【Metal】使用Metal绘制视图的内容（II）

创建MetalKit视图和渲染过程以绘制视图的内容

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概观

在本示例中，您将学习使用Metal渲染图形内容的基础知识。您将使用MetalKit框架创建一个使用Metal绘制视图内容的视图。然后，您将编码用于将修改视图背景颜色的渲染过程的命名。

注意
MetalKit自动化窗口任务系统，加载纹理和处理3D模型数据。有关更多信息，请参阅MetalKit。

准备MetalKit视图绘制

MetalKit提供一个名为MTKView的类，他是NSView（macOS中）或者UIView（iOS和tvOS中）的子类。MetalKit处理许多与将您使用Metal绘制内容放到屏幕上相关的细节。

一个MTKView需要一个Metaldevice对象的引用，以便在其内部创建资源，所以你的第一步是以现有的MTLDevice设置视图的device属性。

mtkView?.device = MTLCreateSystemDefaultDevice()

MTKView允许您控制其他属性的行为。要将视图的内容改为纯色背景，请设置其clearColor属性。您可以使用MTLClearColorMake(_: _: _: _:)函数创建color，指定rgba。

mtkView?.clearColor = MTLClearColorMake(0.0, 0.5, 1.0, 1.0)

因为您不需要在此示例中绘制动画内容，所以请配置视图，使其仅在需要更新内容时绘制，例如视图改变形状时：

mtkView?.enableSetNeedsDisplay = true

代理绘图责任

MTKView依赖于您的应用程序向Metal发出命令以生成可视内容。MTKView使用代理模式通知您的应用程序何时可以绘制。要接收代理回调，请将视图的delegate设置为符合MTKViewDelegate协议的对象。

mtkView?.delegate = renderer

代理实现的两种方法：

只要内容的大小发生变化，视图就会调用mtkView(_:drawableSizeWillChange:)方法。当包含视图的窗口调整大小或设备方向更改时（在iOS上），会发生这种情况。这允许您的应用根据根据其呈现的分辨率调整视图大小。
只要有时间更新视图内容，试图就会调用draw(in:)方法。在此方法中，您将创建一个命令缓冲区，编码命令，告诉GPU绘制什么及何时在屏幕上显示它，并将该命令缓冲区排入队列以供GPU执行。这有时被称为绘制框架。您可以将框架视为生成在屏幕上显示的单个图像的所有工作。在交互式应用程序中，如游戏，您可以每秒绘制许多帧。

在此示例中，调用类APPLRenderer实现代理方法并承担绘制责任。视图控制器视图控制器创建此类的实例并将其设置为视图的代理。

创建渲染通道描述符（Render Pass Descriptor）

绘制时，GPU会将结果存储到纹理中，纹理是包含图像数据并可供GPU访问的内存块。在此示例中，将MTKView创建绘制到视图中所需的所有纹理。他创建多个纹理，以便在渲染到另一个纹理的过程中可以显示一个纹理的内容。

要绘制，您需要创建一个渲染过程，它是一系列渲染命令，可以绘制成一组纹理。在渲染过程中使用时，纹理也称为渲染目标。要创建渲染过程，需要一个渲染过程描述符，一个MTLRenderPassDescriptor实例。在此示例中，不要配置自己的渲染过程描述符，而是要求MetalKit视图为您创建一个。

guard let renderPassDescriptor = view.currentRenderPassDescriptor else { return }

渲染过程描述符渲染目标集，以及如何在渲染过程的开始和结束时处理它们。渲染过程还定义了渲染的其他一些方面，这些方面不属于此示例的一部分。视图返回一个渲染过程描述符，其中包含指向视图纹理之一的单一颜色附件，否则根据视图的属性配置渲染过程。默认情况下，这意味着渲染过程开始，渲染目标将被删除为与视图clearColor属性匹配的纯色，并且在渲染过程结束时，所有更改都将存储会纹理。

因为视图渲染过程描述符可能nil，所以您应该测试以确保在创建渲染过程之前渲染过程描述符(Render Pass Descriptor)对象是non-nil。

创建渲染通道

您可以使用MTLRenderCommand对象将其编码带命令缓冲区中来创建渲染过程。调用命令缓冲区的makeRenderCommandEncoder(descriptor:)方法并传入渲染过程描述符。

let commandEncoder = commandBuffer?.makeRenderCommandEncoder(descriptor: renderPassDescriptor)

在此示例中，您不对绘图命令进行任何编码，因此渲染过程唯一要做的就是擦除纹理。调用编码器的endEncoding方法以指示传递完成。

commandEncoder?.endEncoding()

向屏幕呈现可绘制对象（Drawable）

绘制到纹理不会自动在屏幕呈现新内容。实际上，屏幕上只能显示一些纹理。在Metal中，可以在屏幕上显示的纹理由可绘制对象管理，要显示内容，您将呈现可绘制对象(drawable)。

MTKView会自动创建可绘制对象(drawable)来管理纹理，读取currentDrawable属性以获取拥有作为渲染目标的纹理的可绘制对象。这个视图返回一个CAMetalDrawable对象，这个对象用来连接到Core Animation。

guard let drawable = view.currentDrawable else { return }

在命令缓冲区上调用present(_:)方法，传入drawable。

commandBuffer?.present(drawable)

此方法告诉Metal，当命令缓冲区被安排执行时，Metal应与Core Animation协调以在渲染完成后显示纹理。当Core Animation呈现纹理时，它将成为视图的新内容。在此示例中，这意味着已擦除的纹理将成为视图的新背景。此更改与Core Animation为屏幕用户界面元素进行的其他可视更新一起发生。

提交命令缓冲区

现在您已经为该帧发出了所有命令，请提交命令缓冲区。

commandBuffer?.present(drawable)