iOS 性能优化的探索

时间  2019-11-17 标签 ios 性能 优化 探索

原由

咱们公司的主App在大约17年5月份先后经历了一次大版本迭代，迭代以后更换了若干个一级和二级页面，首页就在这些个一级页面以内。 17年大约11月份的时候，咱们的小程序第一个版本正式上线，而后咱们技术的大Leader拿来了小程序给咱们看看，小程序的首页流畅性确实优于咱们客户端，因而咱们正式启动了性能优化。ios

明确优化的目标

优化的第一步，确定是要明确咱们优化具体的Case，须要达到什么样的流畅度？是fps达到60？仍是要内存使用降到一个具体的数字？ 讨论以后，咱们最终将第一期优化定位为将首页的fps优化到60。git

调研过程

虽说是第一期将目标定位优先优化首页的流畅度，可是本着有第一次就要有第二次的原则，我仍是将App中的其余流畅度敏感页面也Review了一遍代码，算是给本身留一个优化思考的方向。github

Review代码发现一些比较显而易见的问题：算法

  • 肆意调用数据库而没有用cache
  • 复杂UI大量使用约束
  • 离屏渲染
  • 像素混合

PS：由于咱们的IM系统是咱们本身写的，中间又经历了公司分家，人员换了好几茬，因而就致使了在原本架构不合理的基础上，实现业务和功能的代码更是屎同样，因此IM的问题更严重。并且咱们已经计划了对于IM的重构时间表，因此我会在另外一篇Blog里写一下个人重构思路。数据库

方案整理

影响流畅度的主要缘由：

一、文本宽高计算、视图布局计算 二、文本渲染、图片解码、图形绘制 三、对象建立、对象调整、对象销毁小程序

CPU资源消耗缘由以及解决办法：

一、对象的建立：缓存

对象的建立会分配内存、设置属性等，会消耗CPU资源。因此尽可能使用轻量对象代替，好比能用CALayer的时候尽可能不用UIView，敏感位置能不用IB尽可能使用纯代码手写。安全

推迟同一时间建立对象，推荐使用懒加载在须要使用时候建立对象。性能优化

二、对象调整网络

对 UIView 的这些属性进行调整时，消耗的资源要远大于通常的属性。对此你在应用中，应该尽可能减小没必要要的属性修改。

当视图层次调整时，UIView、CALayer 之间会出现不少方法调用与通知，因此在优化性能时，应该尽可能避免调整视图层次、添加和移除视图。

三、对象销毁

当前类持有大量对象时候，其销毁时候的资源消耗就很是明显。建议建立销毁的异步队列，将须要销毁的对象放到队列中销毁。

四、布局计算

布局计算在UITableView使用中是最多见的消耗资源的地方。建议取到数据以后，异步进行计算布局并缓存下来，当复用Cell时候直接调用缓存数据。

五、AutoLayout

Autolayout 对于复杂视图来讲经常会产生严重的性能问题，AutoLayout相对低效的缘由是隐藏在底层的命名为”Cassowary“的约束求解系统，随着视图数量的增加，Autolayout 带来的 CPU 消耗会呈指数级上升，当Cell内约束超过25个的时候，会下降滑动的帧率。

具体：pilky.me/36/。

六、文本的计算以及渲染

UI中存在大量的对于文本高度的适配，能够参考：用 [NSAttributedString boundingRectWithSize:options:context:] 来计算文本宽高，用 -[NSAttributedString drawWithRect:options:context:] 来绘制文本。尽管这两个方法性能不错，但仍旧须要放到后台线程进行以免阻塞主线程。

常见的文本控件 （UILabel、UITextView 等），其排版和绘制都是在主线程进行的，当显示大量文本时，CPU 的压力会很是大。解决办法是利用TextKit或者是CoreText自定义文本控件。详见：YYText。

七、图片解码以及图像的绘制

当你用 UIImage 或 CGImageSource 的那几个方法建立图片时，图片数据并不会马上解码。图片设置到 UIImageView 或者 CALayer.contents 中去，而且 CALayer 被提交到 GPU 前，CGImage 中的数据才会获得解码。这一步是发生在主线程的，而且不可避免。若是想要绕开这个机制，常见的作法是在后台线程先把图片绘制到 CGBitmapContext 中，而后从 Bitmap 直接建立图片。目前常见的网络图片库都自带这个功能。

个最多见的地方就是 [UIView drawRect:] 里面了。因为 CoreGraphic 方法一般都是线程安全的，因此图像的绘制能够很容易的放到后台线程进行。

八、文件系统的调用

NSFileManager获取一个目录获取文件信息，进行屡次递归计算，stat几乎瞬间完成，NSFileManager耗时较长且消耗CPU。

GPU资源消耗缘由以及解决办法：

一、纹理的渲染

当在较短期显示大量图片时（好比 TableView 存在很是多的图片而且快速滑动时），CPU 占用率很低，GPU 占用很是高，界面仍然会掉帧。避免这种状况的方法只能是尽可能减小在短期内大量图片的显示，尽量将多张图片合成为一张进行显示。

