ios性能優(yōu)化-卡頓優(yōu)化和耗電優(yōu)化

1 卡頓產(chǎn)生的原因及優(yōu)化

產(chǎn)生卡頓是由于屏幕的成像顯示導(dǎo)致巷嚣，而屏幕畫面的顯示離不開手機的CPU和GPU拾枣；

CPU：（Central Processing Unit 中央處理器）
對象的創(chuàng)建和銷毀，對象屬性的調(diào)整奢入，布局的計算唧取，文本的布局計算和排版，圖片格式的轉(zhuǎn)換和解碼奥邮，圖像的繪制（Core Graphics）

GPU：（Graphics Processing Unit 圖形處理器）
紋理的繪制

iOS是雙幀緩存機制万牺，有前幀緩存，后幀緩存

image.png

1.1屏幕成像顯示的過程是：

CPU先計算出圖像的布局洽腺，大小脚粟，位置等信息；（CPU計算出來的數(shù)據(jù)是不能直接顯示到屏幕上的）
GPU將CPU計算的數(shù)據(jù)蘸朋，渲染到幀緩存中核无；
要顯示圖像的時候，視頻控制器從幀緩存中讀取圖像藕坯，顯示到屏幕上厕宗；

1.2 屏幕成像顯示的原理：

iPhone的刷幀頻率是 60 FPS，也就是每秒顯示60幀數(shù)據(jù)堕担；

每幀圖像顯示的時間間隔是： 1000ms / 60 fps = 16ms已慢；

如圖：

屏幕成像

屏幕在顯示一幀數(shù)據(jù)的時候：

會先發(fā)送一條垂直同步信號
然后會 從上至下 發(fā)送水平同步信號，填充整個屏幕霹购，顯示這一幀的數(shù)據(jù)佑惠；

重點：每隔16ms就會顯示下一幀數(shù)據(jù)，接收到 垂直同步信號 代表開始顯示下一幀的內(nèi)容

1.3 顯示和卡頓產(chǎn)生的根本原因：

之前介紹齐疙，屏幕成像在CPU計算和GPU渲染到幀緩存區(qū)之后膜楷，再由視頻控制器讀取并顯示到屏幕上。

如下圖所示：

1贞奋、2赌厅、3、4轿塔、5 代表5幀數(shù)據(jù)的顯示流程特愿，
其中紅色箭頭代表CPU計算所用時間仲墨，藍色箭頭代表GPU渲染所用時間；

image.png

第一幀 1：CPU和GPU所花的時間 ==16ms揍障，所以在垂直同步信號到來的時候目养，幀緩存中有完整的數(shù)據(jù)，正常展示毒嫡；
第二幀 2：CPU和GPU所花的時間 < 16ms, 超前將要顯示的內(nèi)容繪制到幀緩存中癌蚁，正常展示；
第三幀 3：CPU和GPU所花的時間 > 16ms, 16ms內(nèi)這一幀的數(shù)據(jù)還沒渲染完成兜畸，垂直同步信號已經(jīng)到來努释，幀緩存中的數(shù)據(jù)不全，這一幀會繼續(xù)顯示上一幀（第二幀）的內(nèi)容咬摇；
所以這就是卡頓的原因洽洁；
第四幀 4：在這一次的顯示中，第三幀的內(nèi)容CPU和GPU渲染剛完成菲嘴，當垂直信號到來時，去幀緩存中去讀取并直接顯示 第三幀 的內(nèi)容汰翠；
第五幀 5：同第二幀龄坪，正常展示；

由上圖直接展示了卡頓產(chǎn)生的 根本原因：

在一幀顯示的頻率16ms中复唤，如果CPU和GPU沒有將要顯示的內(nèi)容渲染到幀緩存中健田，當前垂直同步信號到來的時候，就會顯示上一幀的內(nèi)容佛纫；

