iOS性能優(yōu)化

隨著項目功能的不斷增加和擴展,如果你的代碼沒有經(jīng)過嚴格的調(diào)試和優(yōu)化,我相信你的app一定出現(xiàn)過一些卡頓現(xiàn)象要么就是是不是奔潰的現(xiàn)象,最后項目經(jīng)理說這用戶體驗太差了,必須優(yōu)化;然后你在想咋么優(yōu)化呢?本篇將給大家講解一下iOS應用程序都要注意的地方.目前在性能優(yōu)化方面做得還不是很深入,歡迎大家指教,共同探討.

學會使用instruments

在iOS上進行性能分析的時候，首先考慮借助instruments這個利器分析出問題出在哪，不要憑空想象，不然你可能把精力花在了1%的問題上，最后發(fā)現(xiàn)其實啥都沒優(yōu)化，比如要查看程序哪些部分最耗時，可以使用Time Profiler，要查看內(nèi)存是否泄漏了，可以使用Leaks等。關于instruments網(wǎng)上有很多資料，作為一個合格iOS開發(fā)者，熟悉這個工具還是很有必要的。

不要阻塞主線程

在iOS里關于UIKit的操作都是放在主線程，因此如果主線程被阻塞住了，你的UI可能無法及時響應事件，給人一種卡頓的感覺。大多數(shù)阻塞主線程的情況是在主線程做IO操作，比如文件的讀寫，包含數(shù)據(jù)庫、圖片、json文本或者log日志等，盡量將這些操作放放到子線程(如果數(shù)據(jù)庫有一次有較多的操作，記得采用事務來處理，性能相差還是挺大的)，或者在后臺建立對應的dispatch queue來做這些操作，比如一個低級別的serial queue來負責log文件的記錄等等。程序中如果你的代碼邏輯是按照同步的邏輯來寫的，盡量修改邏輯代碼吧。。。

使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構

根據(jù)不同的業(yè)務場景來選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構，可能在數(shù)據(jù)量比較少的時候看不出什么區(qū)別，但是假如你存儲的數(shù)據(jù)量比較大且數(shù)據(jù)結(jié)構比較復雜的話，這有可能會影響到你的程序性能。一般用的比較多的數(shù)據(jù)結(jié)構就是array，但我們知道它的查找復雜度是O(n)，因此假如需要快速的查找某個元素，可以使用map?？梢詤⒖枷?a target="_blank" rel="nofollow">Apple Collections Programming Topics 。

懶加載view

不要在cell里面嵌套太多的view，這會很影響滑動的流暢感，而且更多的view也需要花費更多的CPU跟內(nèi)存。假如由于view太多而導致了滑動不流暢，那就不要在一次就把所有的view都創(chuàng)建出來，把部分view放到需要顯示cell的時候再去創(chuàng)建。

界面顯示原理

每個app都離不開界面的渲染;而界面的過程我們可以做很多優(yōu)化處理哦;不知道各位小伙伴們知道哪些呢?

CPU和GPU

在屏幕成像的過程中，CPU和GPU起著至關重要的作用

CPU( Central Processing Unit, 中央處理器)就是機器的“大腦”，也是布局謀略、發(fā)號施令、控制行動的“總司令官”。

CPU的結(jié)構主要包括運算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制單元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速緩存器（Cache）和它們之間通 訊的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線。

GPU全稱為Graphics Processing Unit，中文為圖形處理器，就如它的名字一樣，GPU最初是用在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設備（如平板電腦、智能手機等）上運行繪圖運算工作的微處理器。

為什么GPU特別擅長處理圖像數(shù)據(jù)呢？這是因為圖像上的每一個像素點都有被處理的需要，而且每個像素點處理的過程和方式都十分相似，也就成了GPU的天然溫床。


頁面渲染流程圖.png

在iOS中是雙緩沖機制，有前幀緩存、后幀緩存，即GPU會預先渲染好一幀放入一個緩沖區(qū)內(nèi)（前幀緩存），讓視頻控制器讀取，當下一幀渲染好后，GPU會直接把視頻控制器的指針指向第二個緩沖器（后幀緩存）。當你視頻控制器已經(jīng)讀完一幀，準備讀下一幀的時候，GPU會等待顯示器的VSync信號發(fā)出后，前幀緩存和后幀緩存會瞬間切換，后幀緩存會變成新的前幀緩存，同時舊的前幀緩存會變成新的后幀緩存。

卡頓的原因

在Sync信號到來后，系統(tǒng)圖形服務會通過CADisplayLink等機制通知App，App主線程開始在CPU中計算顯示內(nèi)容，比如視圖的創(chuàng)建，布局計算，圖片解碼，文本繪制等。隨后CPU會將計算好的內(nèi)容提交到GPU去，由GPU進行交換，合成，渲染。隨后GPU會把渲染結(jié)果提交到幀緩沖區(qū)，等待下一次VSync信號（垂直同步信號）到來時顯示到屏幕上。由于垂直同步機制，如果在一個VSync時間內(nèi)，CPU或者GPU沒有完成內(nèi)容提交，則那一幀就會被丟棄，等待下一次機會再顯示，而這時顯示屏因為沒有新的刷新，會保留之前的內(nèi)容不變。這就造成了卡頓。

