最近采用Instruments 來分析整個(gè)應(yīng)用程序的性能.發(fā)現(xiàn)很多有意思的點(diǎn)邑茄，以及性能優(yōu)化和一些分析性能消耗的技巧.小結(jié)如下.
Instruments使用技巧
關(guān)于Instruments官方有一個(gè)很有用的用戶使用Guide,當(dāng)然如果不習(xí)慣官方英文可以在這里找到中文本翻譯版本PDF參閱.Instruments 確實(shí)是一個(gè)很強(qiáng)大的工具劣纲，用它來收集關(guān)于一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)程的性能和行為的數(shù)據(jù)極為方便，并能及時(shí)跟蹤隨著時(shí)間產(chǎn)生的數(shù)據(jù).還可以廣泛收集不同類型的數(shù)據(jù).關(guān)于Instrument工具基本使用不在贅述.如下重點(diǎn)說明一些使用技巧.
1.概覽
工具通過Xcode工具欄中Product->Profile可以啟動(dòng),啟動(dòng)后界面如下:
當(dāng)點(diǎn)擊Time Profiler應(yīng)用程序開始運(yùn)行后.就能獲取到整個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行消耗時(shí)間分布和百分比.為了保證數(shù)據(jù)分析在統(tǒng)一使用場(chǎng)景真實(shí)行有如下點(diǎn)需要注意:
在開始進(jìn)行應(yīng)用程序性能分析的時(shí)候,一定要使用真機(jī),模擬器運(yùn)行在Mac上眷细，然而Mac上的CPU往往比iOS設(shè)備要快鸠按。相反醒陆，Mac上的GPU和iOS設(shè)備的完全不一樣，模擬器不得已要在軟件層面（CPU）模擬設(shè)備的GPU葫掉，這意味著GPU相關(guān)的操作在模擬器上運(yùn)行的更慢些举，尤其是使用CAEAGLLayer來寫一些OpenGL的代碼時(shí)候. 這就導(dǎo)致模擬器性能數(shù)據(jù)和用戶真機(jī)使用性能數(shù)據(jù)相去甚運(yùn).
另外在開始性能分析前另外一件重要的事情是，應(yīng)用程序運(yùn)行一定要發(fā)布配置 而不是調(diào)試配置.
在發(fā)布環(huán)境打包的時(shí)候俭厚，編譯器會(huì)引入一系列提高性能的優(yōu)化户魏，例如去掉調(diào)試符號(hào)或者移除并重新組織代碼.另iOS引入一種"Watch Dog"[看門狗]機(jī)制.不同的場(chǎng)景下，“看門狗”會(huì)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的性能挪挤。如果超出了該場(chǎng)景所規(guī)定的運(yùn)行時(shí)間叼丑，“看門狗”就會(huì)強(qiáng)制終結(jié)這個(gè)應(yīng)用的進(jìn)程.開發(fā)者可以crashlog看到對(duì)應(yīng)的日志.但Xcode在調(diào)試配置下會(huì)禁用"Watch Dog".
2.Time Profiler
選擇Time Profiler啟動(dòng).
time profile時(shí)間分析工具用來檢測(cè)應(yīng)用CPU的使用情況.可以看到應(yīng)用程序中各個(gè)方法正在消耗CPU時(shí)間.使用大量CPU不一定是個(gè)問題.類似我們客戶端中不同場(chǎng)景的天氣動(dòng)畫[類似大雨]的路徑就對(duì)CPU依賴就非常高，動(dòng)畫本身也是非晨该牛苛刻且耗費(fèi)資源較多的任務(wù).
點(diǎn)擊Record 開始運(yùn)行.
