iOS性能優化

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，在后臺存活著，再次點擊圖示啟動APP
  • APP啟動時間的優化，主要是針對冷啟動進行優化
  • 通過添加環境變數可以列印出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 加載可執行檔案，動態庫(遞回加載)
• runtime
• main() 函式執行后
• 首屏渲染完成后

一個開發者，有一個學習的氛圍跟一個交流圈子特別重要，這是一個我的iOS交流群：1012951431， 分享BAT,阿里面試題、面試經驗，討論技術， 大家一起交流學習成長！希望幫助開發者少走彎路，

2.1關于dyld

• 在Mac 、iOS中，是使用了/usr/lib/dyld程式來加載動態庫

• dynamic link editor，動態鏈接編輯器

• dynamic loader，動態加載器

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

  • initializeMainExecutable 方法開始的.dyld會優先初始化動態庫，然后初始化App的可執行檔案，
    

用MachOView (https://github.com/gdbinit/MachOView)查看加載程序如上圖

（ 備注1: 如果設定了 DYLD_PRINT_LIBRARIES，或者選中run/diagnostics 下面的 dynamic library loads 那么 dyld將會列印出什么庫被加載了

? 備注2：DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS 列印啟動時間

? 備注3：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) 以及之前的都洗掉，#endif也洗掉 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決議和處理
• 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(注冊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，…)都已經按格式成功加載到記憶體中，被 runtime 所管理

關于load和initialize 可參考iOS中load和initialize一文詳細分析

2.3main函式執行后

? main() 函式執行后的階段，指的是從 main() 函式執行開始，到 appDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions 方法里首屏渲染相關方法執行完成，

• 首屏初始化所需組態檔的讀寫操作
• 首屏串列大資料的讀取
• 首屏渲染的大量計算等

總結：

APP的啟動由dyld主導，將可執行檔案加載到記憶體，順便加載所有依賴的動態庫, 并由runtime負責加載成objc定義的結構,所有初始化作業結束后，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、合并一些動態庫(定期清理不必要的動態庫)，減少動態庫加載，每個庫本身都有依賴關系，蘋果公司建議使用更少的動態庫，蘋果最多支持6個非系統的動態庫合并為一個，
  • 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++虛函式數量， 減少C++全域變數的數量
  • Swift盡量使用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()方法里，運行時進行方法替換操作會帶來4毫秒的損耗，
  • main() 函式執行后
  • 功能級別的優化：main()函式開始執行后到首屏渲染完成前，只處理首屏相關的業務，其他的非首屏業務的初始化，監聽注冊，組態檔讀取放在首屏渲染完成后去做
  • ReactiveCocoa創建一個信號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的代碼https://github.com/facebook/fishhook 其大致思路為：通過重新系結符號，實作對c方法的hook，dyld是通過更新Mach-O二進制的_DATA segment特定的部分中的指標來系結lazy和non-lazy符號，通過確認傳遞給rebind_symbol里每個符號更新的位置，就可以找出替換來重新系結這些符號，
  • 在不影響用戶體驗的前提下，盡可能將一些操作延遲，不要全部都放在finishLaunching方法中 按需加載
  • 不使用xib，直接視用代碼加載首頁視圖
  • NSUserDefaults實際上是在Library檔案夾下會生產一個plist檔案，如果檔案太大的話一次能讀取到記憶體中可能很耗時，這個影響需要評估，如果耗時很大的話需要拆分(需考慮老版本覆寫安裝兼容問題)
  • 每次用NSLog方式列印會隱式的創建一個Calendar，因此需要刪減啟動時各業務方打的log，或者僅僅針對內測版輸出log
  • 梳理應用啟動時發送的所有網路請求，是否可以統一在異步執行緒請求

  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、音頻、視頻等)
• 采取無損壓縮
• 去除沒有用到的資源: https://github.com/tinymind/LSUnusedResources

2、 可執行檔案瘦身

.1 編譯器優化

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

• 去掉例外支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions設定為NO， 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:選單欄 -> Code -> Inspect Code

