iOS的效能優化

摘要： 一、App啟動優化 1.App的啟動可以分為2種 冷啟動(Cold Launch):從零開始啟動APP 熱啟動(Warm Launch):APP已經在記憶體中，在後臺存活著，再次點選圖示啟動APP APP啟動時間的優化，主要是針對冷啟動進行優化...

一、App啟動優化

1.App的啟動可以分為2種

• 冷啟動(Cold Launch):從零開始啟動APP

• 熱啟動(Warm Launch):APP已經在記憶體中，在後臺存活著，再次點選圖示啟動APP

  • APP啟動時間的優化，主要是針對冷啟動進行優化

  • 通過新增環境變數可以打印出APP的啟動時間分析(Edit scheme -> Run -> Arguments) DYLD_PRINT_STATISTICS設定為1

  • 如果需要更詳細的資訊，那就將DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS設定為1

2.App 冷啟動分為四大階段

• dyld 載入可執行檔案，動態庫(遞迴載入)

• runtime

• main() 函式執行後

• 首屏渲染完成後

2.1關於dyld

• 

  image

• 在Mac 、iOS中，是使用了/usr/lib/dyld程式來載入動態庫

• dynamic link editor，動態連結編輯器

• dynamic loader，動態載入器

• dyld 的原始碼 https://opensource.apple.com/tarballs/dyld/

uintptr_t start(const struct macho_header* appsMachHeader, int argc, const char* argv[],intptr_t slide, const struct macho_header* dyldsMachHeader,uintptr_t* startGlue)

上面這個方法是開始載入的入口 具體怎麼載入的可以參考 [https://www.jianshu.com/p/be413358cd45](https://www.jianshu.com/p/be413358cd45)

（備註dyly還可以抽取蘋果原生庫 方法： 1： launch-cache/dsc_extractor.cpp檔案中 把#if(0) 以及之前的都刪除，#endif也刪除 2：編譯clang++ -o dsc_extractor dsc_extractor.cpp 生成可執行檔案 3：./dsc_extractor dyld_shared_cache_armv7s armv7s 進行抽取 ）

2.2 runtime

原始碼： https://opensource.apple.com/source/objc4/ 原始碼分析可參考： https://www.jianshu.com/p/3019605a4fc9

啟動APP時，runtime所做的事情有

• 呼叫map_images進行可執行檔案內容的解析和處理

• 在load_images中呼叫call_load_methods，呼叫所有Class和Category的+load方法 進行各種objc結構的初始化(註冊Objc類 、初始化類物件等等)

• 呼叫C++靜態初始化器和 attribute ((constructor))修飾的函式

• 到此為止，可執行檔案和動態庫中所有的符號(Class，Protocol，Selector，IMP，...)都已經按格式成功載入到記憶體中，被 runtime 所管理

2.3main函式執行後

main() 函式執行後的階段，指的是從 main() 函式執行開始，到 appDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions 方法裡首屏渲染相關方法執行完成。

• 首屏初始化所需配置檔案的讀寫操作

• 首屏列表大資料的讀取

• 首屏渲染的大量計算等

總結：

APP的啟動由dyld主導，將可執行檔案載入到記憶體，順便載入所有依賴的動態庫, 並由runtime負責載入成objc定義的結構,所有初始化工作結束後，dyld就會呼叫main函式, 接下來就是UIApplicationMain函式，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

3.App啟動優化

按照不同的階段

• dyld

  • 減少動態庫、合併一些動態庫(定期清理不必要的動態庫)。減少動態庫載入。每個庫本身都有依賴關係，蘋果公司建議使用更少的動態庫，蘋果最多支援6個非系統的動態庫合併為一個。

  • 減少Objc類、分類的數量、減少Selector數量(定期清理不必要的類、分類)

  • 減少C++虛擬函式數量， 減少C++全域性變數的數量

  • Swift儘量使用struct

• runtime

  • 用+initialize方法和dispatch_once取代所有的 attribute ((constructor))、C++靜態構造器、ObjC的+load，因為在一個+load()方法裡，執行時進行方法替換操作會帶來4毫秒的損耗。

• main() 函式執行後

  • 功能級別的優化：main()函式開始執行後到首屏渲染完成前，只處理首屏相關的業務，其他的非首屏業務的初始化，監聽註冊，配置檔案讀取放在首屏渲染完成後去做

  • ReactiveCocoa沒建立一個訊號6毫秒，+load()執行一次，4毫秒

  • 檢測App耗時

    • 抓取主執行緒的方法呼叫堆疊，計算一段時間各個方法的耗時，Xcode自帶的Time Profiler

    • 對objc_msgSend方法進行hook來掌握所有方法的執行耗時 objc_msgSend原始碼 https://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-723/runtime/Messengers.subproj/

      • fackbook開源了fishhook的程式碼 https://github.com/facebook/fishhook 其大致思路為：通過重新繫結符號，實現對c方法的hook。dyld是通過更新Mach-O二進位制的_DATA segment特定的部分中的指標來繫結lazy和non-lazy符號，通過確認傳遞給rebind_symbol裡每個符號更新的位置，就可以找出替換來重新繫結這些符號。

二、安裝包瘦身

1、安裝包(IPA)主要由可執行檔案、資源組成

• 資源(圖片、音訊、視訊等)

