iOS性能優(yōu)化

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一、App啟動(dòng)優(yōu)化

1.App的啟動(dòng)可以分為2種

  • 冷啟動(dòng)(Cold Launch):從零開(kāi)始啟動(dòng)APP
  • 熱啟動(dòng)(Warm Launch):APP已經(jīng)在內(nèi)存中，在后臺(tái)存活著，再次點(diǎn)擊圖標(biāo)啟動(dòng)APP
    • APP啟動(dòng)時(shí)間的優(yōu)化，主要是針對(duì)冷啟動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化
    • 通過(guò)添加環(huán)境變量可以打印出APP的啟動(dòng)時(shí)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，那就將DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS設(shè)置為1

2.App 冷啟動(dòng)分為四大階段

  • dyld 加載可執(zhí)行文件，動(dòng)態(tài)庫(kù)(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.png

  • 在Mac 、iOS中，是使用了/usr/lib/dyld程序來(lái)加載動(dòng)態(tài)庫(kù)

  • dynamic link editor，動(dòng)態(tài)鏈接編輯器

  • dynamic loader，動(dòng)態(tài)加載器

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

    • initializeMainExecutable 方法開(kāi)始的.dyld會(huì)優(yōu)先初始化動(dòng)態(tài)庫(kù)，然后初始化App的可執(zhí)行文件。
image.png

用MachOView (https://github.com/gdbinit/MachOView)查看加載過(guò)程如上圖

（ 備注1: 如果設(shè)置了 DYLD_PRINT_LIBRARIES，或者選中run/diagnostics 下面的 dynamic library loads 那么 dyld將會(huì)打印出什么庫(kù)被加載了

? 備注2：DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS 打印啟動(dòng)時(shí)間

? 備注3：dyly還可以抽取蘋(píng)果原生庫(kù) 方法： 1： launch-cache/dsc_extractor.cpp文件中 把#if(0) 以及之前的都刪除，#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://m.itdecent.cn/p/3019605a4fc9

? 啟動(dòng)APP時(shí)，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(cè)O(shè)bjc類(lèi) 、初始化類(lèi)對(duì)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，可執(zhí)行文件和動(dòng)態(tài)庫(kù)中所有的符號(hào)(Class，Protocol，Selector，IMP，...)都已經(jīng)按格式成功加載到內(nèi)存中，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，指的是從 main() 函數(shù)執(zhí)行開(kāi)始，到 appDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions 方法里首屏渲染相關(guān)方法執(zhí)行完成。

  • 首屏初始化所需配置文件的讀寫(xiě)操作
  • 首屏列表大數(shù)據(jù)的讀取
  • 首屏渲染的大量計(jì)算等
總結(jié)：

APP的啟動(dòng)由dyld主導(dǎo)，將可執(zhí)行文件加載到內(nèi)存，順便加載所有依賴的動(dòng)態(tài)庫(kù), 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，dyld就會(huì)調(diào)用main函數(shù), 接下來(lái)就是UIApplicationMain函數(shù)，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