剛開始我們拿到分析數(shù)據(jù)時(shí)往往是這樣的:
這里顯示的是執(zhí)行代碼完整路徑鸠信，其中系統(tǒng)和應(yīng)用本身一些調(diào)用路徑完全揉捏在一起.完全看不到我們關(guān)心的應(yīng)用程序中實(shí)際代碼執(zhí)行耗時(shí)和代碼路徑實(shí)際所在位置.簡(jiǎn)單的方式可以快速勾選右邊Call Tree中Separate Thread和Hide System Libraries兩個(gè)選項(xiàng)[后面會(huì)解釋選項(xiàng)作用]:
可以看到直接能夠看到應(yīng)用程序各個(gè)方法調(diào)用耗時(shí)直接路徑,剔除掉了系統(tǒng)相關(guān)方法和反向調(diào)用樹路徑.清爽很多.如果覺得這還不夠直觀,選擇任意一個(gè)耗時(shí)方法分支[這里選擇WeatherViewController viewDidLoad]雙擊進(jìn)入會(huì)看到:
可以直接定位到viewDidLoad的代碼，也可以直觀的看到改方法下調(diào)用其他方法耗時(shí)的時(shí)間.類似[self loadCityWeatherScroollerView]耗時(shí)是121x,x既耗時(shí)單位這里為ms毫秒.當(dāng)然如果直接在Instrument找到問題覺得不方便修改,可以直接點(diǎn)擊右上方Xcode按鈕會(huì)直接定位Xcode對(duì)應(yīng)調(diào)用方法入口.這樣很容易能夠快速定位代碼占用CPU最多的方法.也可以打開Xcode快速修改并重新運(yùn)行Profile來看修改后耗時(shí)前后對(duì)比.簡(jiǎn)單便捷.
這里對(duì)右側(cè)call tree選項(xiàng)有必要做一下說明[官方user guide翻譯]:
Separate By Thread:線程分離,只有這樣才能在調(diào)用路徑中能夠清晰看到占用CPU最大的線程.
Invert Call Tree:從上到下跟蹤堆棧信息.這個(gè)選項(xiàng)可以快捷的看到方法調(diào)用路徑最深方法占用CPU耗時(shí),比如FuncA{FunB{FunC}},勾選后堆棧以C->B->A把調(diào)用層級(jí)最深的C顯示最外面.?
Hide Missing Symbols:如果dSYM無法找到你的APP或者調(diào)用系統(tǒng)框架的話论寨，那么表中將看到調(diào)用方法名只能看到16進(jìn)制的數(shù)值,勾選這個(gè)選項(xiàng)則可以隱藏這些符號(hào)星立，便于簡(jiǎn)化分析數(shù)據(jù).
Hide System Libraries:這個(gè)就更有用了,勾選后耗時(shí)調(diào)用路徑只會(huì)顯示app耗時(shí)的代碼,性能分析普遍我們都比較關(guān)系自己代碼的耗時(shí)而不是系統(tǒng)的.基本是必選項(xiàng).注意有些代碼耗時(shí)也會(huì)納入系統(tǒng)層級(jí)，可以進(jìn)行勾選前后前后對(duì)執(zhí)行路徑進(jìn)行比對(duì)會(huì)非常有用.
關(guān)于其他方法不再贅述.
性能分析&代碼優(yōu)化
我們這次性能優(yōu)化主要針對(duì)如下兩個(gè)使用場(chǎng)景:
A：應(yīng)用程序第一次啟動(dòng)到進(jìn)入天氣首頁(yè)的時(shí)間.
B：從后臺(tái)切到前臺(tái)天氣首頁(yè)占用時(shí)間.
在還沒有拿到性能分析數(shù)據(jù)之前,一直認(rèn)為第一次啟動(dòng)耗時(shí)主要浪費(fèi)AppDelegate中第三方框架初始化上[類似WeiBo&WeChat 相關(guān)SDK初始化調(diào)用].當(dāng)我們拿到實(shí)際性能數(shù)據(jù)耗時(shí)占用比時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況并非如此:
如上可以看到應(yīng)用程序啟動(dòng)初始化工作主要會(huì)在MJAppDelegate如下兩個(gè)方法展開:willFinishLaunchingWithOptions和didFinishLaunchingWithOptions,其中第三方框架初始化工作主要是willFinishLaunchingWithOptions中完成的.而實(shí)際情況耗時(shí)占比非常小.基本可以忽略不計(jì).
而我們要優(yōu)化兩個(gè)啟動(dòng)時(shí)間場(chǎng)景,不同在于.第一次進(jìn)入應(yīng)用需要經(jīng)過新手教程葬凳、添加城市绰垂、請(qǐng)求城市數(shù)據(jù)、解析數(shù)據(jù)火焰、初始化天氣首頁(yè)UI元素并加載場(chǎng)景動(dòng)畫. 而從后臺(tái)進(jìn)入時(shí)則從本地存儲(chǔ)DT文件中解析天氣數(shù)據(jù)辕坝、初始化天氣首頁(yè)UI元素并加載天氣動(dòng)畫.
