iOS的性能優(yōu)化

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一好渠、App啟動優(yōu)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(jīng)在內(nèi)存中脱拼，在后臺存活著，再次點擊圖標(biāo)啟動APP

    • APP啟動時間的優(yōu)化侣诺，主要是針對冷啟動進(jìn)行優(yōu)化

    • 通過添加環(huán)境變量可以打印出APP的啟動時間分析(Edit scheme -> Run -> Arguments) DYLD_PRINT_STATISTICS設(shè)置為1

    • 如果需要更詳細(xì)的信息殖演，那就將DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS設(shè)置為1

2.App 冷啟動分為四大階段

  • dyld 加載可執(zhí)行文件，動態(tài)庫(遞歸加載)

  • runtime

  • main() 函數(shù)執(zhí)行后

  • 首屏渲染完成后

2.1關(guān)于dyld
  • image

  • 在Mac 年鸳、iOS中趴久，是使用了/usr/lib/dyld程序來加載動態(tài)庫

  • dynamic link editor，動態(tài)鏈接編輯器

  • dynamic loader搔确，動態(tài)加載器

  • dyld 的源碼 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加載的入口 具體怎么加載的可以參考 [http://www.reibang.com/p/be413358cd45](http://www.reibang.com/p/be413358cd45)

（備注dyly還可以抽取蘋果原生庫 方法： 1： launch-cache/dsc_extractor.cpp文件中 把#if(0) 以及之前的都刪除彼棍，#endif也刪除 2：編譯clang++ -o dsc_extractor dsc_extractor.cpp 生成可執(zhí)行文件 3：./dsc_extractor dyld_shared_cache_armv7s armv7s 進(jìn)行抽取 ）
2.2 runtime

源碼： https://opensource.apple.com/source/objc4/ 源碼分析可參考：http://www.reibang.com/p/3019605a4fc9

啟動APP時灭忠，runtime所做的事情有

  • 調(diào)用map_images進(jìn)行可執(zhí)行文件內(nèi)容的解析和處理

  • 在load_images中調(diào)用call_load_methods，調(diào)用所有Class和Category的+load方法 進(jìn)行各種objc結(jié)構(gòu)的初始化(注冊O(shè)bjc類 座硕、初始化類對象等等)

  • 調(diào)用C++靜態(tài)初始化器和attribute((constructor))修飾的函數(shù)

  • 到此為止弛作，可執(zhí)行文件和動態(tài)庫中所有的符號(Class，Protocol华匾，Selector映琳，IMP，...)都已經(jīng)按格式成功加載到內(nèi)存中蜘拉，被 runtime 所管理

2.3main函數(shù)執(zhí)行后

main() 函數(shù)執(zhí)行后的階段萨西，指的是從 main() 函數(shù)執(zhí)行開始，到 appDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions 方法里首屏渲染相關(guān)方法執(zhí)行完成诸尽。

  • 首屏初始化所需配置文件的讀寫操作

  • 首屏列表大數(shù)據(jù)的讀取

  • 首屏渲染的大量計算等

總結(jié)：

APP的啟動由dyld主導(dǎo)原杂，將可執(zhí)行文件加載到內(nèi)存，順便加載所有依賴的動態(tài)庫, 并由runtime負(fù)責(zé)加載成objc定義的結(jié)構(gòu),所有初始化工作結(jié)束后您机，dyld就會調(diào)用main函數(shù), 接下來就是UIApplicationMain函數(shù)穿肄，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

3.App啟動優(yōu)化

按照不同的階段

  • dyld

    • 減少動態(tài)庫、合并一些動態(tài)庫(定期清理不必要的動態(tài)庫)际看。減少動態(tài)庫加載咸产。每個庫本身都有依賴關(guān)系，蘋果公司建議使用更少的動態(tài)庫仲闽，蘋果最多支持6個非系統(tǒng)的動態(tài)庫合并為一個脑溢。

    • 減少Objc類、分類的數(shù)量赖欣、減少Selector數(shù)量(定期清理不必要的類屑彻、分類)

    • 減少C++虛函數(shù)數(shù)量， 減少C++全局變量的數(shù)量

    • Swift盡量使用struct

  • runtime

    • 用+initialize方法和dispatch_once取代所有的attribute((constructor))顶吮、C++靜態(tài)構(gòu)造器社牲、ObjC的+load，因為在一個+load()方法里悴了，運行時進(jìn)行方法替換操作會帶來4毫秒的損耗搏恤。