3.App啟動(dòng)優(yōu)化

? 按照不同的階段

  • dyld
    • 減少動(dòng)態(tài)庫(kù)、合并一些動(dòng)態(tài)庫(kù)(定期清理不必要的動(dòng)態(tài)庫(kù))。減少動(dòng)態(tài)庫(kù)加載。每個(gè)庫(kù)本身都有依賴關(guān)系，蘋(píng)果公司建議使用更少的動(dòng)態(tài)庫(kù)，蘋(píng)果最多支持6個(gè)非系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)庫(kù)合并為一個(gè)。
    • 減少Objc類(lèi)、分類(lèi)的數(shù)量、減少Selector數(shù)量(定期清理不必要的類(lèi)、分類(lèi))
    • 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))、C++靜態(tài)構(gòu)造器、ObjC的+load，因?yàn)樵谝粋€(gè)+load()方法里，運(yùn)行時(shí)進(jìn)行方法替換操作會(huì)帶來(lái)4毫秒的損耗。
  • main() 函數(shù)執(zhí)行后
  • 功能級(jí)別的優(yōu)化：main()函數(shù)開(kāi)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)，其他的非首屏業(yè)務(wù)的初始化，監(jiān)聽(tīng)注冊(cè)，配置文件讀取放在首屏渲染完成后去做
  • ReactiveCocoa創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)6毫秒，+load()執(zhí)行一次，4毫秒
  • 檢測(cè)App耗時(shí)
    • 抓取主線程的方法調(diào)用堆棧，計(jì)算一段時(shí)間各個(gè)方法的耗時(shí)，Xcode自帶的Time Profiler
    • 對(duì)objc_msgSend方法進(jìn)行hook來(lái)掌握所有方法的執(zhí)行耗時(shí) objc_msgSend源碼 https://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-723/runtime/Messengers.subproj/
      • fackbook開(kāi)源了fishhook的代碼https://github.com/facebook/fishhook 其大致思路為：通過(guò)重新綁定符號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)c方法的hook。dyld是通過(guò)更新Mach-O二進(jìn)制的_DATA segment特定的部分中的指針來(lái)綁定lazy和non-lazy符號(hào)，通過(guò)確認(rèn)傳遞給rebind_symbol里每個(gè)符號(hào)更新的位置，就可以找出替換來(lái)重新綁定這些符號(hào)。
  • 在不影響用戶體驗(yàn)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(yè)視圖
  • NSUserDefaults實(shí)際上是在Library文件夾下會(huì)生產(chǎn)一個(gè)plist文件，如果文件太大的話一次能讀取到內(nèi)存中可能很耗時(shí)，這個(gè)影響需要評(píng)估，如果耗時(shí)很大的話需要拆分(需考慮老版本覆蓋安裝兼容問(wèn)題)
  • 每次用NSLog方式打印會(huì)隱式的創(chuàng)建一個(gè)Calendar，因此需要?jiǎng)h減啟動(dòng)時(shí)各業(yè)務(wù)方打的log，或者僅僅針對(duì)內(nèi)測(cè)版輸出log
  • 梳理應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)發(fā)送的所有網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，是否可以統(tǒng)一在異步線程請(qǐng)求

二、安裝包瘦身

1、安裝包(IPA)主要由可執(zhí)行文件、資源組成

2、 可執(zhí)行文件瘦身

2.1 編譯器優(yōu)化

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

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

2.2利用AppCode

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

2. 3編寫(xiě)LLVM插件檢測(cè)出重復(fù)代碼、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.png
2.5 可借助第三方工具解析LinkMap文件: https://github.com/huanxsd/LinkMap

三、卡頓問(wèn)題

3.1、CPU 和GPU

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

    對(duì)象的創(chuàng)建和銷(xiāo)毀、對(duì)象屬性的調(diào)整、布局計(jì)算、文本的計(jì)算和排版、圖片的格式轉(zhuǎn)換和解碼、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，有前幀緩存、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(jí)的對(duì)象，比如用不到事件處理的地方，可以考慮使用CALayer取代UIView
  • 不要頻繁地調(diào)用UIView的相關(guān)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(jì)算好布局，在有需要時(shí)一次性調(diào)整對(duì)應(yīng)的屬性，不要多次修改屬性
  • Autolayout會(huì)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(shí)間內(nèi)大量圖片的顯示，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4096x4096，一旦超過(guò)這個(gè)尺寸，就會(huì)占用CPU資源進(jìn)行處理，所以紋理盡量不要超過(guò)這個(gè)尺寸
  • 盡量減少視圖數(shù)量和層次
  • 減少透明的視圖(alpha<1)，不透明的就設(shè)置opaque為YES
  • 盡量把耗時(shí)的操作放到子線程
    • 文本處理(尺寸計(jì)算、繪制) p
    • 圖片處理(解碼、繪制)

