draw(_:) und drawRect — was es ist, Aufruf und Überschreibung

Was ist draw(_:) / drawRect

draw(_:) ist eine Instanzmethode von UIView, die UIKit aufruft, um den Inhalt der View zu rendern. Innerhalb dieser Methode erhält der Entwickler Zugriff auf den CGContext-Grafikkontext und verwendet die Core Graphics API zum Zeichnen von Linien, Füllungen, Text und Bildern. drawRect: in Objective-C erfüllt die gleiche Funktion, jedoch mit anderer Syntax: der einzige Parameter ist ein CGRect, das den neu zu zeichnenden Bereich angibt.

Laut Apple Engineering (2024) arbeitet draw(_:) über CPU-basiertes Bitmap Graphics Context Rendering, was maximale Flexibilität bietet, aber im Vergleich zu CALayer mehr Ressourcen benötigt. Die Entscheidung für draw(_:) wird basierend auf der Komplexität der Grafik und den Leistungsanforderungen getroffen.

Methodensignatur in Swift und Objective-C

In Swift wird die Methode als override func draw(_ rect: CGRect) deklariert, wobei rect das Rechteck ist, das neu gezeichnet werden muss. In Objective-C lautet die Signatur - (void)drawRect:(CGRect)rect. Der Parameter rect kann bei teilweisem Neuzeichnen über setNeedsDisplay(_:) kleiner als die bounds der View sein.

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGContextSetFillColorWithColor(context, [UIColor redColor].CGColor);
    CGContextFillRect(context, rect);
}

Wann ruft das System draw(_:) auf

Das System ruft draw(_:) automatisch in streng definierten Szenarien auf. Das Verständnis dieser Auslöser hilft, unnötiges Neuzeichnen zu vermeiden und die Leistung der View zu optimieren. Nachfolgend sind alle Fälle des automatischen Methodenaufrufs aufgeführt.

• Erstes Rendern — wenn die View zum ersten Mal zur Hierarchie hinzugefügt und auf dem Bildschirm sichtbar wird
• setNeedsDisplay() — nach dem Aufruf dieser Methode zeichnet das System beim nächsten Zeichenzyklus neu
• setNeedsDisplay(_:) — wie oben, aber mit Angabe eines bestimmten Rechtecks für das Neuzeichnen
• contentMode — bei Änderung der bounds, wenn contentMode ein Neuzeichnen erfordert (z.B. .redraw)
• setNeedsLayout() — in einigen Fällen kann nach der Neuanordnung von Subviews ein Neuzeichnen erforderlich sein

Die Apple-Dokumentation warnt: Rufen Sie draw(_:) niemals direkt auf. Das System entscheidet selbst, wann es zeichnet, und ein direkter Aufruf stört den internen Caching-Mechanismus. Verwenden Sie zum Anfordern eines Neuzeichnens immer setNeedsDisplay() oder setNeedsDisplay(_:).

Wie man draw(_:) in Swift überschreibt

Das Überschreiben von draw(_:) in Swift beginnt mit dem Abrufen des Grafik-Kontexts und anschließenden Aufrufen von Core Graphics. Es wird empfohlen, separate Methoden für logische Zeichenblöcke zu erstellen — dies verbessert die Lesbarkeit und Testbarkeit des Codes.

override func draw(_ rect: CGRect) {
    super.draw(rect)

    guard let context = UIGraphicsGetCurrentContext() else { return }

    // Line parameters
    context.setStrokeColor(UIColor.darkGray.cgColor)
    context.setLineWidth(2.0)

    // Drawing a triangle
    context.move(to: CGPoint(x: rect.midX, y: rect.minY + 10))
    context.addLine(to: CGPoint(x: rect.maxX - 10, y: rect.maxY - 10))
    context.addLine(to: CGPoint(x: rect.minX + 10, y: rect.maxY - 10))
    context.closePath()
    context.strokePath()
}

In diesem Beispiel zeichnet draw(_:) ein Dreieck mit einem 2 Pixel dicken dunkelgrauen Umriss. Der Aufruf von super.draw(rect) zu Beginn der Methode wird von Apple empfohlen, um die übergeordnete Zeichenlogik zu erhalten, obwohl die Standardimplementierung von draw(_:) in UIView leer ist.

