iOS 性能优化

前言

iOS 性能优化是个不变的专题，他涉及到各个方面的内容，从启动时间到代码规范，再到屏幕渲染等等。
首先我们简单说下屏幕成像原理：

1. CPU和GPU起着至关重要的作用。
   CPU： 中央处理器，负责：对象的创建和销毁、对象属性的调整，布局的计算和排班、图片的格式转换和解码、图像的绘制（Core Graphics）
   GPU：图形处理器，负责：纹理的渲染，提交到缓冲区，屏幕从缓冲区获取每帧图像。
   在iOS中使用的是双缓冲机制：有两个缓冲区，前后缓冲区，当GPU渲染完成之后填充到前缓冲区，此时前后缓冲区切换，屏幕开始显像。
   
   CPU和GPU

2. 屏幕成像原理
   屏幕通过电子枪，发送一条垂直同步信号（VSync），然后发射多条水平同步信号（HSync），会生成一帧图像进行显示。

   
   
   一帧图像
3. 卡顿的原因就是当：VSync垂直同步信号到来之前，CUP/GPU没有完成当前帧的工作，只能使用使用上次的帧图像，这就是产生卡顿的原因。
   所以尽量减少CPU、GPU的资源消耗，按照60FPS的刷帧率，每隔16ms会有以此VSync信号。

CPU优化

1. 尽量使用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer替换UIView。
2. 不要频繁的调用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，在有需要的时候一次性加载。
4. Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源。
5. 图片的size最好跟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在子线程（比如文本的处理，文字的绘制、图片的解码）。

GPU优化

1. 尽量减少试图的数量和层次。
2. 尽量避免段时间内大量图片的显示，可以将多个图片合成一张图片进行显示。
3. GPU能处理的最大纹理尺寸是4096*4096，一旦超过这个尺寸，就会占用CPU资源，所以纹理不要超过这个尺寸。
4. 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaqu为YES。

离屏渲染

在OpenGL中，又两种渲染方式：

• 当前屏幕渲染：在当前用于显示的屏幕缓冲区进行渲染
• 离屏渲染：在当前屏幕缓冲区外部新开辟一个缓冲区进行渲染操作。
• 离屏渲染消耗性能原因：需要创建新的缓冲区，整个过程中需要多次切换上下文环境，显示当前屏切换到离屏，渲染结束后，然后离屏切换到当前屏，又需要上下文环境切换，导致性能消耗
• 触发离屏渲染操作：

1. 光栅化，layer.shouldRasterize = YES
2. 遮罩， layer.mask
3. 圆角，同时设置layer.masksToBounds = YES 、layer.cornerRadius大小
4. 阴影，layer.shadowXXX,但是如果指定shadow.path就不会触发离屏渲染。

耗电优化

APP耗电的主要来源有：

1. CPU处理
2. 网络、请求加载
3. 定位，Location
4. 图像，GPU渲染

耗电优化:

1. 尽可能降低CPU、GPU功耗
2. 少用定时器
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
• 读写大量重要数据的时候，考虑用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步文件操作I/O的API，用dispatch_io系统会优化磁盘访问。
• 数据量比较大的时候，建议使用数据库SQlite、CoreData

4. 网络优化
   减少、压缩网络数据
   断点续传，避免多次发送相同的文件

APP启动

1. 冷启动：从0进入APP
   通过打印环境变量，打印启动时间。在scheme中设置环境变量：DYLD_PRINT_STATISTICS或者DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS 值为1
   冷启动的阶段：
   
   冷启动阶段示意图

• dyld： apple动态连接器，装载Mach-O文件。
  dyld会递归加载所有依赖的动态库。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
  调用map_images进行可执行文件内容的解析和解析，调用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
• main
  main函数启动，调用didFinishLaunchingWithOptions

总结： APP的启动有dyld主导，将可执行文件加载到内存，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，然后调用UIApplicationMain函数，调用didFinishLaunchingWithOptions

优化:
dyld

• 减少动态库，合并一些动态库
• 减少Objc类，分类的数量，减少Selector数量
• 减少C++虚函数的数量
  runtime
  使用+initialize方法跟dispatch_once取代所有attribute((constructor))、C++静态构造器、Objc的load
  main
  在不影响体验的前提下，尽可能将一些操作延时，不要全部放在didFinishLaunchingWithOptions中

2. 热启动：APP已经存在在内存中，从后台启动

APP瘦身

1. 资源（图片 音频 视频等）

• 采用无损压缩
• 删除无用的图片

2. 可执行文件瘦身

• 编译器优化：strip Linked Prouct 、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default等参数设置为YES
• 去掉异常支持：Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions设置为NO，Other C Flag添加-fno-exceptions
• 删除无用的Class等