setNeedsDisplay()：方法的本质和 iOS 中的重绘机制

什么是 setNeedsDisplay()

setNeedsDisplay() — 是一种 UIView 方法，向系统发出信号，表示视图内容已过时，需要重新渲染。该方法不接受参数并返回 void。调用后，视图被标记为 dirty，在最近的绘制周期中，系统会为此视图调用 draw(_:)。

关键特性是 异步性。对同一视图的多个连续 setNeedsDisplay() 调用不会导致多次 draw(_:) 调用 — 系统将其合并为一次操作。这对性能至关重要：如果视图属性在一帧中多次更改，draw(_:) 仅调用一次。

延迟重绘如何工作

延迟重绘的机制基于 UIKit 的渲染周期。当调用 setNeedsDisplay() 时，系统将内部标志 layer.needsDisplay 设置为 true。在当前 run loop 结束时，系统遍历所有 dirty 图层并为每个图层调用 draw(_:)。

Run loop 和渲染步骤

UIKit run loop 包含 update 阶段，在此阶段处理 dirty 视图。在此阶段，必要时调用 layoutSubviews()，然后对所有标记的视图调用 draw(_:)。绘制完成后，结果通过 Core Animation 传递到 GPU 进行合成。

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

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

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

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

在此示例中，progressView 更新 progress，每个 setter 自动调用 setNeedsDisplay()。系统将等待 run loop 结束并使用当前的 progress 值调用 draw(_:)。如果 progress 在一帧中更改了三次，draw(_:) 仅执行一次 — 使用最后一个值。

setNeedsDisplay() vs setNeedsDisplay(_:)

setNeedsDisplay(_:) 方法接受 rect 参数（CGRect 类型），用于限制重绘区域。这允许仅重绘视图的更改部分，而不是整个视图。在处理大型视图且更改涉及小区域时，性能差异变得显著。

对于复杂图形，建议先在 offscreen 上下文中绘制整个场景，然后仅对更改的区域调用 setNeedsDisplay(_:)。这是 iOS 上绘图应用程序和图形编辑器的标准技术。

displayIfNeeded() 对比 setNeedsDisplay()

displayIfNeeded() — 是一种同步方法，立即启动层次结构中所有 dirty 视图的重绘，无需等待 run loop 结束。与仅设置标志的 setNeedsDisplay() 不同，displayIfNeeded() 强制立即执行 draw(_:)。

Apple 建议仅在极端情况下使用 displayIfNeeded()，当绘制结果需要立即获取时 — 例如，在创建屏幕截图之前或为 UIGraphicsImageRenderer 同步生成图像时。在常规场景中，通过 setNeedsDisplay() 的异步模型更可取，因为它不会阻塞主线程。

    // 异步 — 推荐
someView.setNeedsDisplay()

    // 同步 — 仅在必要时
someView.setNeedsDisplay()
someView.displayIfNeeded() // draw(_:) 立即调用

没有事先调用 setNeedsDisplay() 而直接调用 displayIfNeeded() 不会产生效果 — 该方法仅处理已标记为 dirty 的视图。如果没有视图需要重绘，displayIfNeeded() 将在不调用 draw(_:) 的情况下结束。

优化 setNeedsDisplay() 调用

频繁调用 setNeedsDisplay() 可能会降低性能，尤其是在动画期间。让我们看看主要的优化策略。

通过模型合并更改

不要在每次单独属性更改时调用 setNeedsDisplay()，而是累积更改并在应用所有更新后一次性调用该方法。例如，在更改元素的颜色、大小和位置时 — 在设置所有属性后调用一次 setNeedsDisplay()。

使用 CALayer 处理可动画属性

如果属性可以通过 CALayer 进行动画处理（backgroundColor、opacity、position、transform），请使用 Core Animation 而不是 draw(_:)。CALayer 属性在 GPU 上更新，无需调用 draw(_:)，可在不增加 CPU 负载的情况下提供 60 FPS。

通过 CATransaction 批量更新

要将多个更改分组到一次渲染遍历中，请使用 CATransaction。这允许在事务结束时将多个 setNeedsDisplay() 合并为一次 draw(_:) 操作。

CATransaction.begin()
CATransaction.setDisableActions(true)

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

CATransaction.commit()

不要滥用 displayIfNeeded() — 同步重绘会阻塞主线程，可能导致丢帧。仅在对绘制结果有严格要求且需要 in 当前 run loop 结束前完成的操作中使用。