卡頓優(yōu)化

在了解卡頓優(yōu)化相關(guān)的前頭缴渊，首先要了解 CPU 和 GPU赏壹。

CPU（Central Processing Unit，中央處理器）
對象的創(chuàng)建和銷毀衔沼、對象屬性的調(diào)整蝌借、布局計(jì)算昔瞧、文本的計(jì)算和排版、圖片的格式轉(zhuǎn)換和解碼菩佑、圖像的繪制（Core Graphics）都是通過 CPU 來做的自晰。

GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理器）
紋理的渲染稍坯、

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所要顯示的信息一般是通過 CPU 計(jì)算或者解碼酬荞，經(jīng)過 CPU 的數(shù)據(jù)交給 GPU 渲染，渲染的工作在幀緩存的地方完成瞧哟，然后從幀緩存讀取數(shù)據(jù)到視頻控制器上混巧，最終顯示在屏幕上。

在 iOS 中有雙緩存機(jī)制勤揩，有前幀緩存咧党、后幀緩存，這樣渲染的效率很高陨亡。

屏幕成像原理

我們所看到的動態(tài)的屏幕的成像其實(shí)和視頻一樣也是一幀一幀組成的傍衡。為了把顯示器的顯示過程和系統(tǒng)的視頻控制器進(jìn)行同步，顯示器（或者其他硬件）會用硬件時(shí)鐘產(chǎn)生一系列的定時(shí)信號数苫。當(dāng)電子槍換到新的一行聪舒，準(zhǔn)備進(jìn)行掃描時(shí)，顯示器會發(fā)出一個(gè)水平同步信號（Horizonal Synchronization）虐急，簡稱 HSync箱残；而當(dāng)一幀畫面繪制完成后，電子槍回復(fù)到原位止吁，準(zhǔn)備畫下一幀前被辑，顯示器會發(fā)出一個(gè)垂直同步信號（Vertical Synchronization），簡稱 VSync敬惦。顯示器通常以固定頻率進(jìn)行刷新盼理，這個(gè)刷新率就是 VSync 信號產(chǎn)生的頻率。

卡頓現(xiàn)象

卡頓成因

前面我們知道俄删，完成顯示信息的過程是：CPU 計(jì)算數(shù)據(jù) -> GPU 進(jìn)行渲染 -> 屏幕發(fā)出 VSync 信號 -> 成像宏怔，假如屏幕已經(jīng)發(fā)出了 VSync 但 GPU 還沒有渲染完成，則只能將上一次的數(shù)據(jù)顯示出來畴椰，以致于當(dāng)前計(jì)算的幀數(shù)據(jù)丟失臊诊，這樣就產(chǎn)生了卡頓，當(dāng)前的幀數(shù)據(jù)計(jì)算好后只能等待下一個(gè)周期去渲染斜脂。

解決辦法

解決卡頓現(xiàn)象的主要思路就是：盡可能減少 CPU 和 GPU 資源的消耗抓艳。
按照 60fps 的刷幀率，每隔 16ms 就會有一次 VSync 信號產(chǎn)生帚戳。那么針對 CPU 和 GPU 有以下優(yōu)化方案：
CPU

• 盡量用輕量級的對象 如：不用處理事件的 UI 控件可以考慮使用 CALayer玷或；
• 不要頻繁地調(diào)用 UIView 的相關(guān)屬性 如：frame儡首、bounds、transform 等偏友；
• 盡量提前計(jì)算好布局蔬胯，在有需要的時(shí)候一次性調(diào)整對應(yīng)屬性，不要多次修改约谈；
• Autolayout 會比直接設(shè)置 frame 消耗更多的 CPU 資源笔宿；
• 圖片的 size 和 UIImageView 的 size 保持一致；
• 控制線程的最大并發(fā)數(shù)量棱诱；
• 耗時(shí)操作放入子線程泼橘；如文本的尺寸計(jì)算、繪制迈勋，圖片的解碼炬灭、繪制等；

GPU

• 盡量避免短時(shí)間內(nèi)大量圖片顯示靡菇；
• GPU 能處理的最大紋理尺寸是 4096 * 4096重归，超過這個(gè)尺寸就會占用 CPU 資源，所以紋理不能超過這個(gè)尺寸厦凤；
• 盡量減少透視圖的數(shù)量和層次鼻吮；
• 減少透明的視圖（alpha < 1），不透明的就設(shè)置 opaque 為 YES较鼓；
• 盡量避免離屏渲染椎木；

離屏渲染

在 OpenGL 中，GPU 有兩種渲染方式：
On-Screen Rendering：當(dāng)前屏幕渲染博烂，在當(dāng)前用于顯示的屏幕緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作香椎；
Off-Screen Rendering：離屏渲染，在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)外開辟新的緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作禽篱；

