iOS 性能优化那些繁杂琐碎的事儿

Posted 2022-03-09 程序员大咖

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简介

这篇文章文章主要介绍ios性能优化方面的信息，主要从四个方面进行：应用启动时间；页面刷新滚动流畅度；耗电量；安装包的大小

• 应用启动时间

• 页面刷新滚动流畅度

• 耗电量

• 安装包的大小

1. 应用启动时间

这里的应用启动时间指，应用启动到显示第一个页面展示时的时间。

应用启动有冷启动和热启动，热启动是指应用在后台活着，然后再启动应用。这里只谈冷启动。

启动时间在小于400ms是最佳的，因为从点击图标到显示Launch Screen，到Launch Screen消失这段时间是400ms。启动时间不可以大于20s，否则会被系统杀掉。

先来看看Xcode9新加的神器，通过添加环境变量可以打印出APP的启动时间分析（Edit scheme -> Run -> Arguments），DYLD_PRINT_STATISTICS设置为1，如果查看更详细的信息可以DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1。

然后启动应用，即可查看到以下信息

Total pre-main time: 588.23 milliseconds (100.0%)
         dylib loading time: 264.36 milliseconds (44.9%)
        rebase/binding time:  56.19 milliseconds (9.5%)
            ObjC setup time:  49.84 milliseconds (8.4%)
           initializer time: 217.71 milliseconds (37.0%)
           slowest intializers :
             libSystem.B.dylib :   9.18 milliseconds (1.5%)
    libMainThreadChecker.dylib :  36.42 milliseconds (6.1%)
          libglInterpose.dylib :  82.35 milliseconds (14.0%)
         libMTLInterpose.dylib :  32.51 milliseconds (5.5%)
                         MeeYi :  24.89 milliseconds (4.2%)

可以看到，在执行main函数前，应用准备了执行了4个流程：dylib loading、rebase/binding、ObjC setup、initializer，下面我们将好好分析这几个流程。

• load dylibs：加载动态库，包括系统的、自己添加的（第三方的），递归一层一层加载所依赖的库。

• Rebase&Bind：修复指针，mach-o内部的存储逻辑是，信息的存储地址是虚拟内存，不是直接对应物理内存；每一次应用启动的时候，内存的开始地址又是随机的，因此需要对接虚拟内存和物理内存地址。为了安全，防止黑客攻击。

• Objc：注册类信息到全局Table中

• Initializers：初始化部分，+load方法初始化，C/C++静态初始化对象和标记__attribute__(constructor)的方法

• Main() ：执行main函数，执行APPDelegate的方法

• 加载Window+加载RootViewController+初始化操作：主要在didFinishLaunchingWithOptions执行操作，比如初始化第三方库，初始化基础信息，加载RootViewController等

在了解了应用启动流程后，那对应用启动优化的工作就细分到了对每个流程的优化上。

1.1 main()函数之前：

1.1.1 dylibs：加载动态库

启动的第一步是加载动态库，加载系统的动态库是很快的，因为可以缓存，而加载内嵌的动态库速度较慢。

所以，提高这一步的效率的关键是：减少动态库的数量。合并动态库。

比如公司内部由私有Pod建立了如下动态库：XXTableView, XXHUD, XXLabel，强烈建议合并成一个XXUIKit来提高加载速度。

1.1.2 Rebase & Bind & Objective C Runtime

Rebase和Bind都是为了解决指针引用的问题。对于Objective C开发来说，主要的时间消耗在Class/Method的符号加载上，所以常见的优化方案是：

1）减少__DATA段中的指针数量。

2)合并Category和功能类似的类。比如：UIView+Frame,UIView+AutoLayout…合并为一个

删除无用的方法和类。

3）多用Swift Structs，因为Swfit Structs是静态分发的。

1.1.3 Initializers

通常，我们会在+load方法中进行method-swizzling，但这会影响应用启动的时间。

1）用initialize替代load。不少同学喜欢用method-swizzling来实现AOP去做日志统计等内容，强烈建议改为在initialize进行初始化。

2）减少atribute((constructor))的使用，而是在第一次访问的时候才用dispatch_once等方式初始化。

3）不要创建线程

4）使用Swfit重写代码。

1.2 main()函数之后：

优化的核心思想：能延迟初始化的尽量延迟初始化，不能延迟初始化的尽量放到后台初始化。

我们首先来分析下，从main函数开始执行，到你的第一个界面显示，这期间一般会做哪些事情。

• 执行AppDelegate的代理方法，主要是didFinishLaunchingWithOptions，applicationDidBecomeActive，

• 初始化第三方skd

• 初始化Window，初始化基础的ViewController

• 获取数据(Local DB／Network)，展示给用户。

在这个过程中我们可以借助工具来进行检测

• 知道这个过程后，可以借助Time Profiler工具查找具体的耗时模块，几点要注意：

  • 分析启动时间，一般只关心主线程

  •  选择Hide System Libraries和Invert Call Tree，这样我们能专注于自己的代码

  •  右侧可以看到详细的调用堆栈信息

• 另外，也可以借用C语言函数查看模块运行时间：

CFTimeInterval startTime = CACurrentMediaTime();
//执行方法
CFTimeInterval endTime = CACurrentMediaTime();

当检测出耗时的模块时，就可以按照优化的核心思想来进行处理了。即：

能延迟初始化的尽量延迟初始化，不能延迟初始化的尽量放到后台初始化。

2. 页面刷新滚动流畅度

在优化流程度前需要先了解下iOS页面的成像过程。

2.1 CPU（Central Processing Unit，中央处理器）:

对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制（Core Graphics）

2.2 GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）：

纹理的渲染

2.3 成像过程：

CPU计算信息，GPU渲染信息到帧缓存区（iOS是双缓存机制，有前帧缓存、后帧缓存），视频控制器从帧缓存中读取信息显示到屏幕上。

2.4 造成卡顿的原因：

按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号，VSync信号来的时候就需要从帧缓存区中取缓存显示到屏幕上，如果每次VSync信号来的时候CPU和GPU没有处理好信息渲染到缓存区，那么就会从缓存中拿之前缓存的显示，就造成了丢帧，丢帧多了就会造成卡顿。

