iOS绘图框架CoreGraphics分析
由于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,甚至会觉得iOS
的图形绘制有些繁琐。因此,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。
一、绘图系统简介
iOS
的绘图框架有多种,我们平常最常用的就是UIKit
,其底层是依赖CoreGraphics
实现的,而且绝大多数的图形界面也都是由UIKit
完成,并且UIImage
、NSString
、UIBezierPath
、UIColor
等都知道如何绘制自己,也提供了一些方法来满足我们常用的绘图需求。除了UIKit
,还有CoreGraphics
、Core Animation
,Core Image
,OpenGL ES
等多种框架,来满足不同的绘图要求。各个框架的大概介绍如下:
- UIKit:最常用的视图框架,封装度最高,都是OC对象
- CoreGraphics:主要绘图系统,常用于绘制自定义视图,纯C的API,使用Quartz2D做引擎
- CoreAnimation:提供强大的2D和3D动画效果
- CoreImage:给图片提供各种滤镜处理,比如高斯模糊、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
二、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同的,在理解这两个概念之前,需要了解一下什么是绘图周期,因为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所有的绘图请求,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作,否则会造成主线程卡顿
1.视图绘制
调用UIView
的drawRect:
方法进行绘制。如果调用一个视图的setNeedsDisplay
方法,那么该视图就被标记为重新绘制,并且会在下一次绘制周期中重新绘制,自动调用drawRect:
方法。
2.视图布局
调用UIView
的layoutSubviews
方法。如果调用一个视图的setNeedsLayout
方法,那么该视图就被标记为需要重新布局,UIKit
会自动调用layoutSubviews
方法及其子视图的layoutSubviews
方法。
在绘图时,我们应该尽量多使用布局,少使用绘制,是因为布局使用的是GPU
,而绘制使用的是CPU
。GPU
对于图形处理有优势,而CPU
要处理的事情较多,且不擅长处理图形,所以尽量使用GPU
来处理图形。
三、绘图状态切换
iOS
的绘图有多种对应的状态切换,比如: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,但是绘图状态不变
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,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
。
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,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,但是一些高级特性还是不及CGPathRef
。
四、具体绘图方法
由于iOS
常用的绘图框架有UIKit
和CoreGraphics
两个,所以绘图的方法也有多种,下面介绍一下iOS
的几种常用的绘图方法。
1.图片类型的上下文
图片上下文的绘制不需要在drawRect:
方法中进行,在一个普通的OC
方法中就可以绘制
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:
方法中实现图形重新绘制,绘图步骤如下:
- 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:
方法中也可以实现绘图任务,它是一个图层的代理方法,而为了能够调用该方法,需要给图层的delegate
设置代理对象,其中代理对象不能是UIView
对象,因为UIView
对象已经是它内部根层(隐式层)的代理对象,再将它设置为另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,图层的变化如下:
- 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 - 由于
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,这里我们因为实现了drawLayer:inContext:
所以会执行 [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 - 如果
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:
//如果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());//得到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);// 如果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:
由于不能把UIView
对象设置为CALayerDelegate
的代理,所以我们需要创建一个NSObject对象,然后实现drawLayer:inContext:
方法,这样就可以在代理对象里绘制所需图形。另外,在设置代理时,不需要遵守CALayerDelegate
的代理协议,即这个方法是NSObject
的,不需要显式地指定协议。
// 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 () <CALayerDelegate>@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
需要显示时,它内部的层会准备好一个CGContextRef
(图形上下文),然后调用delegate
(这里就是UIView
)的drawLayer:inContext:
方法,并且传入已经准备好的CGContextRef
对象。而UIView
在drawLayer:inContext:
方法中又会调用自己的drawRect:
方法。平时在drawRect:
中通过UIGraphicsGetCurrentContext()
获取的就是由层传入的CGContextRef
对象,在drawRect:
中完成的所有绘图都会填入层的CGContextRef
中,然后被拷贝至屏幕。
iOS
绘图框架分析如上,如有不足之处,欢迎指出,共同进步。(本文图片来自互联网,版权归原作者所有)
参考资料
iOS绘图系统(一) UIKit与CoreGraphics
CoreGraphics之CGContextSaveGState与UIGraphicsPushContext
Core Graphics快速入门——从一行代码说起
iOS绘图教程
UIGraphicsPushContext
Basic Zooming Using the Pinch Gestures
iOS开发UI篇—CAlayer(自定义layer)
转载于:https://www.cnblogs.com/fishbay/p/7308023.html
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