iOS 包体缩小，包体瘦身 2.0

前言

随着APP的业务迭代，需求累积的越来越多，APP内引入的库或是各种业务功能代码也累积的越来越多，APP的包体不可避免的增大。包体太大对于APP的推广，用户的下载使用意愿都会有一定的影响，所以说包体瘦身是项目中无可避免的一项性能优化。

首要工作：建立监管体系

包体瘦身，并不是一个单纯的技术项，或者说并不是一个单次的性能优化需求，包体瘦身应该是一个长期的固定的工作内容，在进行实际的瘦身前，首先应该实现一个对当前APP大小的完善的监控体系，可以按照各个业务模块、资源等方式，把整体的大小详细的记录下来，并且应该有一个长期的监管体系。

实现监管只要依赖对打包时生成的link map 文件。link map 是编译链接时可以生成的一个txt文件，它生成的目的就是帮助程序员分析包体大小。link map 记录了每个方法在当前的二进制架构下占据的空间。通过分析link map,我们可以了解每个类甚至每个方法占据了多少安装包空间。此外，link map 还可以分析引进的第三方库的代码空间占比，作为一个性能考察点。

Link map File: 我们编写的源码需要经过编译、链接，最终生成一个可执行文件。在编译阶段，每个类会生成对应的.o文件（目标文件）。在链接阶段，会把.o文件和动态库链接在一起。Link Map File就是这样一个记录链接相关信息的纯文本文件，里面记录了可执行文件的路径、CPU架构、目标文件、符号等信息。

在Symbols部分，我们可以把类编号相同的size加起来，算出每个类或库占用的大小。在Object files部分根据类的编号可以查出对应的类。分析的结果对App安装包瘦身会有一些帮助。github上有很多实现了这样功能的开源工具，实现原理很简单，如有需要可自行查找。

监管体系的目标是把包体大小可视化，把各个业务占用的大小和占比用图标的方式展示出来，并且每次业务库发版的时候都加上代码增量的提醒，主工程集成打包的时候同样提示整个APP的代码增量提醒。此外，不断的查看比对工程构建出来的ipa包，也是一个重要且有必要的监控步骤，通过iOS_Images_Extractor来查看Assets.car，通过MachOView可以查看编译后的mach-o可执行文件。

包体优化： 瘦身方案

当有了监控体系后，我们对自己APP的大小就有大致概况的了解。此时就进入到瘦身这一步了。这一步网上的各个资料相当的多，这里总结一些常用的方案。

总的来说，优化的方向主要有四个，资源的优化，Xcode配置项，Mach-o文件的优化以及业务层面的原生功能下线

资源优化

主要是图片资源和代码源文件。

图片资源主要优化方向是：

• 图片压缩

  • 使用更小的图片格式。常见的各种小Icon,尤其需要多种颜色的图片采用 iconfont；webp也可以作为动图使用

  • 对PNG无损压缩，对于包体优化机会是没意义的。因为Xcode在打包时会先把PNG图片解压成Bitmap，然后自行进行图片压缩处理，所以图片压缩 只能采用有损压缩的方式，对图片的源文件进行处理。例如头条分享的方式：RGB with palette

• 图片云端下载

  • On Demand Resource

• 无用图片删除，重复图片筛选

  • 使用 https://github.com/tinymind/LSUnusedResources 查找无用图片

• Pods资源管理

  • 业务Pods库中的资源不用resources_bundle的形式引入到主工程，而是直接用resources方式集成，因为APPLE 在构建 Assets.car时有优化处理（比如：将若干张小图片自动合并为一张 Packed Image）

  • 错误的使用cocoapods会带来的图片重复合并问题，简单来说就是Pod库中的图片资源既被当做的了零散的PNG资源在主工程中，又被打进了Assets.car的压缩包中，这样同一份文件就被引入了两份。这个问题最彻底的解决方案是通过解压IPA以及包内的Assets.car，通过工具对得到的所有资源图做对比排查。
    正确的podspec举例：s.resources = "Pods/Resources/xxx.xcassets"

    使用 https://github.com/devcxm/iOS-Images-Extractor 来解压.car 压缩包

无用代码清理

无用代码一般是指 无用类 和 无用方法。业务迭代过程中，难免会有业务下线的情况，虽然可以从业务层面即使下架，但是代码层面的查找更详细，精确。

MachO文件中的__DATA段中有 objc_classrefs 和 objc_selrefs段，分别近似于“被使用的类的集合”和“被使用的方法的集合”,同时也含有所有的类和方法的集合，通过取差集的方式可以筛选出未被使用的类和方法。