離屏渲染消耗性能的原因：
離屏渲染的整個(gè)過程畜伐，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）躺率，渲染結(jié)束后玛界，將離屏緩沖區(qū)的渲染結(jié)果顯示到屏幕上，上下文環(huán)境從離屏切換到當(dāng)前屏幕悼吱，這個(gè)過程會造成性能的消耗脚仔。

哪些操作會觸發(fā)離屏渲染？

• 光柵化舆绎，layer.shouldRasterize = YES
• 遮罩，layer.mask
• 圓角们颜，同時(shí)設(shè)置 layer.masksToBounds = YES吕朵，layer.cornerRadius > 0
  • 可以用 CoreGraphics 繪制裁剪圓角
• 陰影
  • 如果設(shè)置了 layer.shadowPath 不會產(chǎn)生離屏渲染

卡頓檢測

這里的卡頓檢測主要是針對在主線程執(zhí)行了耗時(shí)的操作所造成的猎醇，這樣可以通過 RunLoop 來檢測卡頓：添加 Observer 到主線程 RunLoop 中，通過監(jiān)聽 RunLoop 狀態(tài)的切換的耗時(shí)努溃，達(dá)到監(jiān)控卡頓的目的硫嘶。

耗電優(yōu)化

耗電的主要來源為：

• CPU 處理；
• 網(wǎng)絡(luò)請求梧税；
• 定位沦疾；
• 圖像渲染；

優(yōu)化思路

• 盡可能降低 CPU第队、GPU 功耗哮塞；
• 少用定時(shí)器；
• 優(yōu)化 I/O 操作凳谦；
  • 盡量不要頻繁寫入小數(shù)據(jù)忆畅，最好一次性批量寫入；
  • 讀寫大量重要數(shù)據(jù)時(shí)尸执，可以用 dispatch_io家凯，它提供了基于 GCD 的異步操作文件的 API，使用該 API 會優(yōu)化磁盤訪問如失；
  • 數(shù)據(jù)量大時(shí)绊诲，用數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)；
• 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化褪贵；
  • 減少掂之、壓縮網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（JSON 比 XML 文件性能更高）；
  • 若多次網(wǎng)絡(luò)請求結(jié)果相同竭鞍，盡量使用緩存板惑；
  • 使用斷點(diǎn)續(xù)傳，否則網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時(shí)可能多次傳輸相同的內(nèi)容偎快；
  • 網(wǎng)絡(luò)不可用時(shí)冯乘，不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請求；
  • 讓用戶可以取消長時(shí)間運(yùn)行或者速度很慢的網(wǎng)絡(luò)操作晒夹，設(shè)置合適的超時(shí)時(shí)間裆馒；
  • 批量傳輸，如下載視頻丐怯，不要傳輸很小的數(shù)據(jù)包喷好，直接下載整個(gè)文件或者大塊下載，然后慢慢展示读跷；
• 定位優(yōu)化梗搅；
  • 如果只是需要快速確定用戶位置，用 CLLocationManager 的 requestLocation 方法定位，定位完成后无切，定位硬件會自動斷電荡短；
  • 若不是導(dǎo)航應(yīng)用，盡量不要實(shí)時(shí)更新位置哆键，并為完畢就關(guān)掉定位服務(wù)掘托；
  • 盡量降低定位精度，如不要使用精度最高的 KCLLocationAccuracyBest籍嘹；
  • 需要后臺定位時(shí)闪盔，盡量設(shè)置 pausesLocationUpdatesAutomatically 為 YES，若用戶不怎么移動的時(shí)候辱士，系統(tǒng)會自暫停位置更新泪掀；

啟動優(yōu)化

App 的啟動分為兩種：冷啟動（Cold Launch） 和熱啟動（Warm Launch）。
前者表示從零開始啟動 App识补，后者表示 App 已經(jīng)存在內(nèi)存中族淮，在后臺依然活著，再次點(diǎn)擊圖標(biāo)啟動 App凭涂。

App 啟動的優(yōu)化主要是針對冷啟動的優(yōu)化祝辣，通過添加環(huán)境變量可以打印出 App 的啟動時(shí)間分析：Edit Scheme -> Run -> Arguments -> Environment Variables 添加 DYLD_PRINT_STATISTICS 設(shè)置為 1。

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運(yùn)行程序則會打忧杏汀：

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這里打印的是在執(zhí)行 main 函數(shù)之前的耗時(shí)信息蝙斜，若想打印更詳細(xì)的信息則添加環(huán)境變量為：
DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS 設(shè)置為 1。

