该篇博客记录了观看WWDC Session227《Optimizing App Assets》的内容以及一些理解。
引言
该session主要讲述了使用Assets Catalog的新特性来优化App资源文件的部署。
主要从以下四个方面来进行：
- 压缩(Compression)
- 设计(Design)和生成(Production)
- 分类(Cataloging)
- 部署(Deployment)
压缩(Compression)
图片压缩是Asset Catalog的核心，也是Assets Catalog编译的最后一步。同时也与其他优化手段有密切关系。
Assets Catalog提供了不同类别的压缩方式，并且默认为选择的图片选择了最优的压缩方式。
自动图片打包(Automatic Image Packing)
在Assets Catalog出现之前，我们使用图片时，是将图片直接放入工程目录中，这样做有以下几个缺点：
- 每张图片都包含图片信息以及一些额外的元数据，对于数量较多的情况来说，会浪费一些空间去存储相同的元数据。对于小的文件来说，也不能进行完全的压缩。
- 在管理这些文件的时候，也会浪费一些管理上的开销。同时对于UIImage和NSImage的API来说，也是不友好的。
- 还需要去处理图片的不同格式与属性。
自动打包技术可以识别具有相似属性的图像，例如透明度、颜色空间、色域等，并且能够把它们组织到一个较大的图集中，这样就无需存储额外相同的元数据了。
以下为Apple官方提供的一组数据：
有损压缩(Lossy compression)
- 有损压缩是用视觉损失来换取空间的节省，所以有损压缩是图片质量与图片大小的权衡。
- 建议对在屏幕上显示时间较短的图片使用有损压缩。
高效图片文件格式(High Efficiency Image File Format)
- 作为Assets Catalog对于图片有损压缩的默认格式。
- 提供更高效的压缩率（比JPEG高）。
- 支持透明度。
- 只要选中了有损压缩，Assets Catalog就可以自动的将其他格式的图片文件转为High-Efficiency Image File Format。
无损压缩(Lossless compression)
无损压缩是默认的压缩方式，并且大多数Assets使用的是无损压缩。
一般来说，我们可以根据图片的颜色色谱分布将图片分为两类：
- 颜色色谱较窄，离散较少的，设计较简单的图片，这类图片一般用于应用的图标。
- 颜色色谱较宽，离散较大的，设计较复杂的图片。
无损压缩对于两种类型的图片有着不同的压缩效果，但是苹果对于两种类型的无损压缩，都进行了优化。
苹果深度像素图像压缩(Apple Deep Pixel Image Compression)
Apple Deep Pixel Image Compression是Apple在2018年提出的新的无损压缩技术，它具有以下几个优点：
- 能够适应图像的颜色色谱。
- 能够选择最优的压缩算法。
- 能够提升15-20%的压缩大小。
下面是Apple Deep Pixel Image Compression在不同平台上的压缩效果：
Apple Deep Pixel Image Compression也能提升图片解码的速度，下面是在iOS12上解码效果：
Deployment target and app thinning
应用瘦身(App Thinning)
应用瘦身会生成所以设备的型号以及部署版本的变种，这样在用户下载的时候就能获取到适合于设备和系统的最佳的变种。
在以往的兼容方式中，我们无法进行向前兼容。为此，Apple提出了叫OS Variant Thinning的技术，会进行应用的瘦身，同时会向前兼容到iOS 9，并在最新的系统上使用最新的优化效果。
应用瘦身报告(App Thinning Export)
- 选择Archive按钮进行应用创建。
- 选择Organizer按钮来打开新窗口。
- 选择对应的类型。
- 选择对应的设备类型。
接下来就会导出一份关于应用瘦身的报告。
下面是官方列出的一份报告：
可见新特性对于应用的瘦身有明显的提高。
设计与生产(Design and Production)
图像资源
图像资源有以下几个特点：
- 图像资源的来源很多
- 图像资源全部来自于人类设计
- 需要很大的精力去管理图像资源
接下来从下面5个方面来介绍在设计与生产中进行资源文件优化：
- 颜色管理(Color management)
- 工作空间(Working space)
- 拉伸图片(Stretchable images)
- 矢量资源(Vector assets)
- 为2x设计(Design for 2x)
颜色管理(Color management)
下面几点是我们需要了解的：
- 没有颜色的像素只是简单的字节
- 颜色配置文件可以提供预期的显示
- 维护颜色配置文件
- 保持设计样式
- 应用会在广泛的显示器上运行
- 颜色映射会把颜色映射到设备上
颜色管理会为我们做以下工作：
- Asset Catalogs 会在编译阶段就将颜色映射做好
- 设备在使用资源时资源就已经被准备好了
- 其余好处：减少颜色配置文件的消耗
工作空间(Working space)
- 对所有设计文件使用一致的颜色设置
- sRGB / 8 bits 被广泛使用
- Display P3 / 16 bits 用于较生动的设计
- 提供广泛的颜色选项
- 从2017年开始，开发人员在部分使用P3资源上有很好的效果
拉伸图片(Stretchable images)
建议使用拉伸图片来适应用户界面
- 设计工具支持分片
- 识别图片的可拉伸区域
以前为了达到这种效果，通常的做法是将每一部分分割作为单独的资源，然后程序去绘制每一部分并组装成最终的效果，但是这么操作极其耗费CPU。
现在提供了一种方式：
Single image + metadata = smooth GPU animation- 1
即提供单张图片，然后提供可拉伸的元数据，这样就能达到平滑的GPU动画。
Asset Catalogs提供了叫做Show Slicing editor的方法来达到这一目的。
以下为实现这一功能的步骤:
-
在Asset Catalogs中选择一张图片素材，点击Show Slicing按钮
-
选择需要拉伸的方式，这里选择了只在水平向进行拉伸
-
接下来会出现三条线，我们对三条线进行调整
