## **AsyncDisplayKit** AsyncDisplayKit 是 Facebook 開源的一個用于保持 iOS 界面流暢的庫，我從中學到了很多東西，所以下面我會花較大的篇幅來對其進行介紹和分析。 [TOC=3,3] ### **ASDK 的由來**  ASDK 的作者是 Scott Goodson ([Linkedin](https://www.linkedin.com/in/iosengineer))， 他曾經在蘋果工作，負責 iOS 的一些內置應用的開發，比如股票、計算器、地圖、鐘表、設置、Safari 等，當然他也參與了 UIKit framework 的開發。后來他加入 Facebook 后，負責 Paper 的開發，創建并開源了 AsyncDisplayKit。目前他在 Pinterest 和 Instagram 負責 iOS 開發和用戶體驗的提升等工作。  ASDK 自 2014 年 6 月開源，10 月發布 1.0 版。目前 ASDK 即將要發布 2.0 版。 V2.0 增加了更多布局相關的代碼，ComponentKit 團隊為此貢獻很多。 現在 Github 的 master 分支上的版本是 V1.9.1，已經包含了 V2.0 的全部內容。 ### **ASDK 的資料** 想要了解 ASDK 的原理和細節，最好從下面幾個視頻開始： 2014.10.15?[NSLondon - Scott Goodson - Behind AsyncDisplayKit](https://www.youtube.com/watch?v=-IPMNWqA638) 2015.03.02?[MCE 2015 - Scott Goodson - Effortless Responsiveness with AsyncDisplayKit](https://www.youtube.com/watch?v=ZPL4Nse76oY) 2015.10.25?[AsyncDisplayKit 2.0: Intelligent User Interfaces - NSSpain 2015](https://www.youtube.com/watch?v=RY_X7l1g79Q) 前兩個視頻內容大同小異，都是介紹 ASDK 的基本原理，附帶介紹 POP 等其他項目。 后一個視頻增加了 ASDK 2.0 的新特性的介紹。 除此之外，還可以到 Github Issues 里看一下 ASDK 相關的討論，下面是幾個比較重要的內容： [關于 Runloop Dispatch](https://github.com/facebook/AsyncDisplayKit/issues/42) [關于 ComponentKit 和 ASDK 的區別](https://github.com/facebook/AsyncDisplayKit/issues/70) [為什么不支持 Storyboard 和 Autolayout](https://github.com/facebook/AsyncDisplayKit/issues/132) [如何評測界面的流暢度](https://github.com/facebook/AsyncDisplayKit/issues/204) 之后，還可以到 Google Groups 來查看和討論更多內容： [https://groups.google.com/forum/#!forum/asyncdisplaykit](https://groups.google.com/forum/#!forum/asyncdisplaykit) ### **ASDK 的基本原理**  ASDK 認為，阻塞主線程的任務，主要分為上面這三大類。文本和布局的計算、渲染、解碼、繪制都可以通過各種方式異步執行，但 UIKit 和 Core Animation 相關操作必需在主線程進行。ASDK 的目標，就是盡量把這些任務從主線程挪走，而挪不走的，就盡量優化性能。 為了達成這一目標，ASDK 嘗試對 UIKit 組件進行封裝：  這是常見的 UIView 和 CALayer 的關系：View 持有 Layer 用于顯示，View 中大部分顯示屬性實際是從 Layer 映射而來；Layer 的 delegate 在這里是 View，當其屬性改變、動畫產生時，View 能夠得到通知。UIView 和 CALayer 不是線程安全的，并且只能在主線程創建、訪問和銷毀。  ASDK 為此創建了 ASDisplayNode 類，包裝了常見的視圖屬性（比如 frame/bounds/alpha/transform/backgroundColor/superNode/subNodes 等），然后它用 UIView->CALayer 相同的方式，實現了 ASNode->UIView 這樣一個關系。  當不需要響應觸摸事件時，ASDisplayNode 可以被設置為 layer backed，即 ASDisplayNode 充當了原來 UIView 的功能，節省了更多資源。 與 UIView 和 CALayer 不同，ASDisplayNode 是線程安全的，它可以在后臺線程創建和修改。Node 剛創建時，并不會在內部新建 UIView 和 CALayer，直到第一次在主線程訪問 view 或 layer 屬性時，它才會在內部生成對應的對象。