iOS性能优化篇小结(一)

iOS性能优化篇小结(二)

随着公司项目逐渐的稳定，前段时间在项目中引入了一个性能检测的工具，同时

iOS性能优化主要从下面几个方面入手：

1. CPU和GPU的优化
2. 耗电优化
3. 安装包瘦身
4. APP启动优化

1. CPU和GPU的优化

我们先来讲讲CPU和GPU在屏幕成像中所起到的作用：

CPU：中央处理器，它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。如程序中对象的创建和销毁、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：又称显示核心、视觉处理器、显示芯片是一种专门用来做图像运算工作的微处理器。如屏幕成像的纹理渲染。

1.1 iOS屏幕成像的流程：

iOS屏幕成像流程

首先通过CPU将需要显示的数据计算好，比如视图大小、位置、色值等，然后将这些计算好的数据交给GPU进行渲染，iOS在成像显示过程中采用的是双缓存机制，双缓存机制原理：即GPU会预先渲染好一帧放入一个缓冲区内（前帧缓存），让视频控制器读取，当下一帧渲染好后，GPU会直接把视频控制器的指针指向第二个缓冲器（后帧缓存）。当你视频控制器已经读完一帧，准备读下一帧的时候，GPU会等待显示器的VSync信号发出后，前帧缓存和后帧缓存会瞬间切换，后帧缓存会变成新的前帧缓存，同时旧的前帧缓存会变成新的后帧缓存。

1.2 iOS屏幕成像的原理：

image.png

1.3 卡顿产生的原因

在Sync信号到来后，系统图形服务会通过CADisplayLink等机制通知App，App主线程开始在CPU中计算显示内容，比如视图的创建，布局计算，图片解码，文本绘制等。随后CPU会将计算好的内容提交到GPU去，由GPU进行交换，合成，渲染。随后GPU会把渲染结果提交到帧缓冲区，等待下一次VSync信号（垂直同步信号）到来时显示到屏幕上。由于垂直同步机制，如果在一个VSync时间内，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，而这时显示屏因为没有新的刷新，会保留之前的内容不变。这就造成了卡顿。

按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号

1.4 卡顿优化 -CPU

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，如：
   -文本处理（尺寸计算、绘制）
   -图片处理（解码、绘制）

1.5 卡顿优化 -GPU

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. 尽量减少视图数量和层次
3. 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES
4. 尽量避免出现离屏渲染

1.6 离屏渲染

在OpenGL中，GPU有2种渲染方式

1. 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
2. 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：

1. 需要创建新的缓冲区
2. 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？

1. 光栅化，layer.shouldRasterize = YES

2. 遮罩，layer.mask

3. 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

4. 阴影，layer.shadowXXX
   如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

2. 耗电优化

耗电的主要原因是以下几种情况：

1. CPU处理，Processing
2. 网络，Networking
3. 定位，Location
4. 图像，Graphics

2.1 CPU耗电优化

1. 尽可能降低CPU、GPU的功耗；
2. 少用定时器，如果有多个定时任务，尽可能合并在同一个定时器里面处理。
3. 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）

2.2 网络优化

1. 减少、压缩网络数据
2. 如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存；
3. 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
4. 网络不可用时，不要尝试执行网络请求
5. 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
6. 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

2.3 定位优化

1. 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
2. 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
3. 尽量降低定位精度，比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
4. 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
5. 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

3. 安装包瘦身

iOS安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成，所以安装包瘦身主要针对可执行文件及资源文件瘦身。

3.1 资源文件（图片、音频、视频等）

• 采用无损压缩方式
• 去除没有用到的资源，可以使用LSUnusedResources来进行检查程序中没有用到的资源

3.2 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 C Flags添加-no-exceptions
• 利用AppCode检查未使用的代码。
• 编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码