLayer:inContext:

在UIView子类的drawLayer:inContext:方法中也能够实现绘图任务，它是一个图层的代理方法，而为了可以调用该方法，须要给图层的delegate设置代理对象，其中代理对象不能是UIView对象，由于UIView对象已是它内部根层（隐式层）的代理对象，再将它设置为另外一个层的代理对象就会出问题。

一个view被添加到其它view上时，图层的变化以下：

• 先隐式地把此view的layer的CALayerDelegate设置成此view

• 调用此view的self.layer的drawInContext方法

• 因为drawLayer方法的注释：If defined, called by the default implementation of -drawInContext:说明了drawInContext里if([self.delegate responseToSelector:@selector(drawLayer:inContext:)])就执行drawLayer:inContext:方法，这里咱们由于实现了drawLayer:inContext:因此会执行

• [super drawLayer:layer inContext:ctx]会让系统自动调用此view的drawRect:方法，至此self.layer画出来了

• 在self.layer上再加一个子layer，当调用[layer setNeedsDisplay];时会自动调用此layer的drawInContext方法

• 若是drawRect不重写，就不会调用其layer的drawInContext方法，也就不会调用drawLayer:inContext方法

调用内部根层的drawLayer:inContext:

//若是drawRect不重写，就不会调用其layer的drawInContext方法，也就不会调用drawLayer:inContext方法
-(void)drawRect:(CGRect)rect{
    NSLog(@"2-drawRect:");
    NSLog(@"drawRect里的CGContext:%@",UIGraphicsGetCurrentContext());
    //获得的当前图形上下文正是drawLayer中传递过来的
    [super drawRect:rect];
}

#pragma mark - CALayerDelegate
-(void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx{
    NSLog(@"1-drawLayer:inContext:");
    NSLog(@"drawLayer里的CGContext:%@",ctx);
    // 若是去掉此句就不会执行drawRect!!!!!!!!
    [super drawLayer:layer inContext:ctx];
}

 

调用外部代理对象的drawLayer:inContext:

因为不能把UIView对象设置为CALayerDelegate的代理，因此咱们须要建立一个NSObject对象，而后实现drawLayer:inContext:方法，这样就能够在代理对象里绘制所需图形。另外，在设置代理时，不须要遵照CALayerDelegate的代理协议，即这个方法是NSObject的，不须要显式地指定协议。

// MyLayerDelegate.m
- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx
{
    CGContextAddEllipseInRect(ctx, CGRectMake(100,100,100,100));
    CGContextSetFillColorWithColor(ctx, [UIColor blueColor].CGColor);
    CGContextFillPath(ctx);
}
// ViewController.m
@interface ViewController () @property (nonatomic, strong) id myLayerDelegate;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
// 设置layer的delegate为NSObject子类对象
    _myLayerDelegate = [[MyLayerDelegate alloc] init];
    MyView *myView = [[MyView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];
    [self.view addSubview:myView];
    CALayer *layer = [CALayer layer];
    layer.backgroundColor = [UIColor magentaColor].CGColor;
    layer.bounds = CGRectMake(0, 0, 300, 500);
    layer.anchorPoint = CGPointZero;
    layer.delegate = _myLayerDelegate;
    [layer setNeedsDisplay];
    [myView.layer addSublayer:layer];
}

详细实现过程

当UIView须要显示时，它内部的层会准备好一个CGContextRef(图形上下文)，而后调用delegate(这里就是UIView)的drawLayer:inContext:方法，而且传入已经准备好的CGContextRef对象。而UIView在drawLayer:inContext:方法中又会调用本身的drawRect:方法。平时在drawRect:中经过UIGraphicsGetCurrentContext()获取的就是由层传入的CGContextRef对象，在drawRect:中完成的全部绘图都会填入层的CGContextRef中，而后被拷贝至屏幕。

iOS绘图框架分析如上，若有不足之处，欢迎指出，共同进步。（本文图片来自互联网，版权归原做者全部）

 

来源：http://www.cocoachina.com/ios/20170809/20187.html