當它的屬性（比如frame/transform）改變后，它并不會立刻同步到其持有的 view 或 layer 去，而是把被改變的屬性保存到內部的一個中間變量，稍后在需要時，再通過某個機制一次性設置到內部的 view 或 layer。 通過模擬和封裝 UIView/CALayer，開發者可以把代碼中的 UIView 替換為 ASNode，很大的降低了開發和學習成本，同時能獲得 ASDK 底層大量的性能優化。為了方便使用， ASDK 把大量常用控件都封裝成了 ASNode 的子類，比如 Button、Control、Cell、Image、ImageView、Text、TableView、CollectionView 等。利用這些控件，開發者可以盡量避免直接使用 UIKit 相關控件，以獲得更完整的性能提升。 ### **ASDK 的圖層預合成** ?  有時一個 layer 會包含很多 sub-layer，而這些 sub-layer 并不需要響應觸摸事件，也不需要進行動畫和位置調整。ASDK 為此實現了一個被稱為 pre-composing 的技術，可以把這些 sub-layer 合成渲染為一張圖片。開發時，ASNode 已經替代了 UIView 和 CALayer；直接使用各種 Node 控件并設置為 layer backed 后，ASNode 甚至可以通過預合成來避免創建內部的 UIView 和 CALayer。 通過這種方式，把一個大的層級，通過一個大的繪制方法繪制到一張圖上，性能會獲得很大提升。CPU 避免了創建 UIKit 對象的資源消耗，GPU 避免了多張 texture 合成和渲染的消耗，更少的 bitmap 也意味著更少的內存占用。 ### **ASDK 異步并發操作**  自 iPhone 4S 起，iDevice 已經都是雙核 CPU 了，現在的 iPad 甚至已經更新到 3 核了。充分利用多核的優勢、并發執行任務對保持界面流暢有很大作用。ASDK 把布局計算、文本排版、圖片/文本/圖形渲染等操作都封裝成較小的任務，并利用 GCD 異步并發執行。如果開發者使用了 ASNode 相關的控件，那么這些并發操作會自動在后臺進行，無需進行過多配置。 ### **Runloop 任務分發** Runloop work distribution 是 ASDK 比較核心的一個技術，ASDK 的介紹視頻和文檔中都沒有詳細展開介紹，所以這里我會多做一些分析。如果你對 Runloop 還不太了解，可以看一下我之前的文章[?深入理解RunLoop](http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/)，里面對 ASDK 也有所提及。  iOS 的顯示系統是由 VSync 信號驅動的，VSync 信號由硬件時鐘生成，每秒鐘發出 60 次（這個值取決設備硬件，比如 iPhone 真機上通常是 59.97）。iOS 圖形服務接收到 VSync 信號后，會通過 IPC 通知到 App 內。App 的 Runloop 在啟動后會注冊對應的 CFRunLoopSource 通過 mach_port 接收傳過來的時鐘信號通知，隨后 Source 的回調會驅動整個 App 的動畫與顯示。 Core Animation 在 RunLoop 中注冊了一個 Observer，監聽了 BeforeWaiting 和 Exit 事件。這個 Observer 的優先級是 2000000，低于常見的其他 Observer。當一個觸摸事件到來時，RunLoop 被喚醒，App 中的代碼會執行一些操作，比如創建和調整視圖層級、設置 UIView 的 frame、修改 CALayer 的透明度、為視圖添加一個動畫；這些操作最終都會被 CALayer 捕獲，并通過 CATransaction 提交到一個中間狀態去（CATransaction 的文檔略有提到這些內容，但并不完整）。當上面所有操作結束后，RunLoop 即將進入休眠（或者退出）時，關注該事件的 Observer 都會得到通知。這時 CA 注冊的那個 Observer 就會在回調中，把所有的中間狀態合并提交到 GPU 去顯示；如果此處有動畫，CA 會通過 DisplayLink 等機制多次觸發相關流程。 ASDK 在此處模擬了 Core Animation 的這個機制：所有針對 ASNode 的修改和提交，總有些任務是必需放入主線程執行的。當出現這種任務時，ASNode 會把任務用 ASAsyncTransaction(Group) 封裝并提交到一個全局的容器去。ASDK 也在 RunLoop 中注冊了一個 Observer，監視的事件和 CA 一樣，但優先級比 CA 要低。當 RunLoop 進入休眠前、CA 處理完事件后，ASDK 就會執行該 loop 內提交的所有任務。具體代碼見這個文件：[ASAsyncTransactionGroup](https://github.com/facebook/AsyncDisplayKit/blob/master/AsyncDisplayKit%2FDetails%2FTransactions%2F_ASAsyncTransactionGroup.m)。 通過這種機制，ASDK 可以在合適的機會把異步、并發的操作同步到主線程去，并且能獲得不錯的性能。 ### **其他** ASDK 中還有封裝很多高級的功能，比如滑動列表的預加載、V2.0添加的新的布局模式等。ASDK 是一個很龐大的庫，它本身并不推薦你把整個 App 全部都改為 ASDK 驅動，把最需要提升交互性能的地方用 ASDK 進行優化就足夠了。