2. 3撰寫LLVM插件檢測出重復代碼、未被呼叫的代碼

2.4 生成LinkMap檔案，可以查看可執行檔案的具體組成

2.5 可借助第三方工具決議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)

  物件的創建和銷毀、物件屬性的調整、布局計算、文本的計算和排版、圖片的格式轉換和解碼、影像的繪制(Core Graphics)

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

  紋理的渲染

• 在iOS中是雙緩沖機制，有前幀快取、后幀快取

3.2優化方向

• 盡可能減少CPU、GPU資源消耗
• 盡量用輕量級的物件，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，盡量減少不必要的修改
• 盡量提前計算好布局，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并發數量
• 盡量避免短時間內大量圖片的顯示，盡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，就會占用CPU資源進行處理，所以紋理盡量不要超過這個尺寸
• 盡量減少視圖數量和層次
• 減少透明的視圖(alpha<1)，不透明的就設定opaque為YES
• 盡量把耗時的操作放到子執行緒
  • 文本處理(尺寸計算、繪制) p
  • 圖片處理(解碼、繪制)

)3.3、離屏渲染

• 盡量避免出現離屏渲染
• 在OpenGL中，GPU有2種渲染方式
  • On-Screen Rendering:當前螢屏渲染，在當前用于顯示的螢屏緩沖區進行渲染操作
  • Off-Screen Rendering:離屏渲染，在當前螢屏緩沖區以外新開辟一個緩沖區進行渲染操作
• 離屏渲染消耗性能的原因
  • 需要創建新的緩沖區
  • 離屏渲染的整個程序，需要多次切換背景關系環境，先是從當前螢屏(On-Screen)切換到離屏(Off-Screen);等到離屏渲染結束以后，將離屏緩沖區的渲染結果顯示到螢屏上，又需要將背景關系環境從離屏切換到當前螢屏
• 哪些操作會觸發離屏渲染?
  • 光柵化，layer.shouldRasterize = YES
  • 遮罩，layer.mask
  • 圓角，同時設定layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0（考慮通過CoreGraphics繪制裁剪圓角，或者叫UI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)

記憶體泄露

一、查找泄漏點 (兩種工具)

?

• 1 > Analyze

- 學 名:  靜態分析工具- 查 找:  可以通過 Product ->Analyze 選單項啟動- 快捷鍵:  CMD+shift +b.- Analyze主要分析以下四種問題:
  1) 邏輯錯誤：訪問空指標或未初始化的變數等；
  2) 記憶體管理錯誤：如記憶體泄漏等；
  3) 宣告錯誤：從未使用過的變數；
  4) Api呼叫錯誤：未包含使用的庫和框架，

• 2 >Instruments

- 學 名:   動態分析工具- 查 找:   Product ->Profile 選單項啟動- 快捷鍵:  CMD + i.
簡 介:它有很多跟蹤模塊可以動態分析和跟蹤記憶體, CPU 和檔案系統.

四、耗電優化

• 盡可能降低CPU、GPU功耗

• 少用定時器

• 優化I/O操作

  • 盡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，其提供了基于GCD的異步操作檔案I/O的API，用dispatch_io系統會優化磁盤訪問
  • 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，盡量使用快取
  • 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
  • 讓用戶可以取消長時間運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，下載視頻流時，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，然后再慢慢展示，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用戶位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法，定位完成后，會自動讓定位硬體斷電
  • 如果不是導航應用，盡量不要實時更新位置，定位完畢就關掉定位服務
  • 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，盡量設定pausesLocationUpdatesAutomatically為YES，如果用戶不太可能移動的時候系統會自動暫停位置更新
  • 盡量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，優先考慮startMonitoringForRegion:

• 用戶移動、搖晃、傾斜設備時，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

另外，如果你想一起進階，不妨添加一下交流群1012951431，選擇加入一起交流，一起學習，期待你的加入！

標籤：iOS

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