前情提要
书接上文，上回书说到我意识到自己在专业领域有欠缺，于是正在大量阅读Blog。在9月25号看到Kevin Chou的这篇介绍他开源的组件库PNChart受到欢迎的文章时，我突然想到：对啊，这是个把自己喜好与技术积累结合起来的好途径！之前总觉得往开源社区贡献代码需要超强的底层代码功力，又不想仿写已有的组件重复造轮子，这时我才刚刚意识到，上层的UI层面同样需要优秀的贡献——某种程度上讲更加稀缺，毕竟同时对设计和代码都有研究的程序员比较少。
恰好，一个做前端的朋友Fanta发来了一份他业余时间用HTML+JS写着玩做的《黑客帝国》代码雨效果的demo：
我觉得这个还挺有意思，搜了一下GitHub上还没有做过的，于是便开始了编码工作。
架构及轨迹生成
这是一个很简单的小组件，所以基本架构也很简单：
我们约定将每一条下落的轨迹都称为一个Track，由一个Generator实例专门来生成，每隔指定的时间（显然，随机亦可）就新生成一条，加到DataSource中，并创建其对应的CALayer子类CodeRainLayer加到最底层的UIView上。
下落及轨迹清理
如何产生动画呢？最开始自然想到用CAAnimation来做。
因为代码太简单，就不在这里写了。
但是写完个大概之后，运行起来却发现不对劲：总感觉没有电影里面酷。
问题出在哪里呢？我又从移动硬盘里翻出了那三部曲仔细地研究了一下，经过一帧一帧地探究，我找到了原因：
电影里面的代码并不是在“下落”，如果你盯着一个字母看，会发现它根本就没移动过位置（除去镜头本身的移动）。换句话说，整个空间是一个已经排列好的字母矩阵，而我们看到的表象是一阵脉冲流过而已。
所以最后改成的方案是由每个Track实例自带的Timer负责驱动控制自身的下落（为表述方便我们依然沿用这个词），当需要刷新时，通知其对应的CodeRainLayer实例（-setNeedsDisplay）进行重绘。至于如何重绘，由每个CodeRainLayer自行负责。
而当整条轨迹掉出屏幕的时候，Track会检测出边界条件，然后把对应的CALayer执行removeFromSuperlayer，最后把自身从DataSource中清除。
阶段性成果
OK, so far so good. 我们成功实现了整个的动画效果，看起来也确实蛮酷的：
封装
在把它传到GitHub之前，还需要进行一些封装。这里主要有两方面的工作，一个是增加控制关键字来限制外界能接触到的内部类和方法，另一个是将可调节的参数向外界暴露出来。
Access Control
在Swift 3中特地新加了fileprivate这个访问权限，正好在这里可以用到。我们把不希望暴露给外界的类都加上这个限定关键字。
顺便，Swift 3中的访问权限依次是：
open，public，internal，fileprivate，private.
Configurable Parameters
在之前，组件中用到的所有参数都定义在了一个struct里：
fileprivate struct JSMatrixConstants {
static let maxGlowLength: Int = 3 // Characters
static let minTrackLength: Int = 8 // Characters
static let maxTrackLength: Int = 40 // Characters
static let charactersSpacing: CGFloat = 0.0 // pixel
static let characterChangeRate = 0.9
static let firstDropShowTime = 2.0 // Time between the First drop and the later
// Configurable
static let speed: TimeInterval = 0.15 // Seconds that new character pop up
static let newTrackComingLap: TimeInterval = 0.4
static let tracksSpacing: Int = 5
}
为了暴露其中的一些参数，我们在CodeRainView那里增加几个变量：
var trackSpacing: Int
var newTrackComingLap: CGFloat
var speed: CGFloat
那么如果用户不设置的时候呢？我们应该用回默认值。比如这样：
var speed: CGFloat = CGFloat(JSMatrixConstants.speed){
didSet{
datasource.speed = TimeInterval(speed)
}
}
var newTrackComingLap: CGFloat = CGFloat(JSMatrixConstants.newTrackComingLap){
didSet{
datasource.newTrackComingLap = TimeInterval(newTrackComingLap)
}
}
var trackSpacing: Int = JSMatrixConstants.tracksSpacing{
didSet{
datasource.trackSpacing = trackSpacing
}
}
而一个2016年的UI组件应当是Interface Builder-Friendly的——尤其是，要做到这点只需举手之劳：将上面的参数声明为@IBInspectable。
最后在IB中看到的效果是：
优化性能
在我的iPhone6s上测试时，整个组件的表现没什么大问题；但在比较老的iPhone5s上测试时，就有点吃力了。虽然画面依然比较流畅，在CPU监测中能明显看出占用：
而在我后面想结合一些CoreMotion的回调实现视角缩放效果时，在5s上的画面终于卡了起来。
之所以会卡很容易理解，整个组件在主线程中进行了大量的绘制工作，搁你你也卡。
在我搜索相关信息的时候，偶然看到一篇叫《一些提高UI绘制性能的技巧》的文章中写道：
绘制UIView最快的方法就是把它当成imageview，我们把需要用Core Graphic绘制的代码放到另一个线程中去绘制，生成image后直接赋值给view，达到异步绘制的目的。
我试了一下，差不多是这样：
let track = self.track
DispatchQueue.global().async {
let size = self.bounds.size
UIGraphicsBeginImageContext(size)
context.saveGState()
... // Calculate positions, etc.
