移動端效能優化

阿新 • • 發佈：2019-12-25

一、App啟動優化

1.App的啟動可以分為2種

冷啟動(Cold Launch):從零開始啟動APP
熱啟動(Warm Launch):APP已經在記憶體中，在後臺存活著，再次點選圖示啟動APP
- APP啟動時間的優化，主要是針對冷啟動進行優化
- 通過新增環境變數可以打印出APP的啟動時間分析(Edit scheme -> Run -> Arguments) DYLD_PRINT_STATISTICS設定為1
- 如果需要更詳細的資訊，那就將DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS設定為1

2.App 冷啟動分為四大階段

dyld 載入可執行檔案，動態庫(遞迴載入)

runtime
main() 函式執行後
首屏渲染完成後

2.1關於dyld

在Mac 、iOS中，是使用了/usr/lib/dyld程式來載入動態庫
dynamic link editor，動態連結編輯器
dynamic loader，動態載入器

dyld 的原始碼 opensource.apple.com/tarballs/dy…

initializeMainExecutable 方法開始的.dyld會優先初始化動態庫，然後初始化App的可執行檔案。
複製程式碼

用MachOView (github.com/gdbinit/Mac…)檢視載入過程如上圖

（備註1: 如果設定了 DYLD_PRINT_LIBRARIES，或者選中run/diagnostics 下面的 dynamic library loads 那麼 dyld將會打印出什麼庫被載入了

備註2：DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS 列印啟動時間

備註3：dyly還可以抽取蘋果原生庫方法： 1： launch-cache/dsc_extractor.cpp檔案中把#if(0) 以及之前的都刪除，#endif也刪除 2：編譯clang++ -o dsc_extractor dsc_extractor.cpp 生成可執行檔案 3：./dsc_extractor dyld_shared_cache_armv7s armv7s 進行抽取）

2.2 runtime

原始碼： opensource.apple.com/source/objc… 原始碼分析可參考：www.jianshu.com/p/3019605a4…

啟動APP時，runtime所做的事情有

呼叫map_images進行可執行檔案內容的解析和處理
在load_images中呼叫call_load_methods，呼叫所有Class和Category的+load方法進行各種objc結構的初始化(註冊Objc類、初始化類物件等等)
呼叫C++靜態初始化器和attribute((constructor))修飾的函式
到此為止，可執行檔案和動態庫中所有的符號(Class，Protocol，Selector，IMP，...)都已經按格式成功載入到記憶體中，被 runtime 所管理

2.3main函式執行後

main() 函式執行後的階段，指的是從 main() 函式執行開始，到 appDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions 方法裡首屏渲染相關方法執行完成。

首屏初始化所需配置檔案的讀寫操作
首屏列表大資料的讀取
首屏渲染的大量計算等

總結：

APP的啟動由dyld主導，將可執行檔案載入到記憶體，順便載入所有依賴的動態庫,並由runtime負責載入成objc定義的結構,所有初始化工作結束後，dyld就會呼叫main函式,接下來就是UIApplicationMain函式，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

3.App啟動優化

按照不同的階段

dyld
- 減少動態庫、合併一些動態庫(定期清理不必要的動態庫)。減少動態庫載入。每個庫本身都有依賴關係，蘋果公司建議使用更少的動態庫，蘋果最多支援6個非系統的動態庫合併為一個。
- 減少Objc類、分類的數量、減少Selector數量(定期清理不必要的類、分類)
- 減少C++虛擬函式數量，減少C++全域性變數的數量
- Swift儘量使用struct
runtime
- 用+initialize方法和dispatch_once取代所有的attribute((constructor))、C++靜態構造器、ObjC的+load，因為在一個+load()方法裡，執行時進行方法替換操作會帶來4毫秒的損耗。
main() 函式執行後
- 功能級別的優化：main()函式開始執行後到首屏渲染完成前，只處理首屏相關的業務，其他的非首屏業務的初始化，監聽註冊，配置檔案讀取放在首屏渲染完成後去做
- ReactiveCocoa沒建立一個訊號6毫秒，+load()執行一次，4毫秒
- 檢測App耗時
- 抓取主執行緒的方法呼叫堆疊，計算一段時間各個方法的耗時，Xcode自帶的Time Profiler
- 對objc_msgSend方法進行hook來掌握所有方法的執行耗時 objc_msgSend原始碼 opensource.apple.com/source/objc…
- fackbook開源了fishhook的程式碼github.com/facebook/fi… 其大致思路為：通過重新繫結符號，實現對c方法的hook。dyld是通過更新Mach-O二進位制的_DATA segment特定的部分中的指標來繫結lazy和non-lazy符號，通過確認傳遞給rebind_symbol裡每個符號更新的位置，就可以找出替換來重新繫結這些符號。
- 在不影響使用者體驗的前提下，儘可能將一些操作延遲，不要全部都放在finishLaunching方法中 ü 按需載入
- 不使用xib，直接視用程式碼載入首頁檢視
- NSUserDefaults實際上是在Library資料夾下會生產一個plist檔案，如果檔案太大的話一次能讀取到記憶體中可能很耗時，這個影響需要評估，如果耗時很大的話需要拆分(需考慮老版本覆蓋安裝相容問題)
- 每次用NSLog方式列印會隱式的建立一個Calendar，因此需要刪減啟動時各業務方打的log，或者僅僅針對內測版輸出log
- 梳理應用啟動時傳送的所有網路請求，是否可以統一在非同步執行緒請求

二、安裝包瘦身

1、安裝包(IPA)主要由可執行檔案、資源組成

資源(圖片、音訊、視訊等)
採取無失真壓縮
去除沒有用到的資源: github.com/tinymind/LS…

2、可執行檔案瘦身

2.1 編譯器優化

Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default設定為YES
去掉異常支援，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions設定為NO， Other C Flags新增-fno-exceptions