Die Idempotenz-Regel von draw(_:)

Jeder Aufruf von draw(_:) sollte bei gleichen Eingabedaten ein identisches Ergebnis liefern. Dies ermöglicht es dem System, das Ergebnis zwischenzuspeichern und draw(_:) nicht erneut aufzurufen, wenn sich der Inhalt der View nicht geändert hat. Verwenden Sie innerhalb von draw(_:) keine Zufallswerte, Systemzeit oder Netzwerkanfragen.

drawRect: in Objective-C und Unterschiede zu draw(_:)

drawRect: ist historisch die erste Version der Methode, die mit iOS 2.0 und Objective-C eingeführt wurde. In Swift wurde die Methode unter Verwendung des externen Parameters _ in draw(_:) umbenannt. Funktionell sind die Methoden identisch: Beide erhalten ein CGRect des neu zu zeichnenden Bereichs und verwenden UIGraphicsGetCurrentContext() für den Zugriff auf den Grafik-Kontext.

Bei der Migration eines Projekts von Objective-C zu Swift ist die Umbenennung der Methode eine der ersten Aufgaben. Xcode bietet einen automatischen Konverter, aber drawRect: erfordert eine manuelle Aktualisierung auf draw(_:). Laut Apple (2024) ist die Swift-Version draw(_:) für neue Projekte zu bevorzugen.

Optimierung der Zeichnung in draw(_:)

draw(_:) wird auf der CPU ausgeführt, und eine suboptimale Implementierung kann zu Bildwiederholungsaussetzern und schlechter Leistung führen. Apple empfiehlt mehrere bewährte Ansätze zur Beschleunigung der Zeichnung.

Minimieren Sie die Anzahl der Zeichenoperationen

Jede Core Graphics-Operation (move(to:), addLine(to:), strokePath) verursacht Overhead. Gruppieren Sie Operationen und verwenden Sie CGPath für komplexe Formen — der Pfad wird einmal erstellt und bei jedem draw(_:)-Aufruf wiederverwendet.

Verwenden Sie UIBezierPath für Vektorobjekte

UIBezierPath ist ein Objective-C-Wrapper um CGPath, der eine einfache API zum Erstellen von Formen bietet. Erstellen Sie UIBezierPath im Voraus (z.B. im Initialisierer) und rufen Sie einfach fill() oder stroke() innerhalb von draw(_:) auf.

private let starPath: UIBezierPath = {
    let path = UIBezierPath()
    // Building a star shape
    path.move(to: CGPoint(x: 50, y: 0))
    for i in 1...5 {
        let angle = CGFloat(i) * 4 * CGFloat.pi / 5
        path.addLine(to: CGPoint(x: 50 + 40 * cos(angle),
                               y: 50 + 40 * sin(angle)))
    }
    path.close()
    return path
}()

override func draw(_ rect: CGRect) {
    UIColor.systemYellow.setFill()
    starPath.fill()
}

Häufige Fehler bei der Arbeit mit draw(_:)

Entwickler machen beim Überschreiben von draw(_:) oft die gleichen Fehler. Die Kenntnis dieser Muster hilft, Fehler und Leistungseinbußen zu vermeiden. Sehen wir uns die häufigsten Probleme und ihre Lösungen an.

• Direkter Aufruf von draw(_:) — rufen Sie draw(_:) niemals direkt auf. Verwenden Sie setNeedsDisplay(), um ein Neuzeichnen anzufordern. Ein direkter Aufruf zerstört das Caching und kann zu falscher Darstellung führen.
• Schwere Berechnungen innerhalb von draw(_:) — draw(_:) sollte so leichtgewichtig wie möglich sein. Erstellen Sie UIBezierPath, Bilder und andere schwere Objekte außerhalb der Methode und initialisieren Sie sie einmal.
• Objekterstellung innerhalb von draw(_:) — Konstruktionen von UIColor, UIFont und UIGraphicsImageRenderer innerhalb von draw(_:) erzeugen unnötige Speicherbelastung. Verschieben Sie die Objekterstellung in Klasseneigenschaften.
• Ignorieren des rect-Parameters — rect gibt den Bereich an, der neu gezeichnet werden muss. Das Zeichnen außerhalb von rect wird vom System verworfen, verbraucht aber Ressourcen. Überprüfen Sie vor dem Zeichnen die Überschneidung mit rect.
• Fehlender super.draw(rect)-Aufruf — obwohl die UIView-Implementierung leer ist, empfiehlt Apple den Aufruf von super.draw(rect) für die Kompatibilität mit zukünftigen UIKit-Änderungen.

Wenn Sie diese Regeln befolgen, gewährleisten Sie stabiles und schnelles benutzerdefiniertes Zeichnen von Views in jedem iOS-Projekt. Profilen Sie draw(_:) mit Instruments (Core Animation), um die tatsächliche Ausführungszeit und Engpässe zu sehen.