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App 冷啟動

冷啟動可分為三個(gè)階段：dyld 階段澎胡、Runtime 階段孕荠、main 階段。

第一個(gè)階段就是處理程序的鏡像的階段攻谁，第二個(gè)階段是加載本程序的類稚伍、分類信息等等的 Runtime 階段，最后是調(diào)用 main 函數(shù)階段戚宦。

dyld

dyld（Dynamic Link Editor）个曙，Apple 的動態(tài)鏈接器，可以用來裝載 Mach-O 文件（可執(zhí)行文件受楼、動態(tài)庫等）垦搬。

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啟動 App 時(shí)，dyld 會裝載 App 的可執(zhí)行文件艳汽，同時(shí)會遞歸加載所有依賴的動態(tài)庫猴贰，當(dāng) dyld 把可執(zhí)行文件、動態(tài)庫都裝載完畢后河狐，會通知 Runtime 進(jìn)行做下一步的處理米绕。

Runtime

啟動 App 時(shí)瑟捣，調(diào)用 map_images 進(jìn)行可執(zhí)行文件的內(nèi)容解析和處理，再 load_images 中調(diào)用 call_load_methods 調(diào)用所有 Class 和 Category 的 load 方法义郑，然后進(jìn)行 objc 結(jié)構(gòu)的初始化（注冊類蝶柿、初始化類對象等）。然后調(diào)用 C++ 靜態(tài)初始化器和 __attribute_((constructor))修飾的函數(shù)非驮，到此為止特石，可執(zhí)行文件的和動態(tài)庫中所有的符號（類歧沪、協(xié)議琼娘、方法等）都已經(jīng)按照格式加載到內(nèi)存中蹂空，被 Runtime 管理惜纸。

main

在 Runtime 階段完成后溶握，dyld 會調(diào)用 main 函數(shù)脊凰，接下來是 UIApplication 函數(shù)燕垃，AppDelegate 的 application: didFinishLaunchingWithOptions: 函數(shù)俏橘。

啟動優(yōu)化思路

針對不同的階段允华，有不同的優(yōu)化思路：
dyld

• 減少動態(tài)庫、合并動態(tài)庫寥掐，定期清理不必要的動態(tài)庫靴寂；
• 減少類、分類的數(shù)量召耘，減少 Selector 的數(shù)量百炬，定期清理不必要的類、分類污它；
• 減少 C++ 虛函數(shù)數(shù)量剖踊；
• Swift 開發(fā)盡量使用 struct；

虛函數(shù)和 Java 中的抽象函數(shù)有點(diǎn)類似衫贬，但區(qū)別是德澈，基類定義的虛函數(shù)，子類可以實(shí)現(xiàn)也可以不實(shí)現(xiàn)固惯，而抽象函數(shù)子類一定要實(shí)現(xiàn)梆造。

Runtime

• 用 inilialize 方法和 dispatch_once 取代所有的 __attribute_((constructor))、C++ 靜態(tài)構(gòu)造器缝呕、以及 Objective-C 中的 load 方法澳窑；

main

• 將一些耗時(shí)操作延遲執(zhí)行，不要全部都放在 finishLaunching 方法中供常；

安裝包瘦身

安裝包（ipa）主要由可執(zhí)行文件和資源文件組成摊聋，若不管理妥善則會造成安裝包體積越來越大，所以針對資源優(yōu)化我們可以將資源采取無損壓縮栈暇，去除沒用的資源麻裁。

對于可執(zhí)行文件的瘦身，我們可以：

• 從編譯器層面優(yōu)化

  • Strip Linked Product、Make Strings Read-Only煎源、Symbols Hidden by Default 設(shè)置為 YES色迂；
  • 去掉異常支持，Enable C++ Exceptions手销、Enable Objective-C Exceptions 設(shè)置為 NO歇僧，Other C Flags 添加 -fno-exceptions；
  • 利用 AppCode锋拖，檢測未使用代碼檢測：菜單欄 -> Code -> Inspect Code诈悍；
  • 編寫 LLVM 插件檢測重復(fù)代碼、未調(diào)用代碼兽埃；
  • 通過生成 LinkMap 文件檢測侥钳；

  LinkMap

  Build Setting -> LD_MAP_FILE_PATH: 設(shè)置文件路徑 ，Build Setting -> LD_GENERSTE_MAP_FILE -> YES

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  運(yùn)行程序可看到：

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  打開可看見各種信息：

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  我們可根據(jù)這個(gè)信息針對某個(gè)類進(jìn)行優(yōu)化柄错。
  寫的真的很不錯

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