重复代码

重复代码是指功能类似的甚至是直接COPY的代码，项目中的工具类往往是重灾区。重复代码最好使用第三方工具来排查，例如 PMD

Xcode 配置项

Xcode 有一些的配置项能够带来非常明显的收益，不过需要结合项目的实际情况，不能盲目使用。

• LTO，即Link Time Optimization

  苹果在2016年的WWDC What’s new in LLVM中详细介绍了这一功能。

  LTO 带来的优化有：
  （1）将一些函数內联化
  （2）去除了一些无用代码
  （3）对程序有全局的优化作用

  LTO 的缺点：
  会降低编译链接的速度，因此只建议在打正式包时开启；
  开启了LTO之后，link map的可读性明显降低，多出了很多数字开头的“类”（LTO的全局优化导致的），导致我们还经常需要手动关闭LTO打包来阅读link map。

• Compress PNG Files (COMPRESS_PNG_FILES)

• Optimization (ASSETCATALOG_COMPILER_OPTIMIZATION) 设置为space

• Optimization Level, Release 环境设置为： Fastest, Smallest[-Os]，这个是Xcode默认的设置，这里可以设置为Oz(Smallest,Aggressive Size Optimizations[-Oz])

  Oz 是 Xcode 11 新增的编译优化选项。WWDC 2019 《What's New in Clang and LLVM》[3] 中对 Oz 有过介绍。Oz 的核心原理是对重复的连续机器指令外联成函数进行复用，和“内联函数”的原理正好相反。因此，开启 Oz，能减小二进制的大小，但同时理论上会带来执行效率的额外消耗。对性能（CPU）敏感的代码使用需要评估。

  苹果给的参考数据是 4.5% 的包体积收益。

• EXPORTED_SYMBOLS_FILE.

  Xcode Build Settings 中的 EXPORTED_SYMBOLS_FILE 配置，控制着 Mach-O 中 __LINKEDIT 段中 Export Info 的信息。动态链接器 dyld 在做符号绑定时，会读取被绑定的动态库或可执行文件的 Export Info 信息，得到一个符号对应的实际调用地址。如果正在被绑定的符号，在目标动态库的 Export Info 中缺失，dyld 则会抛出异常，表现为 App 崩溃。

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

  注意：Enable C++ Excptions和Enable Objective-C Exceptions是指项目支持对错误的异常处理，比如try catch、throw之类的；所以如果项目中使用的有类似的异常处理的，这个关闭了之后会报错（Cannot use '@try' with Objective-C exceptions disabled）。包括宏定义中使用的有try{}、@finally{}之类的，比如@strongify等，如果关闭了最后打包的时候也会报错。

  -fno-exceptions的意思是禁用异常机制，参考gcc，同样，当项目中有try thorw的时候，就不要设置这个选项为NO

• Build Settings -> Architectures，Release下设置为arm64。去除32位。

• Build Settings -> Generate Debug Symbols设置为NO。关闭生成调试符号，关闭后无法生成DSYM，不建议关闭。

MACH-O 处理

1、二进制段压缩

Mach-O 文件占据了 Install Size 中很大一部分比例，但并不是文件中的每个段/节在程序启动的第一时间都要被用到。可以在构建过程中将 Mach-O 文件中的这部分段/节压缩，然后只要在这些段被使用到之前将其解压到内存中，就能达到了减少包大小的效果，同时也能保证程序正常运行。由于苹果的一些限制，我们目前只压缩了 __TEXT,__gcc_except_tab 与 __TEXT,__objc_methtype两个节，然后在 _dyld_register_func_for_add_image 的回调中对它进行解压。该方案累计优化了 3.5 MB Install Size。

2、__TEXT 段代码迁移

安装包经过压缩后的 Download Size 若超过 200 MB，在蜂窝网络下载 App 就会受到限制，这对新增会有较大影响。在 2020 年下半年，我们探索实践了 __TEXT 段迁移技术：在链接阶段使用 -rename_section 选项将 __TEXT,__text 迁移到 __BD_TEXT,__text，减少苹果对可执行文件的加密范围，提升可执行文件的压缩效率，从而减少 Download Size。

使用该方案我们最终减少了 60 MB 的 Download Size 以及 2 MB 的 Install Size。详细的原理可以参考：《今日头条优化实践：iOS 包大小二进制优化，一行代码减少 60 MB 下载大小》

业务层面的原生功能下线

推进产品进行低收益需求下线

APP随着多个版本的迭代，可能有很多冗余需求，低收益甚至是零收益的需求隐藏在APP内，可以推动产品，也可以内部代码审查，去寻找代码量大但是可下线的需求。

动态化

把代码文件当做资源放到云端，在APP启动的合适时机去判断是否需要下载，可以使用一些动态化的语言来实现这个功能。不过有一些功能会要求在本地存放一些兜底文件，如果说兜底文件的大小本身过大的话，动态化在包体瘦身方面的作用就是负的了。是否要采用动态化实现某些功能，还是需要具体问题具体分析。

参考
https://www.infoq.cn/article/XUJL32hTDKYqAKz0hkMM
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MzYzMjE0MQ==&mid=2247484366&idx=1&sn=5a2d0e981c733e9eaec274b835600e67&chksm=e9d0c82cdea7413ada372bb936541c2a49de664b38daa6137c179ab6177231fa8b00ddf9acbc&scene=21#wechat_redirect