3.3、離屏渲染

  • 盡量避免出現(xiàn)離屏渲染
  • 在OpenGL中，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，在當(dāng)前屏幕緩沖區(qū)以外新開(kāi)辟一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行渲染操作
  • 離屏渲染消耗性能的原因
  • 需要?jiǎng)?chuàng)建新的緩沖區(qū)
  • 離屏渲染的整個(gè)過(guò)程，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，將離屏緩沖區(qū)的渲染結(jié)果顯示到屏幕上，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(huì)觸發(fā)離屏渲染?
  • 光柵化，layer.shouldRasterize = YES
  • 遮罩，layer.mask
  • 圓角，同時(shí)設(shè)置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0（考慮通過(guò)CoreGraphics繪制裁剪圓角，或者叫UI提供圓角圖片）
  • 陰影，layer.shadowXXX (如果設(shè)置了layer.shadowPath就不會(huì)產(chǎn)生離屏渲染)

內(nèi)存泄露

一、查找泄漏點(diǎn) (兩種工具)

?

  • 1 > Analyze

    - 學(xué) 名:  靜態(tài)分析工具- 查 找:  可以通過(guò) Product ->Analyze 菜單項(xiàng)啟動(dòng)- 快捷鍵:  CMD+shift +b.- Analyze主要分析以下四種問(wèn)題:
  1) 邏輯錯(cuò)誤：訪問(wèn)空指針或未初始化的變量等；
  2) 內(nèi)存管理錯(cuò)誤：如內(nèi)存泄漏等；
  3) 聲明錯(cuò)誤：從未使用過(guò)的變量；
  4) Api調(diào)用錯(cuò)誤：未包含使用的庫(kù)和框架。

  • 2 >Instruments

    - 學(xué) 名:   動(dòng)態(tài)分析工具- 查 找:   Product ->Profile 菜單項(xiàng)啟動(dòng)- 快捷鍵:  CMD + i.
簡(jiǎn) 介:它有很多跟蹤模塊可以動(dòng)態(tài)分析和跟蹤內(nèi)存, CPU 和文件系統(tǒng).

四、耗電優(yōu)化

  • 盡可能降低CPU、GPU功耗

  • 少用定時(shí)器

  • 優(yōu)化I/O操作

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

  • 讀寫(xiě)大量重要數(shù)據(jù)時(shí)，考慮用dispatch_io，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(huì)優(yōu)化磁盤(pán)訪問(wèn)

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

  • 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

    • 減少、壓縮網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)
    • 如果多次請(qǐng)求的結(jié)果是相同的，盡量使用緩存
    • 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
    • 網(wǎng)絡(luò)不可用時(shí)，不要嘗試執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求
    • 讓用戶可以取消長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或者速度很慢的網(wǎng)絡(luò)操作，設(shè)置合適的超時(shí)時(shí)間
    • 批量傳輸，比如，下載視頻流時(shí)，不要傳輸很小的數(shù)據(jù)包，直接下載整個(gè)文件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(yōu)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(huì)自動(dòng)讓定位硬件斷電
    • 如果不是導(dǎo)航應(yīng)用，盡量不要實(shí)時(shí)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，比如盡量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
    • 需要后臺(tái)定位時(shí)，盡量設(shè)置pausesLocationUpdatesAutomatically為YES，如果用戶不太可能移動(dòng)的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)暫停位置更新
    • 盡量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，優(yōu)先考慮startMonitoringForRegion:
  • 用戶移動(dòng)、搖晃、傾斜設(shè)備時(shí)，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作(motion)事件，這些事件由加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)等硬件檢測(cè)。在不需要檢測(cè)的場(chǎng)合，應(yīng)該及時(shí)關(guān)閉這些硬件

五、參考資料

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

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

dyld簡(jiǎn)介和分析：http://m.itdecent.cn/p/be413358cd45

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

runtime源碼分析：http://m.itdecent.cn/p/3019605a4fc9

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

開(kāi)源項(xiàng)目fishhook: https://github.com/facebook/fishhook

開(kāi)源項(xiàng)目LSUR: https://github.com/tinymind/LSUnusedResources

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

開(kāi)源項(xiàng)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(dòng)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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