2.2利用AppCode

(www.jetbrains.com/objc/)檢測未使用的程式碼:選單欄 -> Code -> Inspect Code

2. 3編寫LLVM外掛檢測出重複程式碼、未被呼叫的程式碼

2.4 生成LinkMap檔案，可以檢視可執行檔案的具體組成

2.5 可藉助第三方工具解析LinkMap檔案: github.com/huanxsd/Lin…

三、卡頓問題

3.1、CPU 和GPU

CPU (Central Processing Unit，中央處理器)

物件的建立和銷燬、物件屬性的調整、佈局計算、文字的計算和排版、圖片的格式轉換和解碼、影象的繪製(Core Graphics)
GPU (Graphics Processing Unit，圖形處理器)

紋理的渲染
在iOS中是雙緩衝機制，有前幀快取、後幀快取

3.2優化方向

儘可能減少CPU、GPU資源消耗
儘量用輕量級的物件，比如用不到事件處理的地方，可以考慮使用CALayer取代UIView
不要頻繁地呼叫UIView的相關屬性，比如frame、bounds、transform等屬性，儘量減少不必要的修改
儘量提前計算好佈局，在有需要時一次性調整對應的屬性，不要多次修改屬性
Autolayout會比直接設定frame消耗更多的CPU資源
圖片的size最好剛好跟UIImageView的size保持一致
控制一下執行緒的最大併發數量
儘量避免短時間內大量圖片的顯示，儘可能將多張圖片合成一張進行顯示
GPU能處理的最大紋理尺寸是4096x4096，一旦超過這個尺寸，就會佔用CPU資源進行處理，所以紋理儘量不要超過這個尺寸
儘量減少檢視數量和層次
減少透明的檢視(alpha<1)，不透明的就設定opaque為YES
儘量把耗時的操作放到子執行緒
- 文字處理(尺寸計算、繪製) p
- 圖片處理(解碼、繪製)

3.3、離屏渲染

儘量避免出現離屏渲染
在OpenGL中，GPU有2種渲染方式
- On-Screen Rendering:當前螢幕渲染，在當前用於顯示的螢幕緩衝區進行渲染操作
- Off-Screen Rendering:離屏渲染，在當前螢幕緩衝區以外新開闢一個緩衝區進行渲染操作
離屏渲染消耗效能的原因
- 需要建立新的緩衝區
- 離屏渲染的整個過程，需要多次切換上下文環境，先是從當前螢幕(On-Screen)切換到離屏(Off-Screen);等到離屏渲染結束以後，將離屏緩衝區的渲染結果顯示到螢幕上，又需要將上下文環境從離屏切換到當前螢幕
哪些操作會觸發離屏渲染?
- 光柵化，layer.shouldRasterize = YES p 遮罩，layer.mask
- 圓角，同時設定layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大於0（考慮通過CoreGraphics繪製裁剪圓角，或者叫美工提供圓角圖片）
- 陰影，layer.shadowXXX (如果設定了layer.shadowPath就不會產生離屏渲染)

記憶體洩露

一、查詢洩漏點 (兩種工具)

1 > Analyze

- 學 名: 靜態分析工具- 查 找: 可以通過 Product ->Analyze 選單項啟動- 快捷鍵: CMD+shift +b.- Analyze主要分析以下四種問題:
 1) 邏輯錯誤：訪問空指標或未初始化的變數等；
 2) 記憶體管理錯誤：如記憶體洩漏等；
 3) 宣告錯誤：從未使用過的變數；
 4) Api呼叫錯誤：未包含使用的庫和框架。
複製程式碼

2 >Instruments

- 學 名:   動態分析工具- 查 找:   Product ->Profile 選單項啟動- 快捷鍵: CMD + i.
簡 介:它有很多跟蹤模組可以動態分析和跟蹤記憶體,CPU 和檔案系統.
複製程式碼

四、耗電優化

儘可能降低CPU、GPU功耗
少用定時器
優化I/O操作
- 儘量不要頻繁寫入小資料，最好批量一次性寫入
- 讀寫大量重要資料時，考慮用dispatch_io，其提供了基於GCD的非同步操作檔案I/O的API。用dispatch_io系統會優化磁碟訪問
- 資料量比較大的，建議使用資料庫(比如SQLite、CoreData)
網路優化
- 減少、壓縮網路資料
- 如果多次請求的結果是相同的，儘量使用快取
- 使用斷點續傳，否則網路不穩定時可能多次傳輸相同的內容
- 網路不可用時，不要嘗試執行網路請求
- 讓使用者可以取消長時間執行或者速度很慢的網路操作，設定合適的超時時間
- 批量傳輸，比如，下載視訊流時，不要傳輸很小的資料包，直接下載整個檔案或者一大塊一大塊地下載。如果下載廣告，一次性多下載一些，然後再慢慢展示。如果下載電子郵件，一次下載多封，不要一封一封地下載
定位優化
- 如果只是需要快速確定使用者位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成後，會自動讓定位硬體斷電
- 如果不是導航應用，儘量不要實時更新位置，定位完畢就關掉定位服務
- 儘量降低定位精度，比如儘量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
- 需要後臺定位時，儘量設定pausesLocationUpdatesAutomatically為YES，如果使用者不太可能移動的時候系統會自動暫停位置更新
- 儘量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，優先考慮startMonitoringForRegion:
使用者移動、搖晃、傾斜裝置時，會產生動作(motion)事件，這些事件由加速度計、陀螺儀、磁力計等硬體檢測。在不需要檢測的場合，應該及時關閉這些硬體