IOS性能优化篇

好的app应该有好的性能流畅度，本篇文章就大概讲一下ios性能优化。

先来谈谈CPU和GPU

• 在屏幕成像的过程当中，CPU和GPU起着相当重要的做用
• CPU( Central Processing Unit, 中央处理器)就是机器的“大脑”，也是布局谋略、发号施令、控制行动的“总司令官”。
• CPU的结构主要包括运算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制单元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速缓存器（Cache）和它们之间通 讯的数据、控制及状态的总线。
• GPU全称为Graphics Processing Unit，中文为图形处理器，就如它的名字同样，GPU最初是用在我的电脑、工做站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上运行绘图运算工做的微处理器。
• 为何GPU特别擅长处理图像数据呢？这是由于图像上的每个像素点都有被处理的须要，并且每一个像素点处理的过程和方式都十分类似，也就成了GPU的自然温床。

在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存，即GPU会预先渲染好一帧放入一个缓冲区内（前帧缓存），让视频控制器读取，当下一帧渲染好后，GPU会直接把视频控制器的指针指向第二个缓冲器（后帧缓存）。当你视频控制器已经读完一帧，准备读下一帧的时候，GPU会等待显示器的VSync信号发出后，前帧缓存和后帧缓存会瞬间切换，后帧缓存会变成新的前帧缓存，同时旧的前帧缓存会变成新的后帧缓存。

屏幕成像原理

卡顿产生的缘由

在Sync信号到来后，系统图形服务会经过CADisplayLink等机制通知App，App主线程开始在CPU中计算显示内容，好比视图的建立，布局计算，图片解码，文本绘制等。随后CPU会将计算好的内容提交到GPU去，由GPU进行交换，合成，渲染。随后GPU会把渲染结果提交到帧缓冲区，等待下一次VSync信号（垂直同步信号）到来时显示到屏幕上。因为垂直同步机制，若是在一个VSync时间内，CPU或者GPU没有完成内容提交，则那一帧就会被丢弃，等待下一次机会再显示，而这时显示屏由于没有新的刷新，会保留以前的内容不变。这就形成了卡顿。

• 按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号

卡顿优化 -CPU

• 尽可能用轻量级的对象，好比用不到事件处理的地方，能够考虑使用CALayer取代UIView
• 不要频繁地调用UIView的相关属性，好比frame、bounds、transform等属性，尽可能减小没必要要的修改
• 尽可能提早计算好布局，在有须要时一次性调整对应的属性，不要屡次修改属性
• Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
• 图片的size最好恰好跟UIImageView的size保持一致
• 控制一下线程的最大并发数量
• 尽可能把耗时的操做放到子线程

卡顿优化 -GPU

• 尽可能避免短期内大量图片的显示，尽量将多张图片合成一张进行显示
• 尽可能减小视图数量和层次
• 减小透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES
• 尽可能避免出现离屏渲染

离屏渲染

• 在OpenGL中，GPU有2种渲染方式
  1.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做
  2.Off-Screen Rendering：离屏渲染，在当前屏幕缓冲区之外新开辟一个缓冲区进行渲染操做
• 离屏渲染消耗性能的缘由
  1.须要建立新的缓冲区
  2.离屏渲染的整个过程，须要屡次切换上下文环境，先是从当前屏幕（On-Screen）切换到离屏（Off-Screen）；等到离屏渲染结束之后，将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上，又须要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕
• 哪些操做会触发离屏渲染？
  1.光栅化，layer.shouldRasterize = YES
  2.遮罩，layer.mask
  3.圆角，同时设置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0 考虑经过CoreGraphics绘制裁剪圆角，或者叫美工提供圆角图片
  4.阴影，layer.shadowXXX 若是设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

耗电优化

耗电的主要来源？

• CPU处理，Processing
• 网络，Networking
• 定位，Location
• 图像，Graphics

1. 定位优化

• 若是只是须要快速肯定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，会自动让定位硬件断电
• 若是不是导航应用，尽可能不要实时更新位置，定位完毕就关掉定位服务
• 尽可能下降定位精度，好比尽可能不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
• 须要后台定位时，尽可能设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，若是用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新
• 尽可能不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑startMonitoringForRegion:

APP启动优化

先来看app启动流程

APP的启动能够分为2种

一、冷启动（Cold Launch）：从零开始启动APP
二、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

APP启动时间的优化，主要是针对冷启动进行优化

• 经过添加环境变量能够打印出APP的启动时间分析（Edit scheme -> Run -> Arguments）
  一、DYLD_PRINT_STATISTICS设置为1
  二、若是须要更详细的信息，那就将DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1

APP的冷启动归纳为三大阶段

• dyld，Apple的动态连接器，能够用来装载Mach-O文件（可执行文件、动态库等）
  启动APP时，dyld所作的事情有
  1.装载APP的可执行文件，同时会递归加载全部依赖的动态库
  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，runtime所作的事情有
  1.调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理
  2.在load_images中调用call_load_methods，调用全部Class和Category的+load方法
  3.进行各类objc结构的初始化（注册Objc类 、初始化类对象等等）
  4.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全部的符号(Class，Protocol，Selector，IMP，…)都已经按格式成功加载到内存中，被runtime 所管理

• main
  1.APP的启动由dyld主导，将可执行文件加载到内存，顺便加载全部依赖的动态库
  2.并由runtime负责加载成objc定义的结构
  3.全部初始化工做结束后，dyld就会调用main函数
  4.接下来就是UIApplicationMain函数，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

优化方案

1、dyld

• 减小动态库、合并一些动态库（按期清理没必要要的动态库）
• 减小Objc类、分类的数量、减小Selector数量（按期清理没必要要的类、分类）
• 减小C++虚函数数量
• Swift尽可能使用struct

2、runtime

用+initialize方法和dispatch_once取代全部的__attribute__((constructor))、C++静态构造器、ObjC的+load

3、main

• 在不影响用户体验的前提下，尽量将一些操做延迟，不要所有都放在finishLaunching方法中
• 按需加载

后面会分享本身的优化过程

• Follow: github.com/sallenhando…
• Source: slimsallen.com/#/detail/io…