iOS 性能优化

1.启动时间

应用启动时间长短对用户第一次体验至关重要，同时系统对应用的启动、恢复等状态的运行时间也有严格的要求，在应用超时的情况下系统会直接关闭应用。以下是几个常见场景下系统对app运行时间的要求：

• Launch 20秒
• Resume 10秒
• Suspend 10秒
• Quit 6秒
• Background Task 10分钟

要获取准确的app启动所需时间，最简单的方法时首先在main.c中添加如下代码：

CFAbsoluteTime StartTime;
int main(int argc, char **argv) {
StartTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();

然后在AppDelegate的回调方法application:didFinishLaunchingWithOptions中添加：

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@”Lauched in %f seconds.”,  (CFAbsoluteTimeGetCurrent() – StartTime)); 
});

可能你会觉得为什么这样可拿到系统启动的时间，因为这个dispatch_async中提交的工作会在app主线程启动后的下一个run lopp中运行，此时app已经完成了载入并且将要显示第一帧画面，也就是系统会运行到-[UIApplication _reportAppLaunchFinished]之前。

2.懒加载

当需要显示View的时候才去创建，而不是创建好所有View，在需要显示的时候改变他的hidden属性或则透明度。

每个方案都有其优缺点：

第一种方案则相反-消耗更少内存，但是会在点击按钮的时候比第一种稍显卡顿。

第二种方案一开始就创建一个view会消耗内存，然而这也会使你的app操作更流畅。

具体选择哪一种就看开发者的选择了，你是愿意那空间换时间还是愿意拿时间换空间，虽然现在时间越来越宝贵，空间相对于时间来说显得没那么重要，但是目前市场上还是有一部分用户使用低端机的，为了适配这些机型，两者还是要综合考虑的。

3.正确加载图片

加载图片常用的两种方式：

[UIImage imageNamed:@"myImage"]; 
[UIImage imageWithContentsOfFile:@"myImage"]; 

第一种方法首先会到缓存中查找如果存在返回图片对象，缓存中没有就会从资源文件中加载并缓存到内存中去。

第二种是从磁盘中读取加载图片。如果你要加载一个大图片而且是一次性使用，那么就没必要缓存这个图片，用imageWithContentsOfFile足矣，这样不会浪费内存来缓存它。

4.尽量设置View为不透明

如果你有不透明的Views，你应该设置它们的opaque属性为YES。原因是这会使系统用一个最优的方式渲染这些views。这个简单的属性在IB或者代码里都可以设定。

Apple的文档对于为图片设置不透明属性的描述是：

(opaque)这个属性给渲染系统提供了一个如何处理这个view的提示。如果设为YES， 渲染系统就认为这个view是完全不透明的，这使得渲染系统优化一些渲染过程和提高性能。如果设置为NO，渲染系统正常地和其它内容组成这个View。默认值是YES。

在相对比较静止的画面中，设置这个属性不会有太大影响。然而当这个view嵌在scroll view里边，或者是一个复杂动画的一部分，不设置这个属性的话会在很大程度上影响app的性能。

你可以在模拟器中用Debug\Color Blended Layers选项来发现哪些view没有被设置为opaque。目标就是，能设为opaque的就全设为opaque!

5.避免过于庞大的XIB

当你加载一个XIB的时候所有内容都被放在了内存里，包括任何图片。如果有一个不会即刻用到的view，你这就是在浪费宝贵的内存资源了。

如果你不得不XIB的话，使他们尽量简单。尝试为每个Controller配置一个单独的XIB，尽可能把一个View Controller的view层次结构分散到单独的XIB中去。

6.重用大开销对象

一些objects的初始化很慢，比如NSDateFormatter和NSCalendar。还需要注意的是，设置一个NSDateFormatter的速度差不多是和创建新的一样慢的！官方建议缓存NSDateFormatter可以提高效率。

NSDateFormatter优化方法：

一. 延迟转换

只在UI需要使用转换结果时再进行转换。

二. 缓存到内存

不同的iOS系统版本下，NSDateFormatter的线程安全性也不同，缓存的方式也有所区别。iOS7之前，NSDateFormatter是非线程安全的，因此，多个线程访问同一个NSDateFormatter对象，会导致APP崩溃。iOS7以及iOS7以后，NSDateFormatter都是线程安全的，所以我们无需担心NSDateFormatter对象使用过程中被另外一条线程修改。

iOS7之前：

+(NSDateFormatter *)cachedDateFormatter {
  
    NSMutableDictionary *threadDict = [[NSThread currentThread] threadDictionary];
    NSDateFormatter *dateFormatter = [threadDict objectForKey:@"cachedDateFormatter"];
    
    if (!dateFormatter) {
        dateFormatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
        [dateFormatter setLocale:[NSLocale currentLocale]];
        [dateFormatter setDateFormat:@"YYYY-MM-dd HH:mm:ss"];
        [threadDict setObject:dateFormatter forKey:@"cachedDateFormatter"];
    }
    
    return dateFormatter;
}

iOS7之后：（包括iOS7）

static NSDateFormatter *cachedDataFormatter = nil;

