iOS卡顿优化

CPU，GPU

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

屏幕成像原理

CPU计算-->GPU渲染-->帧缓存-->视频控制器 --> 屏幕

在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存

[图片上传失败...(image-252a7c-1677419325833)]

卡顿产生原因

CPU、GPU处理一帧画面需要的时间太长，垂直同步信号到来的时候没有内容可以显示

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

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
  • 文本处理（尺寸计算、绘制）
  • 图片处理（解码、绘制）

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
• 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

1、PFS计算

创建一个CADisplayLink

_link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:[XZWeakProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(tick:)];
[_link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];

计算

- (void)tick:(CADisplayLink *)link {
    if (_lastTime == 0) {
        _lastTime = link.timestamp;
        return;
    }

    _count++;
    NSTimeInterval delta = link.timestamp - _lastTime;
    if (delta < 1) return;
    _lastTime = link.timestamp;
    float fps = _count / delta;
    _count = 0;
}

link.timestamp是记录帧当前时间。这里是统计每秒帧数，肉眼可以看到变化
link.duration是每帧时间，1/link.duration是实时帧率。肉眼不容易发现变化

2、RunLoop

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

通过子线程监测主线程的RunLoop，判断两个状态（kCFRunLoopBeforeSources 和 kCFRunLoopAfterWaiting）之间的耗时是否达到一定阈值

import UIKit

class XZBlockMonitor: NSObject {
    
    static let share = XZBlockMonitor.init()
    
    fileprivate var semaphore: DispatchSemaphore!
    fileprivate var timeoutCount: Int!
    fileprivate var activity: CFRunLoopActivity!
    
    private override init() {
        super.init()
    }

    
    public func start(){
        //监控两个状态
        registerObserver()
        
        //启动监控
        startMonitor()
    }
    
    private func registerObserver(){
        let controllerPointer = Unmanaged<XZBlockMonitor>.passUnretained(self).toOpaque()
        var context: CFRunLoopObserverContext = CFRunLoopObserverContext(version: 0, info: controllerPointer, retain: nil, release: nil, copyDescription: nil)
        let observer: CFRunLoopObserver = CFRunLoopObserverCreate(nil, CFRunLoopActivity.allActivities.rawValue, true, 0, { (observer, activity, info) in
            
            guard info != nil else{
                return
            }
            
            let monitor: XZBlockMonitor = Unmanaged<XZBlockMonitor>.fromOpaque(info!).takeUnretainedValue()
            monitor.activity = activity
            let sem: DispatchSemaphore = monitor.semaphore
            sem.signal()
            
        }, &context)
        
        CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, CFRunLoopMode.commonModes)
    }
    
    private func  startMonitor(){
        //创建信号
        semaphore = DispatchSemaphore(value: 0)
        //在子线程监控时长
        DispatchQueue.global().async {
            while(true){
                // 超时时间是 1 秒，没有等到信号量，st 就不等于 0， RunLoop 所有的任务
                let st = self.semaphore.wait(timeout: DispatchTime.now()+1.0)
                if st != DispatchTimeoutResult.success {
                    //监听两种状态kCFRunLoopBeforeSources 、kCFRunLoopAfterWaiting，
                    if self.activity == CFRunLoopActivity.beforeSources || self.activity == CFRunLoopActivity.afterWaiting {
                        
                        self.timeoutCount += 1
                        
                        if self.timeoutCount < 2 {
                            print("timeOutCount = \(self.timeoutCount)")
                            continue
                        }
                        // 一秒左右的衡量尺度 很大可能性连续来 避免大规模打印!
                        print("检测到超过两次连续卡顿")
                    }
                }
                self.timeoutCount = 0
            }
        }
    }
}

三方库

Swift

• ANREye，其主要思路是：创建子线程进行循环监测，每次检测时设置标记置为true，然后派发任务到主线程，标记置为false，接着子线程睡眠超过阈值时，判断标记是否为false，如果没有，说明主线程发生了卡顿

OC

• 微信matrix
• 滴滴DoraemonKit