1.NSDateFormatter問題凸顯
針對(duì)這點(diǎn)重點(diǎn)分析應(yīng)用啟動(dòng)&天氣首頁(yè)耗時(shí). 在AB兩個(gè)場(chǎng)景均發(fā)現(xiàn)加載首頁(yè)元素發(fā)現(xiàn)如下問題:
繼續(xù)跟蹤發(fā)現(xiàn):
在AB兩個(gè)場(chǎng)景里均出現(xiàn)加載MJLineChartView 和 TendencyChartView 時(shí)獲取時(shí)區(qū)對(duì)應(yīng)時(shí)間上耗時(shí)較大.而耗時(shí)主要在getDateStrByTimeZone這個(gè)方法調(diào)用上.
其中創(chuàng)建一個(gè)NSDateFormatter對(duì)象平均耗時(shí)33ms左右 而設(shè)置NSDateFormatter的3個(gè)屬性平均耗時(shí)也在30ms左右.因?yàn)槭醉?yè)24小時(shí)天氣和未來幾天預(yù)報(bào)中.需要for循環(huán)中遍歷數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這個(gè)方法別重復(fù)調(diào)用多次荐健，則消耗時(shí)間不斷疊加.
針對(duì)這個(gè)問題:
NSDateFormatter對(duì)象本身初始化很慢,同樣還有NSCalendar也是如此.然而在一些使用場(chǎng)景中不可避免要使用他們,比如Json數(shù)據(jù)解析中.使用這個(gè)對(duì)象同時(shí)避免其性能開銷帶來性能開銷,一般比較好的方式是通過添加屬性(推薦)或創(chuàng)建靜態(tài)變量保持該對(duì)象只被初始化一次，而被多次復(fù)用.不得不值得一提的是設(shè)置一個(gè)NSDateFormatter屬性速度差不多是和創(chuàng)建新的實(shí)例對(duì)象一樣慢琳袄！
添加屬性方式如下:
針對(duì)NSDateFormatter時(shí)間開銷出了重用對(duì)象外江场，盡量避免采用其處理多個(gè)日期格式.當(dāng)然針對(duì)日期格式處理如果需要提高更多速度，可以直接采用C,可以采用第三方庫(kù)來規(guī)避這個(gè)問題..
2.UIImage緩存取舍
在項(xiàng)目代碼中看到大量使用如下代碼:
在Main Thread中發(fā)現(xiàn)不同動(dòng)畫場(chǎng)景中Image IO 開銷和耗時(shí)所占比例均不一,在UIImage元素較多總體疊加耗時(shí)也會(huì)占用一定比例.內(nèi)存開銷也會(huì)明顯增高.
UIImage加載圖片方式一般有兩種:
A：imagedNamed初始化
B：imageWithContentsOfFile初始化
二者不同之處在于,imageNamed默認(rèn)加載圖片成功后會(huì)內(nèi)存中緩存圖片,這個(gè)方法用一個(gè)指定的名字在系統(tǒng)緩存中查找并返回一個(gè)圖片對(duì)象.如果緩存中沒有找到相應(yīng)的圖片對(duì)象,則從指定地方加載圖片然后緩存對(duì)象窖逗，并返回這個(gè)圖片對(duì)象.
而imageWithContentsOfFile則僅只加載圖片,不緩存.
大量使用imageNamed方式會(huì)在不需要緩存的地方額外增加開銷CPU的時(shí)間來做這件事.當(dāng)應(yīng)用程序需要加載一張比較大的圖片并且使用一次性址否，那么其實(shí)是沒有必要去緩存這個(gè)圖片的，用imageWithContentsOfFile是最為經(jīng)濟(jì)的方式,這樣不會(huì)因?yàn)閁IImage元素較多情況下，CPU會(huì)被逐個(gè)分散在不必要緩存上浪費(fèi)過多時(shí)間.
使用場(chǎng)景需要編程時(shí)佑附，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景加以區(qū)分樊诺，UIimage雖小，但使用元素較多問題會(huì)有所凸顯.
3.天氣首頁(yè)加載策略
在AB兩種場(chǎng)景把性能數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):
天氣首頁(yè)WeatherView初始化耗時(shí)一直300ms-450ms之間,占據(jù)首頁(yè)耗時(shí)很大一部分.且一直固定的開銷.占據(jù)Main Thread3分之一.
