Custom UIView：是什么、创建方法及重写 drawRect

什么是 Custom UIView 以及何时需要

Custom UIView — 是一个继承自 UIView 的自定义类，开发者在此重写标准方法以实现自己的显示和交互逻辑。UIKit 包含许多现成组件，但它们无法覆盖所有场景：动画图表、非标准开关、手绘画布、游戏元素或数据可视化都需要自定义实现。

Apple 建议在标准组件无法提供所需功能，或同一自定义元素在应用程序的多个位置使用时创建 Custom UIView。根据 WWDC 2024 的数据，在中型项目中，自定义视图平均占所有 UIView 的 15-20%。

典型使用场景

自定义 UIView 用于构建图表和示意图（使用 Core Graphics 绘制线条和形状）、非标准进度指示器、动画背景、手指绘制元素，以及实时数据可视化。在所有这些情况下，开发者都可以完全访问 CGContext 并绘制任何几何图形。

何时不需要 Custom UIView

如果元素可以使用 Auto Layout 和属性配置从标准 UIKit 组件（UIButton、UIImageView、UILabel）组装而成，那么创建 UIView 子类将是多余的。Apple 建议先尝试组合现成视图，只有在功能不足时才转向自定义绘制。

如何在 Xcode 中创建 Custom UIView

创建自定义 UIView 从声明继承自 UIView 的类并实现必需的初始化器开始。最小实现包括用于从代码创建的 init(frame:) 和用于从 Storyboard 或 XIB 加载的 init(coder:)。

import UIKit

class CircleView: UIView {

    override init(frame: CGRect) {
        super.init(frame: frame)
        setupView()
    }

    required init?(coder: NSCoder) {
        super.init(coder: coder)
        setupView()
    }

    private func setupView() {
        backgroundColor = .clear
        setupLayerProperties()
    }

    private func setupLayerProperties() {
        layer.cornerRadius = bounds.width / 2
        layer.masksToBounds = true
    }
}

在 setupView() 方法中设置初始属性：透明背景、图层设置。如果视图将在 Interface Builder 中显示，则值得添加 @IBDesignable 和 @IBInspectable 以实现实时预览。

UIView 生命周期方法

Custom UIView 由系统通过按特定顺序调用的生命周期方法序列进行管理。理解这个周期对于正确配置和绘制视图至关重要。

所有方法都由系统自动调用，开发者无需手动调用它们。例外是 setNeedsDisplay()，它向系统发出需要再次调用 draw(_:) 的信号。

重写 draw(_:) 进行绘制

draw(_:) — 是 Custom UIView 中自定义绘制的关键方法。在其中，开发者可以访问 CGContext（图形上下文）并使用 Core Graphics 绘制线条、形状、文本和图像。

系统在视图首次出现在屏幕上时自动调用 draw(_:)。通过 setNeedsDisplay() 发起重新调用，该方法将视图标记为需要重绘。重要提示：不要直接调用 draw(_:) —— 这会破坏缓存机制并降低性能。

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

    // 填充背景
    context.setFillColor(UIColor.systemBlue.cgColor)
    context.fill(rect)

    // 绘制圆形
    context.setStrokeColor(UIColor.white.cgColor)
    context.setLineWidth(4.0)
    let circleRect = rect.insetBy(dx: 20, dy: 20)
    context.strokeEllipse(in: circleRect)
}

在此示例中，draw(_:) 用蓝色填充背景并绘制一个白色圆形，距离边缘 20 像素。每次 draw(_:) 调用都应该是幂等的 —— 使用相同参数的重复调用应产生相同的结果。

高效 draw(_:) 的规则

Apple 建议最小化 draw(_:) 内部的工作 —— 提前创建 UIBezierPath，缓存图像，不执行繁重计算。如果视图是静态的，考虑使用带有渲染图像的 UIImageView，而不是不断重绘。

CALayer 对比 draw(_:)：如何选择

CALayer — 是管理 UIView 视觉内容的底层图层。许多自定义绘制任务可以通过配置 CALayer 属性而不重写 draw(_:) 来解决，这要高效得多。

根据 Apple Engineering（2024），CALayer 级别的操作在 GPU 上执行，而 draw(_:) 通过 CPU 的 Core Graphics 渲染工作。对于动画和平滑过渡，更推荐使用 CALayer 和 CABasicAnimation。

使用 CAShapeLayer 绘制带动画的矢量形状 —— 它由硬件加速，并支持在无需调用 draw(_:) 的情况下对 path、strokeStart 和 strokeEnd 进行动画。

Custom UIView 性能优化

Custom UIView 的性能直接影响动画的流畅度和应用程序的整体用户体验。主要问题源于过多的 draw(_:) 调用、子视图布局不优化以及缺乏缓存。

避免不必要的重绘

每次 setNeedsDisplay() 调用都会导致视图完全重绘。如果更改只影响了视图的一部分，请使用指定了具体矩形的 setNeedsDisplay(_:)。对于 CALayer 属性（backgroundColor、cornerRadius、shadow），无需重绘 —— 它们在 GPU 级别更新。

缓存渲染内容

如果 Custom UIView 的内容很少更改，请在 UIGraphicsImageRenderer 中渲染一次并保存为 UIImage。在下一次重绘时，使用 draw(at:) 显示缓存的图像 —— 这比通过 Core Graphics 重新绘制快数十倍。

func renderToImage() -> UIImage {
    let renderer = UIGraphicsImageRenderer(size: bounds.size)
    return renderer.image { ctx in
        drawHierarchy(in: bounds, afterScreenUpdates: true)
    }
}

对静态图层使用 shouldRasterize

CALayer 的 shouldRasterize 属性启用图层光栅表示形式的缓存。为具有透明度和阴影的静态视图启用它 —— 这减少了合成负载。为动画视图禁用它：每次更改时缓存都会重置，光栅化只会降低性能。