至此，Asset Catalogs的设定拉伸元数据就完成了，我们介绍一下各个部分的意义：
- ①代表左侧不可拉伸区域
- ②代表拉伸区域
- ③为白色，代表可以丢弃的区域
- ④代表右侧不可拉伸区域
同时我们可以在设置中设置拉伸区域的拉伸方式：平铺还是拉伸
Asset Catalog Slicing有以下优点：
- 使得图片和图片拉伸元数据保存在一起
- 更好的支持设计的更新
矢量资源(Vector assets)
- 不同显示器需要不同的图片
- 使用一个pdf格式的矢量图片可以满足所有需求
- Xcode会为每一种尺寸生成对应的优化过的bitmap
- 保留矢量数据(preserve vector data - iOS11及Xcode9之后)可以实现在运行时调整大小
- 可以更灵活的支持动态大小
为2x设计(Design for 2x)
- Retina 2x 是最常用的显示比例
- 落在像素点之间的图像看起来是模糊的
- 边缘点和像素对齐能保证设备的像素点对齐
- 矢量资源能够使用2x网格来优化像素点对齐
- 将2x设计放入到Xcode的对应2x插槽中
- Xcode会自动生成其余缩放比例
分类(Cataloging)
这里有两种有帮助的分类和组织技巧：
- Bundles
- Namespaces
Bundles
- 大规模的工程对于bundle是一个挑战
- 使用多个bundles来解决问题
- 高效的重用策略
对于使用多个bundle的项目来说，可以使用以下方法来获取到资源：
其中每一个bundle都会有一个唯一的命名空间。
Namespaces
- 大的集合是一个命名上的挑战
- 带有命名空间的目录是用来分类的
在Xcode中，选中Provides Namespace选项会为目录下的资源自动的加上目录路径
部署(Deployment)
应用瘦身(App Thinning)
- 需要提供所有的内容的变体，最常见的方式是将不同分辨率的产品分为1x 2x 3x
- App Thinning会为每一个设备选择正确的子集
Performance classes
- 硬件能力各不相同
- 不要限制性能最差的设备
- 使用适配的资源来解决问题
有两种划分性能的方法：
1.Memory Classes
2.Graphics Classes
其中这个分类又分为两个方面：
- Metal属性，是一个GPU层次上的概念。
- 对应于设备中处理器的版本。
基于这两方面，我们可以构造一个全能力矩阵
全能力矩阵(Full Capability Matrix)
我们通过一个例子来了解全能力矩阵是如何使用的：
我们现在提供三种类型的资产：
- Any-Any类型的：可以作为低性能设备支持的
- 3GB-Metal3类型的
- 2GB-Metal4类型的
现在我们使用iPhone 8 Plus(4GB Metal4)设备来选择资产：
首先在4GB对应的每个Metal版本中没有找到对应资源。接下来就会降低Memory，从3GB中每个版本的Metal中找寻资源，最终在3GB-Metal3位置找到了对应资源。该过程如下图： 
在这个过程中，需要注意的一点是：
在全能力矩阵的扫描中，内存的优先级比Metal的优先级要高，因为嫩草更能表示设备的性能
Using Performance Classes
- Higher memory -> larger/richer assets (大内存适合于较大或者较丰富的资源)
- Higher graphics -> more complex assets (复杂图片对于CPU或GPU要求高，适合于图像优先)
NSDataAsset
NSDataAsset可以读取Asset Catalog中Data类型的数据，这些数据不仅仅可以是Image，也可以是其他各种各样的数据。NSDataAsset可以根据当前设备对应的全能力矩阵位置来选择合适的数据。 
注意：NSDataAsset只能在Deployment Target为iOS 9之上使用，否则初始化之后为nil
下表是各个iPhone设备对应的Memory
| 设备 | Memory |
|---|---|
| iPhone 5 | 1GB |
| iPhone 5c | 1GB |
| iPhone 5s | 1GB |
| iPhone 6 | 1GB |
| iPhone 6 Plus | 1GB |
| iPhone 6s | 2GB |
| iPhone 6s Plus | 2GB |
| iPhone 7 | 2GB |
| iPhone 7 Plus | 2GB |
| iPhone 8 | 2GB |
| iPhone 8 Plus | 3GB |
| iPhone X | 3GB |
Sprite atlases
SpriteKit是对文本图片进行动画的一个图像渲染和动画构建的库
- 将相关图像打包成一个单元
- 整个图集只进行一次加载
- 图集中图片通过位置来引用
Sprite atlases用在普通App中（而非SpriteKit的Game）中，它类似于自动图像打包技术，但与之不同的是，Sprite atlases可以允许你进行分组控制，并允许你为之指定名称。
针对于Sprite atlases，你可以：
- 通过UIImage / NSImage 的方式来获取图片。
- 使用异步加载的方式获取图片
SKTextureAtlas.preloadTextureAtlasesNamed(_: [String], withCompletionHandler: (Error?, [SKTextureAtlas]) -> Void)
注意：该方法十分消耗I/O和内存。
- Sprite atlas拥有所有Asset Catalog的特性，包括分类、压缩设置以及App Thinning特性
- 同时Xcode也会根据像素格式、设备特征以及压缩类型进行划分，进而进行应用瘦身。
总结
- Xcode的Asset Catalog会对图片资源进行最好的选择。
- 在2018年，使用新的压缩算法可以为iOS12 App节省10 - 20%的空间。
- 无论Deployment target是什么，新的应用瘦身功能会为你最新的系统进行最好的优化。
- 使用分类功能为应用提供合适的资源。
参考：
https://blog.csdn.net/TuGeLe/article/details/81227329
https://techblog.toutiao.com/2018/06/19/untitled-41/