iOS原理(十)----性能优化

iOS原理(十)----性能优化

1.卡顿优化

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.

在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存.

屏幕成像包括:垂直同步信号（VSync）和水平同步信号（HSync）.按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号,当垂直同步信号来临时,如果当前帧缓存没有生成时,会显示前一帧缓存,这就会造成卡顿现象.

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

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

下面的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

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.

耗电优化

耗电来源:

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

所以有以下优化策略:

• 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启动优化

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: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

• runtime:启动APP时，runtime阶段将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

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

所以启动优化策略有,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

安装包优化

安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成,所有采用以下方式安装包优化:

• 资源（图片、音频、视频等）
  • 采取无损压缩
  • 去除没有用到的资源
• 可执行文件瘦身,检测未使用的代码,编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码
  ,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