二、视图的混合（Blended）

视图结构过于复杂，混合的过程、会消耗不少 GPU 资源。为了减轻这种状况的 GPU 消耗，应用应当尽可能减小视图数量和层次，并在不透明的视图里标明 opaque 属性以免无用的 Alpha 通道合成。固然，这也能够用上面的方法，把多个视图预先渲染为一张图片来显示。

  1. Blended Layers（视图混合）：在同一个区域内，存在着多个有透明度的图层，那么GPU须要更多的计算，混合上下多个图层才能得出最终像素的RGB值。
  2. Misaligned Images（像素对齐）：逻辑像素（point）和 物理像素（pixel)没法相匹配；图片的size和显示图片的imageView的size（逻辑像素（point））不相等。

三、图形的生成

CALayer 的 border、圆角、阴影、遮罩（mask），CASharpLayer 的矢量图形显示，一般会触发离屏渲染（offscreen rendering），而离屏渲染一般发生在 GPU 中。能够尝试开启 CALayer.shouldRasterize 属性，但这会把本来离屏渲染的操做转嫁到 CPU 上去。

好的方法是使用图片遮罩等方法，避免使用圆角和隐形等。详细：iOS的离屏渲染

解决方案：

一、预先计算UI布局

获取数据以后，异步计算Cell高度以及各控件高度和位置，并储存在CellLayouModel中，当每次Cell须要高度以及内部布局的时候就能够直接调用，不须要进行重复计算。

二、使用自动缓存高度

iOS 8以后出现了UITableView经过约束自动计算高度，可是由于iOS对于约束的算法问题，会致使流畅性下降，FDTemplateLayoutCell很好的优化了这个问题。

三、异步绘制

Facebook的开源项目Texture（原AsyncDisplayKit），经过利用ASDisplayNode封装了CALayer，实现了异步绘制。

第三方微博客户端墨客的是现实，当滑动时，松开手指后，马上计算出滑动中止时 Cell 的位置，并预先绘制那个位置附近的几个 Cell，而忽略当前滑动中的 Cell。但也有缺点，快速滑动的时候有可能会出现大量空白。

三、高效图片加载

四、预加载

列表当中，当滑动到一个能够设定的位置的时候，提早获取下载下一页的数据，并绘制UI。详见：zhuanlan.zhihu.com/p/23418800。

五、针对Blended Layers以及Misaligned Images

Blended Layers：

  1. 尽可能少的使用具备透明色的图片
  2. 尽可能多的将UI部件增长背景色
  3. 减小同一像素点进行过多的颜色计算

Misaligned Images：

现象：

洋红色：UIView的frame像素不对齐，即不能换算成整数像素值。 黄色：UIImageView的图片像素大小与其frame.size不对齐，图片发生了缩放形成。

解决：

  1. 尽可能使用ceil()，保证没有小数的UI绘制
  2. 尽可能不实用0.01f标记UITableView或者UICollectionView的header以及footer
  3. 网络上获取的图片没有@2x和@3x的区别，须要咱们缩放图片到与UIImageView对应的尺寸，且缩放后的图片的scale和[UIScreen mainScreen].scale相等，再显示出来。

其余：

下面的状况或操做会引起离屏渲染：

  • 为图层设置遮罩（layer.mask）
  • 将图层的layer.masksToBounds / view.clipsToBounds属性设置为true
  • 将图层layer.allowsGroupOpacity属性设置为YES和layer.opacity小于1.0
  • 为图层设置阴影（layer.shadow *）。
  • 为图层设置layer.shouldRasterize=true
  • 具备layer.cornerRadius，layer.edgeAntialiasingMask，layer.allowsEdgeAntialiasing的图层
  • 文本（任何种类，包括UILabel，CATextLayer，Core Text等）。
  • 使用CGContext在drawRect :方法中绘制大部分状况下会致使离屏渲染，甚至仅仅是一个空的实现。

开工

咱们综合分析了下现有首页代码的代码结构，发现主要存在问题以下

  • 较多的使用约束进行布局
  • 每次Cell滑动进入屏幕都须要根据DataSource计算一次Cell高度，浪费时间。
  • 像素混合等问题严重。
  • 存在离屏渲染。
  • 无预加载逻辑，致使滑动流畅性下降。

因而咱们作了如下措施：

  • 使用frame布局来替换约束布局。
  • 每次拉取到数据以后，异步计算Cell高度并作为单独字段缓存在DataSource中。
  • 按照代码规范，规避像素混合问题和离屏渲染。
  • 在相应位置增长了预先拉取数据的逻辑，实现效果是用户没有将UI滑动到最后一条的时候，数据以及完成了拉取并刷新UI的逻辑。

总结

性能优化这个东西其实很难造成一个具体的方案，为何这么说？由于之因此称之为优化，是由于要在原有的代码基础上进行优化，原有的代码又有各式各样的缘由致使须要依照现有代码来优化，而很难彻底脱离现有的状况彻底参照某一种的既定方案进行优化。假如说是彻底参照某一种的方案优化的话，建议仍是将某一个性能敏感的页面利用Texture进行彻底重写，这样才能算是总体化一的利用了某一种方案。

Refrence

另外

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