iOS开发(14)性能优化

一、CPU和GPU优化

1、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

2、屏幕成像原理

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3、卡顿产生的原因

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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

4、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）

5、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

6、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

7、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

二、耗电优化

1、耗电的主要来源

• CPU处理，Processing
• 网络，Networking
• 定位，Location

• 图像，Graphics

  
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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

三、启动优化

1、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

2、APP的冷启动可以概括为3大阶段
dyld
runtime
main

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3、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）

4、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

• 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

5、APP的启动 - main

• 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

6、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

四、安装包优化

1、安装包瘦身
a) 安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成
b) 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

c) 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

2、LinkMap

• 生成LinkMap文件，可以查看可执行文件的具体组成

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

面试题

1、你在项目中是怎么优化内存的？

2、优化你是从哪几方面着手？

3、列表卡顿的原因可能有哪些？你平时是怎么优化的？

4、遇到tableView卡顿嘛？会造成卡顿的原因大致有哪些？