+(NSDateFormatter *)cachedDateFormatter {
    
    if (!cachedDataFormatter) {
        cachedDataFormatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
        [cachedDataFormatter setLocale:[NSLocale currentLocale]];
        [cachedDataFormatter setDateFormat:@"YYYY-MM-dd HH:mm:ss"];
    }
    
    return cachedDataFormatter;
}

如果缓存了NSDateFormatter或者是其他依赖于currentLocale的对象，那么我们应该监听NSCurrentLocaleDidChangeNotification通知，当currentLocale变化时，及时更新被缓存的NSDateFormatter对象。

三. 利用C语言库

如果日期格式是固定的，我们可以采用C语言中的strptime函数，这样更加简单高效。

- (NSDate *)easyDateFormatter {
  
    time_t t;
    struct tm tm;
    //ISO8601时间格式：2004-05-03T17:30:08+08:00
    char *iso8601 = "2016-09-18";
    strptime(iso8601, "%Y-%m-%d", &tm);
    tm.tm_isdst = -1;
    //tm结构体中的tm.tm_hour为负数，会导致mktime(&tm)计算错误
    tm.tm_hour = 0;
    t = mktime(&tm);
    
    return [NSDate dateWithTimeIntervalSince1970:t+[[NSTimeZone localTimeZone] secondsFromGMT]];
}

7.UITableView的优化

每个iOS开发者都会使用到UITableView，它也是APP数据展示的一个非常常用而且重要的UI控件，对它的性能优化也是必不可少的。

• 通过正确的设置 reuseIdentifier 来重用 Cell。
• 尽量减少不必要的透明 View。
• 尽量避免渐变效果、图片拉伸和离屏渲染。
• 当不同的行的高度不一样时，尽量缓存它们的高度值。
• 如果Cell 展示的内容来自网络，确保用异步加载的方式来获取数据，并且缓存服务器的 response。
• 使用 shadowPath 来设置阴影效果。
• 尽量减少 subview 的数量，对于 subview 较多并且样式多变的 Cell，可以考虑用异步绘制或重写drawRect。
• 尽量优化 - [UITableView tableView:cellForRowAtIndexPath:]
  方法中的处理逻辑，如果确实要做一些处理，可以考虑做一次，缓存结果。
• 选择合适的数据结构来承载数据，不同的数据结构对不同操作的开销是存在差异的。
• 缓存动态行高

8.不要在主线程处理耗时操作

这个不需要赘述了，比较阻塞主线程导致页面假死的情况我相信大家都遇到过，带给使用者的用户体验你肯定非常清楚。

遇到耗时操作，我们可以使用Grand Central Dispatch，或者 NSOperation 和 NSOperationQueues单独开辟线程去处理相关操作，需要更新UI的时候再切换到主线程中刷新UI。

GCD的模板：（短小精悍，虽然我短，但是我能旋转！）

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{

    //todo something 
 
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 切换到主线程刷新UI
 
    });
});

当然了，多线程虽然虽然很好，但是增加了程序的复杂度和潜在风险，你需要考虑线程安全、线程依赖等相关问题。开辟多线程的同时也会花费相应资源。这个需要你综合去评估了！

9.绘制图形

当我们自定义图形的时候，一般会选择重写View的drawRect方法。如果UIView检测到-drawRect:方法被调用了，它就会为视图分配一个寄宿图，这个寄宿图的像素尺寸等于视图大小乘以contentsScale，一旦你实现了CALayerDelegate协议中的-drawLayer:inContext:方法或者UIView中的-drawRect:方法（其实就是前者的包装方法），图层就创建了一个绘制上下文，这个上下文需要的内存可从这个公式得出：图层宽x图层高x4字节，宽高的单位均为像素。如果视图的尺寸很大，可以想象这将会是一个多大的内存开销。

CAShapeLayer是一个通过矢量图形而不是bitmap来绘制的图层子类。用CGPath来定义想要绘制的图形，CAShapeLayer会自动渲染。它可以完美替代我们的直接使用CoreGraphics绘制layer，对比之下CAShapeLayer有以下优点：

