iOS性能优化

jianshu· 2019-07-19
本文来自 Rathen ,作者 jianshu

面试中常常问道性能优化的问题,其中有几个主要的

  • 你在项目中是怎么优化内存的?

  • 优化你是从哪几方面着手?

  • 列表卡顿的原因可能有哪些?你平时是怎么优化的?

  • 遇到tableView卡顿嘛?会造成卡顿的原因大致有哪些?

CPU和GPU

在屏幕成像的过程中,CPU和GPU起着至关重要的作用

  • 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)

  • GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)

  • 纹理的渲染


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  • 在iOS中是双缓冲机制,有前帧缓存、后帧缓存


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卡顿解决的主要思路
  • 尽可能减少CPU、GPU资源消耗

  • 按照60FPS的刷帧率,每隔16ms就会有一次VSync信号

  • 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

  • 文本处理(尺寸计算、绘制)

  • 图片处理(解码、绘制)

  • 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

  • GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096,一旦超过这个尺寸,就会占用CPU资源进行处理,所以纹理尽量不要超过这个尺寸

  • 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

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
    #######哪些操作会触发离屏渲染?

  • 光栅化,layer.shouldRasterize = YES

  • 遮罩,layer.mask

  • 圆角,同时设置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0

  • 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

卡顿检测

  • 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

  • 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

耗电的主要来源

  • CPU处理,Processing

  • 网络,Networking

  • 定位,Location

  • 图像,Graphics

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

APP的启动

  • APP的启动可以分为2种

  • 冷启动(Cold Launch):从零开始启动APP

  • 热启动(Warm Launch):APP已经在内存中,在后台存活着,再次点击图标启动APP

APP启动时间的优化,主要是针对冷启动进行优化
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
如果需要更详细的信息,那就将DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1

  • APP的冷启动可以概括为3大阶段

  • dyld

  • runtime

  • main


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APP的启动 - dyld

dyld(dynamic link editor),Apple的动态链接器,可以用来装载Mach-O文件(可执行文件、动态库等)

  • 启动APP时,dyld所做的事情有

  • 装载APP的可执行文件,同时会递归加载所有依赖的动态库

  • 当dyld把可执行文件、动态库都装载完毕后,会通知Runtime进行下一步的处理

APP的启动 - runtime
  • 启动APP时,runtime所做的事情有

  • 调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理

  • 在load_images中调用call_load_methods,调用所有Class和Category的+load方法

  • 进行各种objc结构的初始化(注册Objc类 、初始化类对象等等)

  • 调用C++静态初始化器和attribute((constructor))修饰的函数

  • 到此为止,可执行文件和动态库中所有的符号(Class,Protocol,Selector,IMP,…)都已经按格式成功加载到内存中,被runtime 所管理

总结一下
  • APP的启动由dyld主导,将可执行文件加载到内存,顺便加载所有依赖的动态库

  • 并由runtime负责加载成objc定义的结构

  • 所有初始化工作结束后,dyld就会调用main函数

  • 接下来就是UIApplicationMain函数,AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

APP的启动优化
  • 按照不同的阶段

  • dyld

  • 减少动态库、合并一些动态库(定期清理不必要的动态库)

  • 减少Objc类、分类的数量、减少Selector数量(定期清理不必要的类、分类)

  • 减少C++虚函数数量

  • Swift尽量使用struct

  • runtime

  • 用+initialize方法和dispatch_once取代所有的attribute((constructor))、C++静态构造器、ObjC的+load

  • main

  • 在不影响用户体验的前提下,尽可能将一些操作延迟,不要全部都放在finishLaunching方法中

  • 按需加载

安装包瘦身

  • 安装包(IPA)主要由可执行文件、资源组成

  • 资源(图片、音频、视频等)

  • 采取无损压缩

  • 去除没有用到的资源: https://github.com/tinymind/LSUnusedResources

  • 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(https://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

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