  • main() 函數(shù)執(zhí)行后

    • 功能級別的優(yōu)化：main()函數(shù)開始執(zhí)行后到首屏渲染完成前，只處理首屏相關(guān)的業(yè)務(wù)湃交，其他的非首屏業(yè)務(wù)的初始化熟空，監(jiān)聽注冊，配置文件讀取放在首屏渲染完成后去做

    • ReactiveCocoa沒創(chuàng)建一個信號6毫秒搞莺，+load()執(zhí)行一次息罗，4毫秒

    • 檢測App耗時

      • 抓取主線程的方法調(diào)用堆棧，計算一段時間各個方法的耗時才沧，Xcode自帶的Time Profiler

      • 對objc_msgSend方法進(jìn)行hook來掌握所有方法的執(zhí)行耗時 objc_msgSend源碼 https://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-723/runtime/Messengers.subproj/

        • fackbook開源了fishhook的代碼https://github.com/facebook/fishhook 其大致思路為：通過重新綁定符號阱当，實現(xiàn)對c方法的hook俏扩。dyld是通過更新Mach-O二進(jìn)制的_DATA segment特定的部分中的指針來綁定lazy和non-lazy符號，通過確認(rèn)傳遞給rebind_symbol里每個符號更新的位置弊添，就可以找出替換來重新綁定這些符號录淡。

二、安裝包瘦身

1油坝、安裝包(IPA)主要由可執(zhí)行文件嫉戚、資源組成

2彬檀、 可執(zhí)行文件瘦身

2.1 編譯器優(yōu)化

  • Strip Linked Product、Make Strings Read-Only瞬女、Symbols Hidden by Default設(shè)置為YES

  • 去掉異常支持窍帝，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions設(shè)置為NO诽偷， Other C Flags添加-fno-exceptions

2.2利用AppCode

(https://www.jetbrains.com/objc/)檢測未使用的代碼:菜單欄 -> Code -> Inspect Code

2. 3編寫LLVM插件檢測出重復(fù)代碼坤学、未被調(diào)用的代碼
2.4 生成LinkMap文件，可以查看可執(zhí)行文件的具體組成
image
2.5 可借助第三方工具解析LinkMap文件: https://github.com/huanxsd/LinkMap

三报慕、卡頓問題

3.1深浮、CPU 和GPU

  • CPU (Central Processing Unit，中央處理器)

    對象的創(chuàng)建和銷毀眠冈、對象屬性的調(diào)整飞苇、布局計算、文本的計算和排版蜗顽、圖片的格式轉(zhuǎn)換和解碼布卡、圖像的繪制(Core Graphics)

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

    紋理的渲染

  • 在iOS中是雙緩沖機(jī)制雇盖，有前幀緩存忿等、后幀緩存

3.2優(yōu)化方向

  • 盡可能減少CPU、GPU資源消耗

  • 盡量用輕量級的對象刊懈，比如用不到事件處理的地方这弧，可以考慮使用CALayer取代UIView

  • 不要頻繁地調(diào)用UIView的相關(guān)屬性糖荒，比如frame俯逾、bounds痛垛、transform等屬性，盡量減少不必要的修改

  • 盡量提前計算好布局卷哩，在有需要時一次性調(diào)整對應(yīng)的屬性，不要多次修改屬性

  • Autolayout會比直接設(shè)置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

  • 控制一下線程的最大并發(fā)數(shù)量

  • 盡量避免短時間內(nèi)大量圖片的顯示属拾，盡可能將多張圖片合成一張進(jìn)行顯示

  • GPU能處理的最大紋理尺寸是4096x4096将谊，一旦超過這個尺寸冷溶，就會占用CPU資源進(jìn)行處理，所以紋理盡量不要超過這個尺寸

  • 盡量減少視圖數(shù)量和層次

  • 減少透明的視圖(alpha<1)尊浓，不透明的就設(shè)置opaque為YES

  • 盡量把耗時的操作放到子線程

    • 文本處理(尺寸計算逞频、繪制) p

    • 圖片處理(解碼、繪制)

