setNeedsDisplay(): 메서드의 본질과 iOS에서의 다시 그리기 메커니즘

setNeedsDisplay()란 무엇인가

setNeedsDisplay()는 UIView 메서드로, 뷰의 콘텐츠가 오래되어 다시 렌더링해야 함을 시스템에 알립니다. 이 메서드는 매개변수를 받지 않으며 void를 반환합니다. 호출 후 뷰는 dirty로 표시되고, 가장 가까운 그리기 사이클에서 시스템이 이 뷰에 대해 draw(_:)를 호출합니다.

핵심 특징은 비동기성입니다. 동일한 뷰에 대해 연속적으로 여러 setNeedsDisplay()를 호출해도 여러 draw(_:) 호출이 발생하지 않습니다 — 시스템이 이를 하나의 작업으로 결합합니다. 이는 성능에 매우 중요합니다: 뷰 속성이 프레임당 여러 번 변경되어도 draw(_:)는 한 번만 호출됩니다.

지연된 다시 그리기 작동 방식

지연된 다시 그리기 메커니즘은 UIKit 렌더링 사이클을 기반으로 합니다. setNeedsDisplay()가 호출되면 시스템은 내부 플래그 layer.needsDisplay를 true로 설정합니다. 현재 run loop가 끝나면 시스템은 모든 dirty 레이어를 순회하고 각각에 대해 draw(_:)를 호출합니다.

Run loop 및 렌더링 단계

UIKit run loop에는 dirty 뷰가 처리되는 업데이트 단계가 포함됩니다. 이 단계에서는 필요 시 layoutSubviews()가 호출되고, 그 다음 표시된 모든 뷰에 대해 draw(_:)가 호출됩니다. 그리기가 완료되면 결과는 컴포지팅을 위해 Core Animation을 통해 GPU로 전달됩니다.

class ProgressView: UIView {
    var progress: CGFloat = 0 {
        didSet {
            setNeedsDisplay()
        }
    }

    override func draw(_ rect: CGRect) {
        super.draw(rect)
        guard let ctx = UIGraphicsGetCurrentContext() else { return }

        // 배경
        ctx.setFillColor(UIColor.lightGray.cgColor)
        ctx.fill(rect)

        // 진행 바
        let fillRect = CGRect(x: rect.minX, y: rect.minY,
                              width: rect.width * progress, height: rect.height)
        ctx.setFillColor(UIColor.systemGreen.cgColor)
        ctx.fill(fillRect)
    }
}

이 예제에서 progressView는 progress를 업데이트하고 각 setter는 자동으로 setNeedsDisplay()를 호출합니다. 시스템은 run loop가 끝날 때까지 기다렸다가 실제 progress 값으로 draw(_:)를 호출합니다. progress가 프레임당 세 번 변경되어도 draw(_:)는 마지막 값으로 한 번만 실행됩니다.

setNeedsDisplay() vs setNeedsDisplay(_:)

setNeedsDisplay(_:) 메서드는 CGRect 유형의 rect 매개변수를 받아 다시 그리기 영역을 제한합니다. 이를 통해 뷰 전체가 아닌 변경된 부분만 다시 그릴 수 있습니다. 성능 차이는 변경 사항이 작은 영역에 영향을 미치는 큰 뷰로 작업할 때 두드러집니다.

복잡한 그래픽의 경우 먼저 오프스크린 컨텍스트에 전체 장면을 그린 다음 변경된 영역에 대해서만 setNeedsDisplay(_:)를 호출하는 것이 좋습니다. 이는 iOS의 그리기 애플리케이션 및 그래픽 편집기에서 표준 기술입니다.

displayIfNeeded() 대 setNeedsDisplay()

displayIfNeeded()는 동기 메서드로, run loop가 끝날 때까지 기다리지 않고 계층 구조의 모든 dirty 뷰 다시 그리기를 즉시 시작합니다. 플래그만 설정하는 setNeedsDisplay()와 달리 displayIfNeeded()는 draw(_:)의 즉시 실행을 강제합니다.

Apple은 그리기 결과가 즉시 필요한 극단적인 경우에만 displayIfNeeded()를 사용할 것을 권장합니다 — 예를 들어, 스크린샷을 찍기 전이나 UIGraphicsImageRenderer의 동기 이미지 생성 시. 일반적인 시나리오에서는 메인 스레드를 차단하지 않는 setNeedsDisplay()를 통한 비동기 모델이 선호됩니다.

    // 비동기 — 권장
someView.setNeedsDisplay()

    // 동기 — 필요할 때만
someView.setNeedsDisplay()
someView.displayIfNeeded() // draw(_:) 즉시 호출됨

선행 setNeedsDisplay() 없이 displayIfNeeded()를 호출해도 효과가 없습니다 — 이 메서드는 이미 dirty로 표시된 뷰만 처리합니다. 다시 그리기가 필요한 뷰가 없으면 displayIfNeeded()는 draw(_:)를 호출하지 않고 완료됩니다.

setNeedsDisplay() 호출 최적화

빈번한 setNeedsDisplay() 호출은 특히 애니메이션 중에 성능을 저하시킬 수 있습니다. 주요 최적화 전략을 살펴보겠습니다.

모델을 통한 변경 사항 배치 처리

개별 속성이 변경될 때마다 setNeedsDisplay()를 호출하는 대신 변경 사항을 누적하고 모든 업데이트를 적용한 후 메서드를 한 번 호출합니다. 예를 들어, 요소의 색상, 크기 및 위치를 변경할 때 — 모든 속성을 설정한 후 setNeedsDisplay()를 한 번 호출합니다.

애니메이션 가능 속성에 CALayer 사용

속성이 CALayer(backgroundColor, opacity, position, transform)를 통해 애니메이션될 수 있는 경우 draw(_:) 대신 Core Animation을 사용하세요. CALayer 속성은 draw(_:)를 호출하지 않고 GPU에서 업데이트되어 CPU 부하 없이 60 FPS를 제공합니다.

CATransaction을 통한 배치 업데이트

여러 변경 사항을 단일 렌더링 패스로 그룹화하려면 CATransaction을 사용하세요. 이를 통해 트랜잭션 끝에서 여러 setNeedsDisplay() 호출을 하나의 draw(_:) 작업으로 결합할 수 있습니다.

CATransaction.begin()
CATransaction.setDisableActions(true)

view1.setNeedsDisplay()
view2.setNeedsDisplay()
view3.setNeedsDisplay()

CATransaction.commit()

displayIfNeeded()를 남용하지 마세요 — 동기 다시 그리기는 메인 스레드를 차단하고 프레임 드롭을 유발할 수 있습니다. 현재 run loop가 끝나기 전에 그리기 결과가 중요한 작업에만 사용하세요.