在笔者写文章的时候，鸿蒙6.0发布了，鸿蒙PC也在大家的呼唤中如期而至，在体验过鸿蒙新系统之后，都有一个感慨：流畅，比肩iOS的流畅。那么为什么那么流畅呢？这个就需要从ArkUI的底层渲染原理说起了。
1 基础概念介绍
在解释渲染原理之前，首先需要公知几个通用的知识点。当用户使用手机的时候，会进行一系列的点触操作，页面也会随之变化，有的是全局变化，有的局部变化，如果它的变化过程衔接的非常丝滑，用户就会感觉流畅，反之就会有不灵敏，卡顿的感觉。
1.1 整体流程
抛开所有束缚，读者可以和笔者一起思考，如果要把一个页面渲染出来，大致要经历几个比较大的步骤？笔者粗略的认为需要5个主要步骤，如图1所示。
图1 渲染的主要步骤示意图
1）渲染信号
这个是第一个核心的前提，因为页面它不会自己刷新，它需要等待一个信号来才启动刷新的动作，如果因某些原因信号未到达，即使用户反馈点触屏幕也不会刷新，这通常被称为死机，在后面的章节会介绍，鸿蒙里面这叫做AppFreeze，此时整个程序出了问题。所以正常刷新的第一步，一定是渲染信号的正确到来。
2）前期工作
这个所谓的前期工作，是因为它的细节步骤太多，比如一个控件有哪些变化，是增加的动画，还是增加了事件监听等，因为他们都会影响后面的步骤，所以必须前置。
3）测量
这个是步骤的目的是测量每个控件的大小，比如一个按钮，它多宽多高，这个涉及到开发者代码里面的设置，如果用ArkTS的视角，width设置为固定宽度，那这一步就给它一个固定宽度即可；如果设置的是可变的，比如50%的宽度，则需要获取父控件的宽度后，再进行自身宽度的赋值；如果设置的是随字体变化而变化的宽度，则需要获取所承载字体的宽度后，再根据padding值计算本身的宽度。同理，高度也是一样。综上所述，测量的目的就是确定空间的大小，也就是宽和高。
4）布局
如果说第三步是确定空件的宽高，那么本步就是确定空件的位置，即放在哪里？如果整体的父布局是纵向线性布局，那么自己就应该放兄弟节点的下面，如果父布局设置了间距，那么自身的最高位置，就是兄弟节点的最低位置加上父控件的间距值。同理如果是横向节点，就靠着最右边放，如果是弹性布局或者列表布局，就要根据父布局的计算规则来计算自身的位置。综上所述，本步骤执行完后，就知道自己应该放哪里了。
5）渲染
这一步就是交给渲染组件去渲染了，比如一个简单的按钮，在确定了大小和位置后，会根据这个按钮的背景色是绘制对应的颜色，然后再根据字体大小和颜色，去绘制字体，这些都是渲染线程去渲染即可。而渲染的前提就是前面这些数值都需要经过上述几个步骤，全部计算好。
通过这些步骤可以看出，每个步骤的职责都很明确，只做非常聚焦的事情，而他们的前后顺序也必须严格，不能颠倒，所以一般不允许在子线程里操作UI，以防止步骤紊乱导致的不可预知的问题。
2. 刷新率
相信读者或多或少都听过几个名字，120Hz高刷屏，60Hz屏幕这类的名词。iPhone直到iPhone17开始标准版才配备120Hz高刷屏，之前都是被嘲笑屏幕配置较低，那么刷新率到底和页面的渲染有什么关系呢？
对于屏幕来说，刷新率越高，人眼的观感就会越好，看习惯了高刷屏，再看低刷屏总感觉顿顿的。所谓的60Hz屏幕，意味着该屏幕在1秒钟之内最高可以刷新60次，而120Hz的屏幕则是1秒内可以刷新120次，所以一秒内的刷新频率越高，给人肉眼的感觉就是丝滑流畅，尤其在电竞游戏、电影和快速滑动列表的场景；但是对于读书，看图片的场景影响就会小很多。同时，120Hz的刷新率会增加屏幕的功耗，这个也很好理解，因为1秒钟内的工作次数比传统屏幕多了一倍。
而高刷新率屏幕对系统的挑战就比较大了，原来60Hz的屏幕，页面只要每隔16.6ms完成一次刷新就可以了，但是对于120Hz的屏幕，页面只有8.3ms的处理事件，也就是8.3ms之内完成不了，用户就会产生一定的顿挫感。它们的关系如图2所示。
图2 刷新率与每一帧处理时间变化图
所以要完成这种蜕变，有了很多的处理方式，
1）配备更强的处理芯片：该方式同时也会带来更高的功耗，如果性能想提升，功耗还想下降的话，就只能从芯片制程上下手，比如常见的3mn工艺、2mn工艺。
2）动态刷新：根据实际情况调整刷新率，对于普通的页面还是使用60Hz的刷新，甚至静态页面的时候更低。
3）更优秀的渲染机制：通过各种优化方式，把原来要16ms完成的步骤，降低到8.3ms以内，这个就会涉及到重构底层的渲染机制了。Android最新推出的Compose、谷歌跨平台解决方案Flutter以及ArkUI，都是这种思路。
3. 全局变化和局部变化
这个就比较好理解了，全局变化就是整个页面都发生了变化，比如游戏场景、列表快速滑动场景和电影场景，这个的特点就是全部页面的元素都要刷新，不存在太多相似元素；而局部变化就是整个页面只有一小块发生了变化，其它地方不变，比如按钮的字体和颜色发生了变化，它的特点是大部分元素不变的。
游戏或者电影样的场景，都不会用控件变化去做，是一套独立的渲染体系，比如使用OpenGL去渲染，需要对机型单独调试，不断优化底层代码才行，所以有些游戏，在某些机型上可以使用120Hz，有些却不行，这个和硬件本身的能力和软件的优化息息相关。
综上所述，如果想要更加丝滑流畅的用户体验，需要首先了解整体的页面渲染流程，可以从每个流程中去优化时间，当然提高本身的硬件也是不可或缺的方式，而ArkUI的思路是对于页面组件的刷新，大部分属于局部刷新的逻辑，所以可以使用差渲染的逻辑，不需要每次在每次刷新信号来了之后，就把整个页面都刷新一次，计算出差分的节点，仅仅对这些节点，进行局部进行刷新即可。其示意如图3所示。
图3 局部刷新示意图
对于按钮，由于自己的字体变化引发了按钮的变化，但是只改变了长度，所以只刷新了按钮所在的父布局即可，这就带来了好处，只刷新按钮区域，减少了整体的计算量，大大节省了计算大小和渲染的时间，同时了解这个原理后，读者应该能想到，在后期应用开发的布局中，应该如何写，才能让控件的刷新范围最小，在写应用的时候，脑袋中要实时地思考这个问题，这样写出来的应用会更加地丝滑流畅。
那么差分渲染的原理是什么呢？下个章节再详细讲诉