03·iOS 面试题·main()之前的过程有哪些?

前言

一个 App 的启动时间从侧面可以反映出这个 App 的质量。启动时间一般分为两部分：Pre-main Time 和 Loading Time。Loading Time 指的是程序入口 main 函数到 AppDelegate 的 applicationDidBecomeActive 方法之间的耗时，这个时间比较好测量：我们可以利用 NSDate 或者 CFAbsoluteTimeGetCurrent 等计时方法来计算两个函数之间的耗时。（具体可以看 Demo： PXYStartupTimeMonitor ）

但是，Pre-main Time 相对于 Loading Time 就比较神秘，没有那么直观好测量。它是指我们点击 App 图标到程序入口 main 函数之间的耗时，这篇我们就来聊一下 Pre-main 这个过程有什么步骤，以及我们需要注意的点。

Pre-main 的大概过程

Pre-mian 大概过程主要分为：Load dylibs、Rebase、Bind、Objc、Initializers 这几个步骤。

当我们点击 App 图标，内核就开始做启动程序的初始化，然后交给 dyld（The Dynamic Link Editor，动态链接器）；dyld 首先会读取镜像文件，然后递归的查找动态库，利用 ImageLoader 来将其加载到内存中，但是由于 ASLR 的特性，这里需要 Rebase/Bind 修复镜像中的资源指针，来指向正确的地址；然后 dyld 会通知 Runtime：ImageLoader 已经将对应的镜像加载到内存，这个时候 Runtime 会调用 map_image 去解析和处理该镜像资源（譬如注册 Objc 类、处理 category 等）；接下来再调用 load_image，遍历调用类的 load 方法、调用C++的构造函数属性函数、创建非基本类型的C++静态全局变量等等。

经过这些过程，最终才会调用到我们程序入口 main 函数，再接下来就是我们的 Loading Time 了。

Pre-main 优化方向

通过上面简述，我们大概知道 Pre-main 的过程，我们可以分别针对不同的步骤进行优化。

优化 Load Dylibs Image 过程

尽量减少动态库的依赖和合并一些动态库，减少 ImageLoading 加载镜像的数量；不过这里一般不是 App 的瓶颈，这里只需要平时需要注意项目中不要依赖太多动态库就可以了。

优化 Rebase/Bind 过程

这里主要由于 ASLR 特性，需要修复镜像中的资源指针，来指向正确的地址；这里一般不太好优化，只能说尽量将项目中不用的类给删除，减少类数量和 selector 数量。

优化 Objc 过程

这个过程主要是：注册 Objc 类，处理 category，将 category 中的方法属性协议等插入到本类中去，这块一般也没什么优化的空间。

优化 Initializers 过程

这个过程主要做初始化工作，相对其它过程会比较耗时，这里我们需要注意以下操作的耗时，去分析对应操作有没必要在 Pre-main 这个阶段去处理，是否可以在程序启动完成之后再处理：

• Load 函数中的操作
• C++的构造函数属性函数
• C++静态全局变量

通过上面几个步骤，我们主要能优化的点如下：

• 减少动态库的依赖
• 减少 Objc 类和方法
• 减少 C++的构造函数属性函数
• 减少 C++静态全局变量
• 减少 +load 函数数量，已经避免做耗时操作

Pre-main Time 如何测量

Xcode 自带环境变量

可以通过配置 Xcode 的环境变量来观察 Pre-main Time，这里苹果是推荐控制在 400 ms 以内，以下两张图是引用参考文献 Blog 的配图：

参考文献中 Blog 图片 参考文献中 Blog 图片

更多环境变量的配置可以查看官方文档：Logging Dynamic Loader Events

Hook 方法统计耗时

通过对 Pre-main 过程的分析，我们可以优化以及统计耗时的基本在 Initializers 过程，这个过程主要是 Load 方法、C++的构造函数属性函数、C++静态全局变量；

统计 Load 方法耗时

对于统计 Load 方法，我们知道动态库是最早加载的，并且在 Initializers 过程的前面，我们可以创建一个动态库 Hook 所有类的 Load 方法，然后通过打点来计算 Load 方法的耗时，从而统计出 Load 方法的耗时，具体代码可以看： PXYAPMLoadMonitor

统计 C++ static initializers 耗时

对于统计 C++的构造函数属性函数、C++静态全局变量 暂时还没学会，大家可以可以看这篇 Blog：Hook所有+load方法（包括Category）、一种 hook C++ static initializers 的方法

总结

App 启动时间是有一个上限的，如果超过 15 秒，App 就会被 kill 掉。最近有个 App 上架被拒了，虽然启动时间没有超过 15 秒，但是也到了可耻的 8 秒 - -/… 所以 App 启动时间也是我们需要关注的一部分。

对于启动时间的相关知识，推荐一个博主：everettjf，里面有很多性能优化的博客。我本身也不了解 Pre-mian 过程，相关的知识点基本都是从他的博客中学习的。

参考文献中的博客也是很不错的，希望大家会喜欢。

参考文献

iOS 程序 main 函数之前发生了什么

iOS App 启动时间测量

iOS开发 APP启动main()调用之前的加载过程

如何精确度量 iOS App 的启动时间

iOS App程序在调用main()之前做了那些事情？