1. 渲染快速。CAShapeLayer 使用了硬件加速，绘制同一图形会比用 Core Graphics 快很多。

2. 高效使用内存。一个 CAShapeLayer 不需要像普通 CALayer 一样创建一个寄宿图形，所以无论有多大，都不会占用太多的内存。

3. 不会被图层边界剪裁掉。

4. 不会出现像素化。

总结一下绘制性能优化原则：

• 绘制图形性能的优化最好的办法就是不去绘制。

• 利用专有图层代替绘图需求。

• 不得不用到绘图尽量缩小视图面积，并且尽量降低重绘频率。

• 异步绘制，推测内容，提前在其他线程绘制图片，在主线程中直接设置图片。

10.图形和动画

图形性能对用户体验有直接的影响，Instruments中的Core Animation工具用于测量物理机上的图形性能，通过视图的刷新频率大小来判断应用的图形性能。例如一个复杂的列表滚动时它的刷新率应该努力趋近于 60fps才能让用户觉得够流畅，从这个数字也可以算出run loop最长的响应时间应该是16(1/60)毫秒。

启动Instruments的Core Animation工具后可以发现左下部分有一堆选项，我们来逐个介绍：

1. Color Blended Layers

表示混合的图层会为红色,不透明的图层为绿色，通常我们希望绿色的区域越多越好。Blended Layer是因为这些Layer是透明的，系统在渲染这些view时需要将该view和下层view混合(Blend)后才能 计算出该像素点的实际颜色，如果这种blended layer很多，那么在滚动列表时就甭想有流畅的效果。这也是尽量设置View为不透明的原因。

解决blended layer问题也很简单，检查红色区域view的opaque属性，记得设置成YES。

2. Color Hits Green and Misses Red

设置layer的阴影（shadow）、圆角（cornerRadius）、遮罩（mask）、渐变（Gradient）等会让其渲染的开销很高，设置layer的shouldRasterize为YES，系统会将这些Layer缓存成Bitmap位图供渲染使用，如果失效时便丢弃这些Bitmap重新生成。

使用这个选项后时，如果Rasterized的Layer失效，便会标注为红色，如果有效标注为绿色。当测试的应用频繁闪现出红色标注图层时，表明对图层 做的Rasterization作用不大。

图层Rasterization栅格化好处是对刷新率影响较小，坏处是删格化处理后的Bitmap缓存需要占用内存，而且当图层需要缩放时，要对删格 化后的Bitmap做额外计算。

3. Color Misaligned Images

Misaligned Image表示要绘制的点无法直接映射到频幕上的像素点，此时系统需要对相邻的像素点做anti-aliasing反锯齿计算，增加了图形负担，通常这种问题出在对某些View的Frame重新计算和设置时产生的。

被缩放的图片会被标记为黄色,像素不对齐则会标注为紫色。

上图中被标注为黄色的图层，这是由于图层显示的是被缩放后的图片，如果这些图片是通过网络下载的，可以通过程序更新为确定的绘制大小来解决。还 有些系统Navigation Bar和Tool Bar的背景图片使用的是拉伸(Streched)图片，也会被表示为黄色，这是属于正常情况，通常无需修改。这种问题一般对性能影响不大，而是可能会在边缘处虚化。

4. Color Offscreen-Rendered Yellow

Offscreen-Rendering离屏渲染意思是iOS要显示一个视图时，需要先在后台用CPU计算出视图的Bitmap，再交给GPU 做Onscreen-Rendering显示在屏幕上，因为显示一个视图需要两次计算，所以这种Offscreen-Rendering会导致app的图 形性能下降。

大部分Offscreen-Rendering都是和视图Layer的Shadow和Mask相关，下列情况会导致视图的Offscreen- Rendering：

1. 使用Core Graphics (CG开头的类)。
2. 使用drawRect()方法，即使为空。
3. 将CALayer的属性shouldRasterize设置为YES。
4. 使用了CALayer的setMasksToBounds(masks)和setShadow*(shadow)方法以及设置cornerRadius（圆角）, masks（遮罩）, shadows（阴影）,edge antialiasing（反锯齿）等。

前两种情况使用的是CPU离屏渲染，首先分配一块内存，然后进行渲染操作生成一份bitmap位图，整个渲染过程会在你的应用中同步的进行，接着再将位图打包发送到iOS里一个单独的进程--render server，理想情况下，render server将内容交给GPU直接显示到屏幕上。

offscreen-render对性能到底有什么影响？

通常大家说的离屏渲染指的是GPU这块(当然CPU这块也会有影响，也需要消耗一定的资源)，比如修改了layer的阴影或者圆角，GPU需要做额外的渲染操作。通常GPU在做渲染的时候是很快的，但是涉及到offscreen-render的时候情况就可能有些不同，因为需要额外开辟一个新的缓冲区进行渲染，然后绘制到当前屏幕的过程需要做onscreen跟offscreen上下文之间的切换，这个过程的消耗会比较昂贵，涉及到OpenGL的pipeline跟barrier，而且offscreen-render在每一帧都会涉及到，因此处理不当肯定会对性能产生一定的影响，所以可以的话尽量减少offscreen-render的图层

最后，最重要的是要学会如何使用Xcode集成的开发工具Instruments来具体分析项目的各个方面，找到性能的瓶颈所在来做针对性的性能优化。