通知服务扩展中UIGraphicsImageRenderer未返回及尺寸影响问题

问题描述 #

在通知服务扩展（非内容扩展）中接收推送时，尝试生成图片并添加到通讯录，但遇到UIGraphicsImageRenderer闭包无法完成返回的异常情况，具体表现如下：

异常场景1：CGContext绘图操作导致流程中断 #

当闭包中包含CGContext绘制矩形、UIImage.draw(at:)或UIImage.draw(in:)等操作时，闭包后的代码完全无法执行（如下示例中Line 2无日志输出），但该逻辑在主应用或通知内容扩展中可正常运行：

let mainImageRenderer = UIGraphicsImageRenderer(size: theSize)
let mainImage = mainImageRenderer.image { context in
    context.cgContext.setFillColor(UIColor.clear.cgColor)
    context.fill(CGRect(origin: .zero, size: screenSize))
    let rectangle = CGRect(x: 0, y: 0, width: 50, height: 50)
    context.cgContext.setFillColor(UIColor.red.cgColor)
    context.cgContext.setStrokeColor(UIColor.black.cgColor)
    context.cgContext.setLineWidth(10)
    context.cgContext.addRect(rectangle)
    context.cgContext.drawPath(using: .fillStroke)
    NSLog("Line 1 - This line logged")
}
NSLog("Line 2 - This line not logged and no image is created")

异常场景2：NSAttributedString.draw()可正常执行 #

若闭包中仅使用NSAttributedString.draw()操作，则整个流程可正常完成，闭包后的代码能执行，图片也能正常生成：

let textImage = textRenderer.image { context in
    context.cgContext.setFillColor(gray.cgColor)
    context.fill(CGRect(origin: .zero, size: textRectangleSize))
    let paragraphStyle = NSMutableParagraphStyle()
    paragraphStyle.alignment = .center
    let attrs: [NSAttributedString.Key: Any] = [
        .font: UIFont.systemFont(ofSize: 10),
        .paragraphStyle: paragraphStyle
    ]
    let attributedString = NSAttributedString(string: transcript, attributes: attrs)
    attributedString.draw(with: CGRect(x: 10, y: 10, width: textRectangleSize.width - 20, height:textRectangleSize.height - 20),
                          options: .usesLineFragmentOrigin, context: nil)
    NSLog("Line 1 - This line logged")
}
NSLog("Line 2 - Now this line is logged and image is created")

尺寸影响行为 #

后续测试发现图片尺寸会影响结果：使用设备屏幕尺寸（如375×812）生成图片时流程中断，缩小尺寸至300×700则可正常运行：

private class func createBackdropImage() -> UIImage {
    let screenSize = CGSize(width: UIScreen.main.bounds.width, height: UIScreen.main.bounds.height)
    let renderer = UIGraphicsImageRenderer(size: screenSize)
    let image = renderer.image { context in
        context.cgContext.setFillColor(UIColor.red.cgColor)
        context.fill(CGRect(origin: .zero, size: screenSize))
    }
    NSLog("May or may not reach here depending upon size")
    return image
}

疑问 #

1. 为何UIKit在通知服务扩展中无法正常工作？为何NSAttributedString.draw()不受影响？
2. 有无可替代UIGraphicsImageRenderer的绘图API？需求为在UIImage中绘制矩形。
3. 图片尺寸影响该行为的原因是什么？为何仅在通知服务扩展中出现此问题？

解答 #

1. 通知服务扩展中UIKit异常的原因 #

通知服务扩展属于轻量级后台扩展，系统对其资源限制（内存、CPU、执行时间）远严格于主应用和通知内容扩展：

• 使用CGContext直接进行底层绘图时，大尺寸画布会瞬间拉高内存占用，触发系统内存预警，导致扩展被强制终止，因此闭包后的代码无法执行。
• NSAttributedString.draw()内部做了高效的内存优化，文本渲染的内存占用远低于像素级图形绘制，能在扩展的资源限制内完成执行。

2. 替代UIGraphicsImageRenderer的绘图API #

可以直接使用Core Graphics的传统绘图流程，手动管理上下文，更易控制内存：

func drawRectangle(size: CGSize, fillColor: UIColor, strokeColor: UIColor, lineWidth: CGFloat) -> UIImage? {
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, false, UIScreen.main.scale)
    defer { UIGraphicsEndImageContext() }
    
    guard let context = UIGraphicsGetCurrentContext() else { return nil }
    
    // 绘制背景
    fillColor.setFill()
    context.fill(CGRect(origin: .zero, size: size))
    
    // 绘制矩形
    let rect = CGRect(x: 0, y: 0, width: 50, height: 50)
    strokeColor.setStroke()
    fillColor.setFill()
    context.setLineWidth(lineWidth)
    context.addRect(rect)
    context.drawPath(using: .fillStroke)
    
    return UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
}

也可以使用CGBitmapContext手动创建位图上下文，精细控制内存分配，避免不必要的内存开销。

3. 尺寸影响行为的原因 #

• 图片尺寸越大，所需内存越高：比如375×812的Retina屏幕（@2x），实际像素为750×1624，每个像素按4字节计算，单张图片内存占用就超过4.5MB，加上绘图临时内存，极易突破通知服务扩展的内存限制（通常在10-15MB左右）。
• 通知服务扩展的内存阈值远低于主应用，主应用可使用更多后台内存，而扩展一旦超限就会被系统直接杀死，这就是仅在扩展中出现该问题的核心原因。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Piepants