• 採取無失真壓縮

• 去除沒有用到的資源: https://github.com/tinymind/LSUnusedResources

2、 可執行檔案瘦身

2.1 編譯器優化

• Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default設定為YES

• 去掉異常支援，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions設定為NO， Other C Flags新增-fno-exceptions

2.2利用AppCode

( https://www.jetbrains.com/objc/ )檢測未使用的程式碼:選單欄 -> Code -> Inspect Code

2. 3編寫LLVM外掛檢測出重複程式碼、未被呼叫的程式碼

2.4 生成LinkMap檔案，可以檢視可執行檔案的具體組成

2.5 可藉助第三方工具解析LinkMap檔案: https://github.com/huanxsd/LinkMap

三、卡頓問題

3.1、CPU 和GPU

• CPU (Central Processing Unit，中央處理器)

  物件的建立和銷燬、物件屬性的調整、佈局計算、文字的計算和排版、圖片的格式轉換和解碼、影象的繪製(Core Graphics)

• GPU (Graphics Processing Unit，圖形處理器)

  紋理的渲染

• 在iOS中是雙緩衝機制，有前幀快取、後幀快取

3.2優化方向

• 儘可能減少CPU、GPU資源消耗

• 儘量用輕量級的物件，比如用不到事件處理的地方，可以考慮使用CALayer取代UIView

• 不要頻繁地呼叫UIView的相關屬性，比如frame、bounds、transform等屬性，儘量減少不必要的修改

• 儘量提前計算好佈局，在有需要時一次性調整對應的屬性，不要多次修改屬性

• Autolayout會比直接設定frame消耗更多的CPU資源

• 圖片的size最好剛好跟UIImageView的size保持一致

• 控制一下執行緒的最大併發數量

• 儘量避免短時間內大量圖片的顯示，儘可能將多張圖片合成一張進行顯示

• GPU能處理的最大紋理尺寸是4096x4096，一旦超過這個尺寸，就會佔用CPU資源進行處理，所以紋理儘量不要超過這個尺寸

• 儘量減少檢視數量和層次

• 減少透明的檢視(alpha<1)，不透明的就設定opaque為YES

• 儘量把耗時的操作放到子執行緒

  • 文字處理(尺寸計算、繪製) p

  • 圖片處理(解碼、繪製)

3.3、離屏渲染

• 儘量避免出現離屏渲染

• 在OpenGL中，GPU有2種渲染方式

  • On-Screen Rendering:當前螢幕渲染，在當前用於顯示的螢幕緩衝區進行渲染操作

  • Off-Screen Rendering:離屏渲染，在當前螢幕緩衝區以外新開闢一個緩衝區進行渲染操作

• 離屏渲染消耗效能的原因

  • 需要建立新的緩衝區

  • 離屏渲染的整個過程，需要多次切換上下文環境，先是從當前螢幕(On-Screen)切換到離屏(Off-Screen);等到離屏渲染結束以後，將離屏緩衝區的渲染結果顯示到螢幕上，又需要將上下文環境從離屏切換到當前螢幕

• 哪些操作會觸發離屏渲染?

  • 光柵化，layer.shouldRasterize = YES p 遮罩，layer.mask

  • 圓角，同時設定layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大於0（考慮通過CoreGraphics繪製裁剪圓角，或者叫美工提供圓角圖片）

  • 陰影，layer.shadowXXX (如果設定了layer.shadowPath就不會產生離屏渲染)

四、耗電優化

• 儘可能降低CPU、GPU功耗

• 少用定時器

• 優化I/O操作

  • 儘量不要頻繁寫入小資料，最好批量一次性寫入

  • 讀寫大量重要資料時，考慮用dispatch_io，其提供了基於GCD的非同步操作檔案I/O的API。用dispatch_io系統會優化磁碟訪問

  • 資料量比較大的，建議使用資料庫(比如SQLite、CoreData)

• 網路優化

  • 減少、壓縮網路資料

  • 如果多次請求的結果是相同的，儘量使用快取

  • 使用斷點續傳，否則網路不穩定時可能多次傳輸相同的內容

  • 網路不可用時，不要嘗試執行網路請求

  • 讓使用者可以取消長時間執行或者速度很慢的網路操作，設定合適的超時時間

  • 批量傳輸，比如，下載視訊流時，不要傳輸很小的資料包，直接下載整個檔案或者一大塊一大塊地下載。如果下載廣告，一 次性多下載一些，然後再慢慢展示。如果下載電子郵件，一次下載多封，不要一封一封地下載

• 定位優化

  • 如果只是需要快速確定使用者位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成後，會自動讓定位硬體斷電

  • 如果不是導航應用，儘量不要實時更新位置，定位完畢就關掉定位服務

  • 儘量降低定位精度，比如儘量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest

  • 需要後臺定位時，儘量設定pausesLocationUpdatesAutomatically為YES，如果使用者不太可能移動的時候系統會自動暫停位置更新

  • 儘量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，優先考慮startMonitoringForRegion:

• 硬體檢測優化

• 使用者移動、搖晃、傾斜裝置時，會產生動作(motion)事件，這些事件由加速度計、陀螺儀、磁力計等硬體檢測。在不需要檢測的場合，應該及時關閉這些硬體