而用戶進(jìn)入最先看到是天氣首頁(yè)上半部分:
而下半部分需要滾動(dòng)才能看到下半部分.且不一定觸發(fā):
而現(xiàn)在整個(gè)首頁(yè)View的初始化和更新全部放到主線程來做.其中WeatherInfoView updateAllInfo方法更新耗時(shí)最長(zhǎng).更多的view意味著更多的渲染音同，也就是意味更多的CPU和內(nèi)存消耗词爬，對(duì)于我們天氣首頁(yè)在UIScrollView里邊嵌套了很多view更是如此
而針對(duì)這種情況不要在主線程承載過多的操作.uikit渲染，用戶輸入回應(yīng)都需要主進(jìn)程上完成.主線程被意外block或者加載響應(yīng)耗時(shí)過多都會(huì)影響到用戶體驗(yàn).而針對(duì)資源消耗過大操作权均，處理原則是最小化主線程的CPU占用顿膨，將工作“搬離”主線程， 不要阻塞主線程.類似本地一些IO完全移到其他線程來做.
調(diào)試time profiler過程中發(fā)現(xiàn),即使占用了很少的CPU時(shí)間（如果你在Time Profiler中看到這些的數(shù)據(jù)）叽赊，也可能會(huì)阻塞主線程恋沃。磁盤、網(wǎng)絡(luò)必指、Lock囊咏、dispatch_sync以及向其它進(jìn)程/線程發(fā)送消息都會(huì)阻塞主線 程。Time Profiler只能檢測(cè)出占用CPU過多的堆棧塔橡，但檢測(cè)不了這些IO的問題.很奇怪.在System Trace里面突然發(fā)現(xiàn)了CPU Time很低梅割，但Wait Time很高的調(diào)用，說明在主線程處理I/O已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p害了app的性能,這個(gè)時(shí)候考慮把這個(gè)操作優(yōu)化了.
而針對(duì)我們應(yīng)用首頁(yè)ui中多個(gè)view谱邪，在加載策略完全可以采用多線程進(jìn)行同步加載,只把上半部分放在主線程中加載炮捧，下班可以同時(shí)開一個(gè)線程進(jìn)行同步加載.這樣可以大大降低組線程初始化和更新時(shí)間，當(dāng)首頁(yè)初始化完畢已經(jīng)呈現(xiàn)是惦银，下半部分其實(shí)已經(jīng)另外一個(gè)線程處理完畢.
另外針對(duì)單個(gè)view 盡量不要在viewWillAppear費(fèi)時(shí)的操作咆课，viewWillAppear在 view 顯示之前被調(diào)用，出于效率考慮扯俱，在這個(gè)方法中不要處理復(fù)雜費(fèi)時(shí)的事情书蚪；只應(yīng)該在這個(gè)方法設(shè)置 view 的顯示屬性之類的簡(jiǎn)單事情，比如背景色迅栅，字體等殊校。不然，用戶會(huì)明顯感覺到 view 顯示遲鈍.
4：應(yīng)用首次加載時(shí)間
應(yīng)用首次啟動(dòng)加載操作：
首次加載坐了如下操作：
A: 鏈接和載入：可以在Time Profile中顯示dyld載入庫(kù)函數(shù)读存，庫(kù)會(huì)被映射到地址空間为流，同時(shí)完成綁定以及靜態(tài)初始化.
B: UIKit初始化：如果應(yīng)用的Root View Controller是由XIB實(shí)現(xiàn)的，也會(huì)在啟動(dòng)時(shí)被初始化.
C: 應(yīng)用回調(diào)：調(diào)用UIApplicationDeleagte的回調(diào)：application:didFinishLaunchingWithOptions.
D: 第一次Core Animation調(diào)用：在啟動(dòng)后的方法-[UIApplication _resportAppLaunchFinished]中調(diào)用CA::Transaction::commit實(shí)現(xiàn)第一幀畫面的繪制.
應(yīng)用程序首次加載中啟動(dòng)方法willFinishLaunchingWithOptions和didFinishLaunchingWithOptions只做應(yīng)用程序首次啟動(dòng)必須的要操作,而針對(duì)_dyid_start在初始化庫(kù)framework函數(shù)的操作.不必要的Framework不要鏈接让簿，避免首次加載耗時(shí).
小結(jié)如上.很多地方代碼調(diào)用和底層機(jī)制看的不是特別明白,整理總結(jié)關(guān)于優(yōu)化部分實(shí)在有限敬察，如上僅供各位參考.另外Instruments確實(shí)是把分析代碼利器.目前沒有任何一個(gè)第三方工具可以去替代.推薦各位使用.