3.3栋齿、離屏渲染

  • 盡量避免出現(xiàn)離屏渲染

  • 在OpenGL中苗胀，GPU有2種渲染方式

    • On-Screen Rendering:當(dāng)前屏幕渲染，在當(dāng)前用于顯示的屏幕緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作

    • Off-Screen Rendering:離屏渲染瓦堵，在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)以外新開辟一個緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作

  • 離屏渲染消耗性能的原因

    • 需要創(chuàng)建新的緩沖區(qū)

    • 離屏渲染的整個過程基协，需要多次切換上下文環(huán)境，先是從當(dāng)前屏幕(On-Screen)切換到離屏(Off-Screen);等到離屏渲染結(jié)束以后菇用，將離屏緩沖區(qū)的渲染結(jié)果顯示到屏幕上澜驮，又需要將上下文環(huán)境從離屏切換到當(dāng)前屏幕

  • 哪些操作會觸發(fā)離屏渲染?

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

    • 圓角杂穷，同時設(shè)置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0（考慮通過CoreGraphics繪制裁剪圓角揩慕，或者叫美工提供圓角圖片）

    • 陰影亭畜，layer.shadowXXX (如果設(shè)置了layer.shadowPath就不會產(chǎn)生離屏渲染)

四、耗電優(yōu)化

  • 盡可能降低CPU迎卤、GPU功耗

  • 少用定時器

  • 優(yōu)化I/O操作

    • 盡量不要頻繁寫入小數(shù)據(jù)拴鸵，最好批量一次性寫入

    • 讀寫大量重要數(shù)據(jù)時，考慮用dispatch_io蜗搔，其提供了基于GCD的異步操作文件I/O的API劲藐。用dispatch_io系統(tǒng)會優(yōu)化磁盤訪問

    • 數(shù)據(jù)量比較大的，建議使用數(shù)據(jù)庫(比如SQLite樟凄、CoreData)

  • 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

    • 減少聘芜、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)傳缝龄，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)不可用時汰现，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

    • 批量傳輸叔壤，比如瞎饲，下載視頻流時，不要傳輸很小的數(shù)據(jù)包炼绘，直接下載整個文件或者一大塊一大塊地下載嗅战。如果下載廣告，一 次性多下載一些俺亮，然后再慢慢展示驮捍。如果下載電子郵件疟呐，一次下載多封，不要一封一封地下載

  • 定位優(yōu)化

    • 如果只是需要快速確定用戶位置东且，最好用CLLocationManager的requestLocation方法启具。定位完成后，會自動讓定位硬件斷電

    • 如果不是導(dǎo)航應(yīng)用珊泳，盡量不要實時更新位置富纸，定位完畢就關(guān)掉定位服務(wù)

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

    • 需要后臺定位時旨椒，盡量設(shè)置pausesLocationUpdatesAutomatically為YES晓褪，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，優(yōu)先考慮startMonitoringForRegion:

  • 硬件檢測優(yōu)化

  • 用戶移動综慎、搖晃涣仿、傾斜設(shè)備時，會產(chǎn)生動作(motion)事件示惊，這些事件由加速度計好港、陀螺儀、磁力計等硬件檢測米罚。在不需要檢測的場合钧汹，應(yīng)該及時關(guān)閉這些硬件

參考文章和源碼：

iOS啟動優(yōu)化博客：http://www.zoomfeng.com/blog/launch-time.html

dyld源碼： https://opensource.apple.com/tarballs/dyld/

dyld簡介和分析：http://www.reibang.com/p/be413358cd45

runtime源碼：https://opensource.apple.com/source/objc4/

runtime源碼分析：http://www.reibang.com/p/3019605a4fc9

objc_msgSend源碼： https://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-723/runtime/Messengers.subproj/

開源項目fishhook: https://github.com/facebook/fishhook

開源項目LSUR: https://github.com/tinymind/LSUnusedResources

AppCode官網(wǎng)：https://www.jetbrains.com/objc/

開源項目LinkMap: https://github.com/huanxsd/LinkMap

GNUstep源碼 http://www.gnustep.org/resources/downloads.php

MachOView源碼：https://github.com/gdbinit/MachOView

今日頭條iOS客戶端啟動速度優(yōu)化：https://techblog.toutiao.com/2017/01/17/iosspeed/#more

iOS 性能優(yōu)化https://github.com/skyming/iOS-Performance-Optimization
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