2.5 检测卡顿

平时所说的“卡顿”主要是因为在主线程执行了比较耗时的操作，这里检测的有两个方案：

• Instruments中的coreAnimation工具，查看刷帧率，最理想最高的是60fps

• 可以添加Observer到主线程RunLoop中，通过监听RunLoop状态切换的耗时，以达到监控卡顿的目的
  这个可以借助第三方框架（github上很多），如：LXDAppFluecyMonitor、JPFPSStatus

2.6 解决卡顿

尽可能减少CPU、GPU资源消耗

2.6.1 优化

• 优化CPU

  • 尽量用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer取代UIView

  • 不要频繁地调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改

• • 尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整对应的属性，不要多次修改属性

  • Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源

• • 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致

  • 控制一下线程的最大并发数量

  • 尽量把耗时的操作放到子线程：如文本处理（尺寸计算、绘制）；图片处理（解码、绘制）

• 优化GPU

  • 尽量避免短时间内大量图片的显示，尽可能将多张图片合成一张进行显示

  • 尽量减少视图数量和层次

• • 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES

  • 尽量避免出现离屏渲染

• 避免离屏渲染

在OpenGL中，GPU有2种渲染方式：

• • On-Screen Rendering：当前屏幕渲染，在当前用于显示的屏幕缓冲区进行渲染操作；

  • Off-Screen Rendering：离屏渲染，在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作

  • 离屏渲染消耗性能的原因

  • 需要创建新的缓冲区

  • 离屏渲染的整个过程，需要多次切换上下文环境，先是从当前屏幕（On-Screen）切换到离屏（Off-Screen）；等到离屏渲染结束以后，将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上，又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕

  • 会造成离屏渲染的有：

  • 光栅化，layer.shouldRasterize = YES

  • 遮罩，layer.mask

  • 圆角，同时设置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于（考虑通过CoreGraphics绘制裁剪圆角，或者叫美工提供圆角图片）

  • 阴影，layer.shadowXXX，如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

3. 耗电量

3.1 应用耗电的主要来源有：

• CPU处理，Processing

• 网络，Networking

• 定位，Location

• 图像，Graphics

3.2 耗电优化：

• 尽可能降低CPU、GPU功耗

• 少用定时器

• 优化I/O操作

  • 尽量不要频繁写入小数据，最好批量一次性写入

• • 读写大量重要数据时，考虑用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。用dispatch_io系统会优化磁盘访问

• • 数据量比较大的，建议使用数据库（比如SQLite、CoreData）

• 网络优化

  • 减少、压缩网络数据

• • 如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存

• • 使用断点续传，否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容

• • 网络不可用时，不要尝试执行网络请求

• • 让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作，设置合适的超时时间

• • 批量传输，比如，下载视频流时，不要传输很小的数据包，直接下载整个文件或者一大块一大块地下载。如果下载广告，一次性多下载一些，然后再慢慢展示。如果下载电子邮件，一次下载多封，不要一封一封地下载

• 定位优化

  • 如果只是需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，会自动让定位硬件断电

• • 如果不是导航应用，尽量不要实时更新位置，定位完毕就关掉定位服务

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

• • 需要后台定位时，尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新

• • 尽量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑startMonitoringForRegion:

• 硬件检测优化

  • 用户移动、摇晃、倾斜设备时，会产生动作(motion)事件，这些事件由加速度计、陀螺仪、磁力计等硬件检测。在不需要检测的场合，应该及时关闭这些硬件

4. 安装包瘦身

安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成，因此对于iOS安装包的瘦身也将从这两个方面进行

4.1 资源（图片、音频、视频等）

• 采取无损压缩

• 去除没有用到的资源

4.2 可执行文件瘦身

• 编译器优化

  • Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default设置为YES

• • 去掉异常支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions设置为NO， Other C Flags添加-fno-exceptions

• 利用AppCode（www.jetbrains.com/objc/）检测未使用的代码：菜单栏 -> Code -> Inspect Code

• 编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码

• 生成LinkMap文件，可以查看可执行文件的具体组成，哪些文件偏大

  • 可借助第三方工具解析LinkMap文件：github.com/huanxsd/Lin…

4.3 bitcode

xcode7之后多了这样的一个设置，默认是打开的。打开bitcode设置后，编译出来的包不是最终的二进制包而是bitcode中间码，Apple会根据编译器、应用设备来优化bitcode来给你最终最最优化的二进制应用包。这样避免了苹果更新了编译器或硬件设备时再提交app包到appstore的问题。同时也享受到了编译器改进带来的好处。

但是有个坑的地方，有些第三方库并不支持bitcode，如果要使用对应的第三方库就得关闭这个bitcode。由于时间太久，已经忘了当时是哪些第三方库不支持了，不知道现在有没有支持。

5. 其他：

• Facebook 和 Pinterest 维护的 ASDK 可对视图的渲染进行优化，具体可参考这篇博客

• 网络请求优化：

  • 网络请求数据缓存：针对于时效性比较长的可以做缓存，在请求的时候在有效期内直接获取此信息

  • 网络请求次数优化：请求开始、取消、回调之前做限制-------AOP面向切片编程

青山不改，绿水长流，感谢大家支持，希望这篇文章能帮助到你！！

转自：掘金-会飞的金鱼

链接：https://juejin.cn/post/7056447904189251598

-End-

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