這一幀的內(nèi)容妓局，會在下一個周期16ms后，垂直同步信號再次到來的時候呈宇，顯示到屏幕上好爬。

1.4 解決卡頓的方式CPU和GPU：

CPU：

1、使用輕量級的對象：比如不用點擊的地方甥啄，使用CALayer代替UIView存炮；

2、不要頻繁的修改屬性：frame蜈漓，bounds穆桂，transfrom等，這些都需要CPU的計算融虽；

3享完、盡量提前計算好布局：計算好frame，bounds等有额，一次性修改般又，不要多次修改彼绷；

4、使用AutoLayout比直接設(shè)置frame消耗更多的資源倒源；

5苛预、圖片的size最好和UIImageView的size保持一致，這樣就不用耗費CPU資源去進行縮放操作笋熬；

6热某、控制線程的最大并發(fā)數(shù)量：比如說3，不要無限制的開辟新的線程胳螟；

7昔馋、盡量耗時操作放到子線程：

文本的計算（高度），繪制（排版）等

    // 文字計算
    [@"text" boundingRectWithSize:CGSizeMake(100, MAXFLOAT) options:NSStringDrawingUsesLineFragmentOrigin attributes:nil context:nil];
        
    // 文字繪制
    [@"text" drawWithRect:CGRectMake(0, 0, 100, 100) options:NSStringDrawingUsesLineFragmentOrigin attributes:nil context:nil];

圖片的解碼糖耸、繪制

正常圖片的展示：imageView.image = [UIImage imageNamed:@"test.png"];

    UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] init];
    imageView.frame = CGRectMake(100, 100, 100, 56);
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"test.png"];
    [self.view addSubview:imageView];

其實正常圖片的顯示秘遏，不是直接展示到屏幕上的，需要解碼成能夠展示的二進制數(shù)據(jù)嘉竟，而這個解碼的過程邦危，可以異步的放到子線程中去做：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] init];
    imageView.frame = CGRectMake(100, 100, 100, 56);
    [self.view addSubview:imageView];
    self.imageView = imageView;
    
    [self image]; //異步解碼圖片，解碼成功后再回主線程展示
}

- (void)image{
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        // 獲取CGImage
        CGImageRef cgImage = [UIImage imageNamed:@"test.png"].CGImage;

        // alphaInfo
        CGImageAlphaInfo alphaInfo = CGImageGetAlphaInfo(cgImage) & kCGBitmapAlphaInfoMask;
        BOOL hasAlpha = NO;
        if (alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedLast ||
            alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedFirst ||
            alphaInfo == kCGImageAlphaLast ||
            alphaInfo == kCGImageAlphaFirst) {
            hasAlpha = YES;
        }

        // bitmapInfo
        CGBitmapInfo bitmapInfo = kCGBitmapByteOrder32Host;
        bitmapInfo |= hasAlpha ? kCGImageAlphaPremultipliedFirst : kCGImageAlphaNoneSkipFirst;

        // size
        size_t width = CGImageGetWidth(cgImage);
        size_t height = CGImageGetHeight(cgImage);

        // context
        CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, width, height, 8, 0, CGColorSpaceCreateDeviceRGB(), bitmapInfo);

        // draw
        CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), cgImage);

        // get CGImage
        cgImage = CGBitmapContextCreateImage(context);

        // into UIImage
        UIImage *newImage = [UIImage imageWithCGImage:cgImage];

        // release
        CGContextRelease(context);
        CGImageRelease(cgImage);

        // back to the main thread
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = newImage;
        });
    });
}

其實就是將image轉(zhuǎn)化成CGImage舍扰，然后將CGImage解碼倦蚪，首先創(chuàng)建一個上下文，通過drawImage方法將image畫到上下文context完成解碼操作边苹，然后從上下文獲取解碼后的圖片陵且；

GPU：

1、盡量減少視圖的數(shù)量和層級：多層次的視圖繪制更占用GPU資源个束；

2慕购、盡量避免短時間大量圖片的顯示：可以合成為一張圖片展示；

3茬底、GPU能處理的圖片的最大尺寸是4096x4096,盡量不要超過這個尺寸;