按照60FPS的刷幀率，每隔16ms就會有一次VSync信號

卡頓優(yōu)化 -CPU

  • 盡量用輕量級的對象，比如用不到事件處理的地方，可以考慮使用CALayer取代UIView

  • 不要頻繁地調(diào)用UIView的相關屬性，比如frame、bounds、transform等屬性，盡量減少不必要的修改

  • 盡量提前計算好布局，在有需要時一次性調(diào)整對應的屬性，不要多次修改屬性

  • Autolayout會比直接設置frame消耗更多的CPU資源

  • 圖片的size最好剛好跟UIImageView的size保持一致

  • 控制一下線程的最大并發(fā)數(shù)量

  • 盡量把耗時的操作放到子線程

卡頓優(yōu)化 -GPU

  • 盡量避免短時間內(nèi)大量圖片的顯示，盡可能將多張圖片合成一張進行顯示

  • 盡量減少視圖數(shù)量和層次

  • 減少透明的視圖（alpha<1），不透明的就設置opaque為YES

  • 盡量避免出現(xiàn)離屏渲染

哪些操作會觸發(fā)離屏渲染？

1.光柵化，layer.shouldRasterize = YES

2.遮罩，layer.mask

3.圓角，同時設置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0

考慮通過CoreGraphics繪制裁剪圓角，或者叫美工提供圓角圖片

4.陰影，layer.shadowXXX

如果設置了layer.shadowPath就不會產(chǎn)生離屏渲染
以下代碼是設置圓角的具體方法,這種方法不會造成離屏渲染,消耗內(nèi)存小,并且渲染速度快


    UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 300, 100, 100)];
    imageView.image = [UIImage imageWithColor:[UIColor redColor]];
    UIBezierPath *maskPath = [UIBezierPath bezierPathWithRoundedRect:imageView.bounds byRoundingCorners:UIRectCornerBottomLeft | UIRectCornerTopLeft cornerRadii:CGSizeMake(50, 0)];
   
    CAShapeLayer *maskLayer = [[CAShapeLayer alloc]init];
    //設置大小
    maskLayer.frame = imageView.bounds;
    //設置圖形樣子
    maskLayer.path = maskPath.CGPath;
    imageView.layer.mask = maskLayer;
    imageView.opaque = YES;
    [self.view addSubview:imageView];

耗電優(yōu)化

耗電的主要來源？

  • CPU處理，Processing

  • 網(wǎng)絡，Networking

  • 定位，Location

  • 圖像，Graphics

1.定位優(yōu)化

  • 如果只是需要快速確定用戶位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，會自動讓定位硬件斷電

  • 如果不是導航應用，盡量不要實時更新位置，定位完畢就關掉定位服務

  • 盡量降低定位精度，比如盡量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest

  • 需要后臺定位時，盡量設置pausesLocationUpdatesAutomatically為YES，如果用戶不太可能移動的時候系統(tǒng)會自動暫停位置更新

  • 盡量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，優(yōu)先考慮startMonitoringForRegion:

APP啟動優(yōu)化

先來看app啟動流程
APP的啟動可以分為2種

1、冷啟動（Cold Launch）：從零開始啟動APP

2、熱啟動（Warm Launch）：APP已經(jīng)在內(nèi)存中，在后臺存活著，再次點擊圖標啟動APP

APP啟動時間的優(yōu)化，主要是針對冷啟動進行優(yōu)化

通過添加環(huán)境變量可以打印出APP的啟動時間分析（Edit scheme -> Run -> Arguments）

1、DYLD_PRINT_STATISTICS設置為1

2、如果需要更詳細的信息，那就將DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS設置為1

3.當用戶點擊app的圖標之后，程序應該盡可能快的進入到主頁面，盡可能減少用戶的等待時間，比如我們的應用程序在啟動的時候會去做3d模型的渲染操作，完成之后在進入首頁面展示，但其實我們可以先進入到主頁面，將渲染3d的任務放到子線程去完成，縮短用戶需要等待的時間。

APP的冷啟動概括為三大階段
  • dyld，Apple的動態(tài)鏈接器，可以用來裝載Mach-O文件（可執(zhí)行文件、動態(tài)庫等）

啟動APP時，dyld所做的事情有

1.裝載APP的可執(zhí)行文件，同時會遞歸加載所有依賴的動態(tài)庫

2.當dyld把可執(zhí)行文件、動態(tài)庫都裝載完畢后，會通知Runtime進行下一步的處理

  • runtime

啟動APP時，runtime所做的事情有

1.調(diào)用map_images進行可執(zhí)行文件內(nèi)容的解析和處理

2.在load_images中調(diào)用call_load_methods，調(diào)用所有Class和Category的+load方法

3.進行各種objc結(jié)構的初始化（注冊Objc類 、初始化類對象等等）

4.調(diào)用C++靜態(tài)初始化器和attribute((constructor))修飾的函數(shù)

到此為止，可執(zhí)行文件和動態(tài)庫中所有的符號(Class，Protocol，Selector，IMP，…)都已經(jīng)按格式成功加載到內(nèi)存中，被runtime 所管理

  • main

1.APP的啟動由dyld主導，將可執(zhí)行文件加載到內(nèi)存，順便加載所有依賴的動態(tài)庫

2.并由runtime負責加載成objc定義的結(jié)構

3.所有初始化工作結(jié)束后，dyld就會調(diào)用main函數(shù)

4.接下來就是UIApplicationMain函數(shù)，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

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