iOS - 优化App冷启动速度

1. App的启动分为三个主要阶段：

• main()函数执行前

• main()函数执行后（从main函数执行，到设置self.window.rootViewController）

• 首屏渲染完成后（从设置self.window.rootViewController到didFinishLaunchWithOptions方法作用域结束）

main函数执行前，系统会做的事情：

• 加载可执行文件（App的.o文件集合）

• 加载动态链接库，进行rebase指针调整和bind符号绑定

• Objc运行时的初始处理，包括Objc相关类注册、category注册、selector唯一性检查等

• 初始化，包括了执行+load()方法、attribute((constructor))修饰的函数的调用、创建C++静态全局变量。

main()函数执行后：

main()函数执行后的阶段，指的是从main()函数执行开始，到appDelegate的didFinishLaunchingWithOpentions方法里首屏渲染相关方法执行完成。

这里应该是从功能上梳理出哪些是首屏渲染必要的初始化功能，哪些是App启动必要的初始化功能，哪些是只需要在对应功能开始使用时才需要初始化的，将这些放到各自合适的阶段执行。

首屏渲染完成后：

首屏渲染后的这个阶段，指的是didFinishLaunchWithOptions方法作用域内执行首屏渲染之后的所有方法执行完成，即从 设置了self.window.rootViewController开始 到 didFinishLaunchWithOptions方法作用域 结束。

首屏渲染完成后用户就可以看到App的首页信息了，把这个阶段内卡住主线程的方法解决掉就可以了。

注解：

• App启动后，首先加载可执行文件，然后加载dyld，然后加载所有依赖库，然后调用所有的+load()，然后调用main()，然后调用UIApplicationMain()，然后调用AppDelegate的代理didFinishLaunchWithOptions.

• 可执行文件是指Mach-O格式的文件，也就是App中所有.o文件的集合体，从这里可以获取dyld的路径，然后加载dyld。

• dyld是指苹果的动态链接器，加载dyld后，就会去初始化运行环境，开启缓存策略，加载依赖库，并且会调用每一个依赖库的初始化方法，包括RunTime也是在这里被初始化的，当所有的依赖库都被初始化完成后，RunTime会对项目中所有的类进行类初始化，调用所有的+load()方法，最后dyld会返回main函数地址，然后main函数会被调用。

• 知晓上述的流程后，我们就明白为什么优化启动速度，要去减少动态库加载，要少用+load()，理论明白了之后，我们就要看看具体怎么做了。

• 动态库是指可以共享的代码文件、资源文件、头文件等的打包集合体。在Xcode->Targets->General->Link Binary With Libraries可以检查自己的库，

• 减少+load()的使用，将里面的内容放到渲染结束后去做，或者用+initialize()代替。+load()方法在main()调用前就会调用，而+initialize()方法是在类第一次收到消息后，才会调用，两者的区别可以参考这里
  

  Main函数调用前
  Main函数调用后

2.具体优化方法

（1）减少+load()的使用

使用+initialize()的方法代替+load()，注意把逻辑移动到+initialize()时，要注意避免+initialize()的重复调用问题，可以使用dispatch_once()让逻辑只执行一次。

（2）对多个动态库进行合并

苹果公司建议使用更少的动态库，并且建议在使用动态库的数量较多时，尽量将多个动态库进行合并。数量上，苹果公司最多可以支持6个非系统动态库合并为一个。

（3）优化类、方法、全局变量

减少加载启动后不会去使用的类或方法；控制C++全局变量的数量

（4）功能级别的启动优化

main()开始执行后到首屏渲染完成前，只处理首屏相关的业务，其他的都放到首屏渲染完成后去做。

（5）方法级别的启动优化

首先检查首屏渲染完成前主线程上的耗时操作，将没必要的操作滞后或异步。通常耗时操作有：加载、编辑、存储图片和文件等资源。

3. 查看耗时

（1）查看Main()调用前花费的总时间

在Product->Scheme->Edit Scheme->Run->Arguments->Environment Variables->DYLD_PRINT_STATISTICS设置为YES，就可以在控制台中查看main函数执行前总共花费的多长时间。

设置环境变量.png
控制台会输出pre-main的总时间.png

（2）查看加载了多少动态库

在Product->Scheme->Edit Scheme->Run->Diagnostics->Logging->勾选Dynamic Library Loads，就可以在控制台中查看本项目中加载的所有动态库（包括系统的和自己的）。

image.png

（3）查看Main函数启动后的耗时

main函数调用后的耗时，可以使用一些工具来监控，有一种非常笨但是很实用的方法，就是通过打点，在didFinishLaunchingWithOptions开始前打一个点，在App显示完成第一个界面再打一个点，计算两个点之间的耗时，就可以知道main函数调用后到界面显示出来的耗时了，但是这样只能笼统的知道总的耗时，并不能准确的知道时间花在了哪里。

如果想用这个打点法的话，推荐一个打点工具BLStopwatch

如果想准确知道时间都花在了哪里，推荐使用下面两种方法。

4. 监控App启动耗时，精准找出时间都花在了哪里，方便逐一优化

准确监控方法有两种：

1. 定时抓取主线程上的方法调用堆栈，计算一段时间里各个方法的耗时。Xcode自带的Time Profiler就是用的这种方法。

2. 对objc_msgSend方法进行hook来掌握所有方法的执行耗时。

根据这两种方法，分别实现两个工具，来监控耗时

由于能力有限，我只根据第一种方法做出来一个计算某个线程的耗时工具，放在了这里BSMonitorTimeTool，大致思路如下：

(1). 通过定时器，每隔0.01s，获取一次主线程的函数堆栈，将函数名称、函数地址、函数耗时模型化为TimeModel，保存在callStackDict中，其中key为函数地址，value为TimeModel

(2). 定时执行的回调中，每次都判断函数地址是否存在，如果已经存在此函数地址，就讲对应的TimeModel中的耗时增加0.01s；如果不存在此函数地址，就初始化一个TimeModel，并将时间设置为0.01s。

(3). 当主界面显示完成之后，输出此callStackDict，即可查看主线程中每个方法的耗时

5. 欢迎大家指正错误，希望能够共同进步

本文章是参考了很多大佬的文章，欢迎各位前去膜拜

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