4沪悲、減少透明視圖的使用 alpha < 1,
重疊部分：有透明度：需要混合計算；不透明：計算一次（最上層的顏色）

5阱表、避免離屏渲染：

離屏渲染：

當前屏幕渲染：（On-Screen Rendering）在當前顯示的屏幕緩沖區(qū)進行操作可训；
離屏渲染：（Off-Screen Rendering）在當前屏幕緩沖區(qū)以外，開辟一個新的緩沖區(qū)捶枢；

離屏渲染消耗性能的原因：

需要開辟新的緩沖區(qū)尊剔；
需要多次切換上下文狀態(tài)：從當前屏幕（On-Screen）切換到離屏（Off-Screen）吝镣，等離屏渲染結(jié)束以后氮帐，又要從離屏切換到當前屏幕铲咨；

哪些操作會觸發(fā)離屏渲染？

1蒜鸡、光柵化：layer.shouldRasterize = YES胯努；
2牢裳、遮罩：layer.mask；
3叶沛、圓角蒲讯，同時設(shè)置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0灰署；

解決辦法：考慮通過CoreGraphics繪制裁剪圓角判帮，或者叫美工提供圓角圖片；
4溉箕、陰影晦墙，layer.shadowXXX；
如果設(shè)置了layer.shadowPath就不會產(chǎn)生離屏渲染（不設(shè)置路徑默認是圍繞這個view）

卡頓檢測：

平時所說的“卡頓”主要是因為在主線程執(zhí)行了比較耗時的操作

可以添加Observer到主線程RunLoop中肴茄，通過監(jiān)聽RunLoop狀態(tài)切換的耗時晌畅，以達到監(jiān)控卡頓的目的

耗電優(yōu)化

耗電的主要來源：

CPU處理計算
網(wǎng)絡(luò)請求
定位
圖形的處理

耗電優(yōu)化的處理：

1、盡可能減少CPU和GPU的消耗寡痰；
2抗楔、優(yōu)化I/O操作：
- 盡量不要頻繁的讀寫小數(shù)據(jù)，可以批量一次性寫入
- 讀寫大量重要數(shù)據(jù)時拦坠，考慮用dispatch_io连躏，其提供了基于GCD的異步操作文件I/O的API。用dispatch_io系統(tǒng)會優(yōu)化磁盤訪問
- 數(shù)據(jù)量比較大的贪婉，建議使用數(shù)據(jù)庫（比如SQLite、CoreData）
3卢肃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：
- 減少疲迂、壓縮網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)
- 如果多次請求的結(jié)果是相同的，盡量使用緩存
- 使用斷點續(xù)傳莫湘，否則網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時可能多次傳輸相同的內(nèi)容
- 網(wǎng)絡(luò)不可用時尤蒿，不要嘗試執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)請求
- 讓用戶可以取消長時間運行或者速度很慢的網(wǎng)絡(luò)操作，設(shè)置合適的超時時間
- 批量傳輸幅垮，比如腰池，下載視頻流時，不要傳輸很小的數(shù)據(jù)包忙芒，直接下載整個文件或者一大塊一大塊地下載示弓。如果下載廣告，一次性多下載一些呵萨，然后再慢慢展示奏属。如果下載電子郵件，一次下載多封潮峦，不要一封一封地下載
4囱皿、定位優(yōu)化
- 如果只是需要快速確定用戶位置勇婴，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。
- 定位完成后嘱腥，會自動讓定位硬件斷電
- 如果不是導(dǎo)航應(yīng)用耕渴，盡量不要實時更新位置，定位完畢就關(guān)掉定位服務(wù)
- 盡量降低定位精度齿兔，比如盡量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
- 需要后臺定位時橱脸，盡量設(shè)置pausesLocationUpdatesAutomatically為YES，如果用戶不太可能移動的時候系統(tǒng)會自動暫停位置更新
- 盡量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges愧驱，優(yōu)先考慮startMonitoringForRegion: