OC底层知识(六) : 性能优化

一、CPU和GPU 的介绍

• 1.1、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，说白了就是界面的展示

    
    CPU和GPU的机制图
  • 在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存

• 1.2、屏幕成像原理

  
  屏幕成像原理

• 1.3、卡顿产生的原因

  
  卡顿产生的原因：CPU与GPU的消耗时间太长
  • 卡顿解决的主要思路：尽可能减少CPU、GPU资源消耗
  • 按照60FPS(1秒钟刷新60帧)的刷帧率，每隔16ms(1000s/60 = 16ms)就会有一次VSync信号,就可以保证不会卡，也不会掉帧

二、卡顿优化 - CPU

• 2.1、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
• 2.2、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
• 2.3、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
• 2.4、Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
• 2.5、图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致
• 2.6、控制一下线程的最大并发数量
• 2.7、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）

三、卡顿优化 - GPU

• 3.1、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
• 3.2、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
• 3.3、尽量减少视图数量和层次
• 3.4、减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES(默认就是YES)
• 3.5、尽量避免出现离屏渲染
• 3.6、离屏渲染

  • 在OpenGL中，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

  • 哪些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，可以考虑通过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

四、耗电优化

• 4.1、耗电的主要来源
  

  耗电的主要来源
  • CPU处理，Processing
  • 网络，Networking
  • 定位，Location
  • 图像，Graphics

• 4.2、耗电优化

  • CPU处理，Processing
    • 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

• 五、APP的启动的优化

  • 5.1、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，在后台存活着，再次点击图标启动APP
  • 5.2、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（Product -> Scheme-> Edit scheme -> Run -> Arguments->Environment Variables下添加）
    • DYLD_PRINT_STATISTICS设置为1
      DYLD_PRINT_STATISTICS 大概的耗时统计
    • 如果需要更详细的信息，那就将DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1
      更详细的信息

  • 5.3、APP的冷启动可以概括为3大阶段

    
    APP的冷启动可以概括为3大阶段
    • 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时，dyld所做的事情有，1.装载APP的可执行文件，同时会递归加载所有依赖的动态库，2.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
      • 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
    • main
      • 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
      • 并由runtime负责加载成objc定义的结构
      • 所有初始化工作结束后，dyld就会调用main函数
      • 接下来就是UIApplicationMain函数，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法
  • 5.4、APP的启动优化方案(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
        initialize取代initload方法

    • 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(举个例子，刚进入app只需要加载首页的收据就好了，不需要加载所有页面的数据)

• 六、安装包瘦身

  • 6.1、安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成
  • 6.2、资源（图片、音频、视频等）
    • 采取无损压缩(资源质量不会发生变化，但是大小会变小，必须图片用 png图片压缩神器)
    • 去除没有用到的资源，下面是我测试图片资源的情况，我在桌面有一个项目CPU&GPU,里面放了几张图片，都没有使用
      CPU&GPU
      利用LSUnusedResources检测没有使用的资源
  • 6.3、可执行文件瘦身
    • 编译器优化
      • (1)Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default设置为YES，xcode 默认这些都是 YES
        编译器优化
      • (2)去掉异常支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions设置为NO， Other C Flags添加-fno-exceptions
        Enable C++ Exceptions
      • (3)利用 AppCode 检测未使用的代码：菜单栏 ->Code->InspectCode
        • AppCode 使用以及注册说明，下载以后使用注册码注册，AppCode2018.2安装（破解） Mac , AppCode2018 注册码获取
          AppCode破解后
        • AppCode 的使用
          AppCode来检测未使用类和属性
      • (4)编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码(这个比较难)
      • (5) LinkMap，生成LinkMap文件，可以查看 可执行文件的具体组成(生成文件后记得回复原样)
        LinkMap
        上面的地址我写为了/Users/wangchong/Desktop/,运行之后再桌面生成了CPU&GPU-LinkMap-normal-x86_64.txt文件
        CPU&GPU-LinkMap-normal-x86_64.txt

      • 分析LinkMap文件

        
        分析LinkMap文件
      • 借助第三方工具解析LinkMap文件：https://github.com/huanxsd/LinkMap
        解析LinkMap文件

• 七、下面是几个问题(不懂的看上面)

  • 你在项目中是怎么优化内存的？
  • 优化你是从哪几方面着手？
  • 列表卡顿的原因可能有哪些？你平时是怎么优化的？
  • 遇到tableView卡顿嘛？会造成卡顿的原因大致有哪些？