context.restoreGState()
self.render(in: context)
let resultImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
DispatchQueue.main.async {
if let image = resultImage{
self.contents = image.cgImage
}
}
UIGraphicsEndImageContext()
}
但这样做有问题：在每一次更新的时候，这个Layer需要在空白的背景下进行绘制，而直接调用self.render(in: context)方法，绘制的内容会叠加在当前显示的内容之上，出来的效果是不可用的。（截图过于残暴，从略）
那么怎么解决这个问题呢？一个直接的想法是，如果能在一个新的context上绘制就好了。
带着这个目标去搜索，在这个文章里面介绍了创建context的方法，于是上面的代码变成了：
let track = self.track
DispatchQueue.global().async {
let size = self.bounds.size
UIGraphicsBeginImageContext(size)
/* Create drawing context */
let colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB()
let createdContext = CGContext(data: nil, width: Int(size.width), height: Int(size.height), bitsPerComponent: 8, bytesPerRow: 0, space: colorSpace, bitmapInfo: CGImageAlphaInfo.premultipliedLast.rawValue)
if let context = createdContext{
context.saveGState()
... // calc positions, etc.
context.restoreGState()
self.render(in: context)
let resultImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
DispatchQueue.main.async {
if let image = resultImage{
self.contents = image.cgImage
}
}
}
UIGraphicsEndImageContext()
}
优化结果
搞定了这些之后兴冲冲地在5s上跑了一下，发现除了线程多了一些之外，差别几乎不可见：
细想一下也可以理解，我们并没有减少任何绘制的工作量，只不过是把它们移到了后台线程而已。
那么接下来的问题是，在为主线程减了这么多负之后，程序的响应性能有提高吗？因为要是再没什么变化的话，我要为前面这些花出的时间哭几秒。
接下来我搜到了一篇讲述如何测量程序响应性的文章，还附了源码的截图，非常良心。
fileprivate class PingThread: Thread{
var pingTaskIsRunning = false
var semaphore = DispatchSemaphore(value: 0)
override func main(){
while !self.isCancelled{
pingTaskIsRunning = true
DispatchQueue.main.async {
self.pingTaskIsRunning = false
self.semaphore.signal()
}
Thread.sleep(forTimeInterval: 1/30.0)
if pingTaskIsRunning {
NSLog("Delayed!")
}
_ = semaphore.wait(timeout: DispatchTime.distantFuture)
}
}
}
核心思想是，每隔一定的时间就在主线程给该线程的信号量发消息，要是主线程因为卡顿耽搁了，该线程就会输出警告信息。
我把时间设为1/30秒，因为这是一个流畅的动画所应当达到的帧率。
这下终于有了喜人的对比结果：
之前：
之后：
直到启动20多秒后收到内存警告，都没有一次卡顿出现！
虽然我不是一个使用meme表情控，但看国外的blog看多了之后，总觉得在这种情况下需要出现一个表情……
就是下面这个：
最后的话
整个项目已经传到了GitHub上：
https://github.com/zshowing/JSMatrixCodeRainView
通过这个项目，我学到的东西包括：
- Core Graphic的一些深入内容
- 一些之前用不到的封装策略
- 一个优化绘制性能的方法
- 一个测量程序响应性能的方法
接下来又想到一个比较有趣的项目，不知道什么时候能填坑。
感谢观赏。