iOS之性能优化总结

一、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）主要作用：

  • 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,图像处理器主要作用：

  • 纹理渲染

在屏幕成像的流程是：CPU -> GPU -> 缓冲区 -> 屏幕

CPU 通过计算 将要显示的数据 提交给GPU

GPU通过渲染后,提前放到帧缓冲区，等着显示在屏幕上
然后显示到屏幕上；

二、卡顿优化

一、首先说一下屏幕卡顿的原因

1. iOS设备的硬件时钟会发出Vsync(垂直同步信号)
2. 然后App的CPU会计算屏幕要显示的内容
3. 随后把计算好的内容提交互GPU去纹理渲染
4. 随后GPU将渲染结果提交到帧缓冲区
5. 随后等到下一个Vsync到来时将缓冲区的帧显示到屏幕上。

一帧图像的显示是由CPU和GPU共同决定的，一般来说，页面滑动流畅是60fps，也就是一秒有60帧更新，即每隔16.7ms就要产生一帧画面，

由于垂直同步的机制，如果CPU和GPU加起来的处理时间超过了16.7ms，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.而这时显示屏会保留之前的内容不变。这就是界面卡顿的原因。

所有优化CPU和GPU是减少卡顿的原因。

二、卡顿优化-CPU优化

1. 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;
2. 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；
3. 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；
4. AutoLayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源；
5. 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致；
6. 控制一下线程的最大并发数量；
7. 尽量把耗时的操作放到子线程
8. 文本处理（尺寸计算、绘制）
9. 图片处理（解码、绘制）

三、卡顿优化-GPU优化

1. 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
2. GPU能处理的最大纹理尺寸是4096*4096，一旦超过这个尺寸，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。
3. 尽量减少视图数量和层次
4. 减少透明的视图（alpha<1)，不透明的就设置opaque为YES;
5. 尽量避免出现离屏渲染

四、离屏渲染

在OpenGL中，GPU有2种渲染方式：

1. On-Screen Readering: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 Readering: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 > 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

三、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，以过到监控卡顿的目的；

四、 App启动优化

1、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已经在内存中并且还在后台存活着，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

2.优化前，先分析启动时间

1. 通过Xcode -> Edit scheme -> Run -> Arguments添加环境变量，可以打印出App的启动时间分析
   • 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

3. App的冷启动可以概括为3大阶段

1、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）

启动App，dyld需要做的事情有：

* 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进行下一步处理

2、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_mehthods， 调用所有Class和Category的+load方法
3. 进行各种obj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；
5. 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。

3、main函数

总结一下：

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；

4.针对冷启动不同阶段针对性优化

一、dyld阶段优化：

1. 减少动态库、合并一些动态库（定期清理不必要的动态库）
2. 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）
3. 减少C++虚函数数量
4. Swift尽量使用stuct

二、runtime阶段

• 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函数阶段

• 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（懒加载）

五、APP耗电优化

• 尽可能降低CPU、GPU功耗

• 少用定时器

• 优化I/0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dicpatch_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 （XML体积比较大，JSON体积比较小）
  • 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
  • 让用户不要取消长时间或者速度很慢的网络操作，设置合适的超时时间

• 批量传输

  • 如下载视频流时，不要传输很小的包，直接下载整个文件或者一大块一大块的下载。
  • 如下载广告时候，一次性多下载一些，然后在慢慢显示。

• 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，这个方法定位完成后，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pauseLocationUpdatesAutomatically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。

六、安装包瘦身

安装包（ipa）主要由可执行文件、资源组成两部分组成：

1. 瘦身资源（图片、视频、音频等）
   • 采取无损压缩
   • 去除没有用的资源
2. 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 cFlags添加-fno-exceptions
     • 利用AppCode（https://www.jetbrains.com/objc)检测未使用的代码
     • 编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用代码