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iOS性能优化篇

2018-09-10 16:28 编辑: 游星啊 分类:iOS开发 来源:slimsallen

好的app应该有好的性能流畅度,本篇文章就大概讲一下ios性能优化。

先来谈谈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)就是机器的“大脑”,也是布局谋略、发号施令、控制行动的“总司令官”。

  • CPU的结构主要包括运算器(ALU, Arithmetic and Logic Unit)、控制单元(CU, Control Unit)、寄存器(Register)、高速缓存器(Cache)和它们之间通 讯的数据、控制及状态的总线。

  • GPU全称为Graphics Processing Unit,中文为图形处理器,就如它的名字一样,GPU最初是用在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上运行绘图运算工作的微处理器。

  • 为什么GPU特别擅长处理图像数据呢?这是因为图像上的每一个像素点都有被处理的需要,而且每个像素点处理的过程和方式都十分相似,也就成了GPU的天然温床。

在iOS中是双缓冲机制,有前帧缓存、后帧缓存,即GPU会预先渲染好一帧放入一个缓冲区内(前帧缓存),让视频控制器读取,当下一帧渲染好后,GPU会直接把视频控制器的指针指向第二个缓冲器(后帧缓存)。当你视频控制器已经读完一帧,准备读下一帧的时候,GPU会等待显示器的VSync信号发出后,前帧缓存和后帧缓存会瞬间切换,后帧缓存会变成新的前帧缓存,同时旧的前帧缓存会变成新的后帧缓存。

屏幕成像原理

卡顿产生的原因

在Sync信号到来后,系统图形服务会通过CADisplayLink等机制通知App,App主线程开始在CPU中计算显示内容,比如视图的创建,布局计算,图片解码,文本绘制等。随后CPU会将计算好的内容提交到GPU去,由GPU进行交换,合成,渲染。随后GPU会把渲染结果提交到帧缓冲区,等待下一次VSync信号(垂直同步信号)到来时显示到屏幕上。由于垂直同步机制,如果在一个VSync时间内,CPU或者GPU没有完成内容提交,则那一帧就会被丢弃,等待下一次机会再显示,而这时显示屏因为没有新的刷新,会保留之前的内容不变。这就造成了卡顿。

  • 按照60FPS的刷帧率,每隔16ms就会有一次VSync信号

卡顿优化 -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

卡顿优化 -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

离屏渲染

  • 在OpenGL中,GPU有2种渲染方式

1.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

2.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

1.需要创建新的缓冲区

2.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?

1.光栅化,layer.shouldRasterize = YES

2.遮罩,layer.mask

3.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

4.阴影,layer.shadowXXX

如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

耗电优化

耗电的主要来源?

  • CPU处理,Processing

  • 网络,Networking

  • 定位,Location

  • 图像,Graphics

1. 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:

APP启动优化

先来看app启动流程

APP的启动可以分为2种

1、冷启动(Cold Launch):从零开始启动APP

2、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)

1、DYLD_PRINT_STATISTICS设置为1

2、如果需要更详细的信息,那就将DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1

APP的冷启动概括为三大阶段

  • dyld,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

1.装载APP的可执行文件,同时会递归加载所有依赖的动态库

2.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

  • runtime

启动APP时,runtime所做的事情有

1.调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理

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

3.进行各种objc结构的初始化(注册Objc类 、初始化类对象等等)

4.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

  • main

1.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

2.并由runtime负责加载成objc定义的结构

3.所有初始化工作结束后,dyld就会调用main函数

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

优化方案

一、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

二、runtime

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

三、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

后面会分享自己的优化过程

Follow: https://github.com/sallenhandong

Source: https://slimsallen.com/#/detail/iosperformance.md

作者:slimsallen

链接:https://juejin.im/post/5b7a9c466fb9a019eb43b0d5

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