IOS性能優化篇

時間 2019-11-24

標籤 ios 性能優化欄目 iOS 简体版

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好的app應該有好的性能流暢度，本篇文章就大概講一下ios性能優化。

先來談談CPU和GPU

在屏幕成像的過程當中，CPU和GPU起着相當重要的做用
CPU( Central Processing Unit, 中央處理器)就是機器的「大腦」，也是佈局謀略、發號施令、控制行動的「總司令官」。
CPU的結構主要包括運算器（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據、控制及狀態的總線。
GPU全稱爲Graphics Processing Unit，中文爲圖形處理器，就如它的名字同樣，GPU最初是用在我的電腦、工做站、遊戲機和一些移動設備（如平板電腦、智能手機等）上運行繪圖運算工做的微處理器。
爲何GPU特別擅長處理圖像數據呢？這是由於圖像上的每個像素點都有被處理的須要，並且每一個像素點處理的過程和方式都十分類似，也就成了GPU的自然溫牀。

在iOS中是雙緩衝機制，有前幀緩存、後幀緩存，即GPU會預先渲染好一幀放入一個緩衝區內（前幀緩存），讓視頻控制器讀取，當下一幀渲染好後，GPU會直接把視頻控制器的指針指向第二個緩衝器（後幀緩存）。當你視頻控制器已經讀完一幀，準備讀下一幀的時候，GPU會等待顯示器的VSync信號發出後，前幀緩存和後幀緩存會瞬間切換，後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後幀緩存。

屏幕成像原理

卡頓產生的緣由

在Sync信號到來後，系統圖形服務會經過CADisplayLink等機制通知App，App主線程開始在CPU中計算顯示內容，好比視圖的建立，佈局計算，圖片解碼，文本繪製等。隨後CPU會將計算好的內容提交到GPU去，由GPU進行交換，合成，渲染。隨後GPU會把渲染結果提交到幀緩衝區，等待下一次VSync信號（垂直同步信號）到來時顯示到屏幕上。因爲垂直同步機制，若是在一個VSync時間內，CPU或者GPU沒有完成內容提交，則那一幀就會被丟棄，等待下一次機會再顯示，而這時顯示屏由於沒有新的刷新，會保留以前的內容不變。這就形成了卡頓。

按照60FPS的刷幀率，每隔16ms就會有一次VSync信號

卡頓優化 -CPU

儘可能用輕量級的對象，好比用不到事件處理的地方，能夠考慮使用CALayer取代UIView
不要頻繁地調用UIView的相關屬性，好比frame、bounds、transform等屬性，儘可能減小沒必要要的修改
儘可能提早計算好佈局，在有須要時一次性調整對應的屬性，不要屢次修改屬性
Autolayout會比直接設置frame消耗更多的CPU資源
圖片的size最好恰好跟UIImageView的size保持一致
控制一下線程的最大併發數量
儘可能把耗時的操做放到子線程

卡頓優化 -GPU

儘可能避免短期內大量圖片的顯示，儘量將多張圖片合成一張進行顯示
儘可能減小視圖數量和層次
減小透明的視圖（alpha<1），不透明的就設置opaque爲YES
儘可能避免出現離屏渲染

離屏渲染

在OpenGL中，GPU有2種渲染方式
1.On-Screen Rendering：當前屏幕渲染，在當前用於顯示的屏幕緩衝區進行渲染操做
2.Off-Screen Rendering：離屏渲染，在當前屏幕緩衝區之外新開闢一個緩衝區進行渲染操做
離屏渲染消耗性能的緣由
1.須要建立新的緩衝區
2.離屏渲染的整個過程，須要屢次切換上下文環境，先是從當前屏幕（On-Screen）切換到離屏（Off-Screen）；等到離屏渲染結束之後，將離屏緩衝區的渲染結果顯示到屏幕上，又須要將上下文環境從離屏切換到當前屏幕
哪些操做會觸發離屏渲染？
1.光柵化，layer.shouldRasterize = YES
2.遮罩，layer.mask
3.圓角，同時設置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大於0 考慮經過CoreGraphics繪製裁剪圓角，或者叫美工提供圓角圖片
4.陰影，layer.shadowXXX 若是設置了layer.shadowPath就不會產生離屏渲染

耗電優化

耗電的主要來源？

CPU處理，Processing
網絡，Networking
定位，Location
圖像，Graphics

1. 定位優化

若是隻是須要快速肯定用戶位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成後，會自動讓定位硬件斷電
若是不是導航應用，儘可能不要實時更新位置，定位完畢就關掉定位服務
儘可能下降定位精度，好比儘可能不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
須要後臺定位時，儘可能設置pausesLocationUpdatesAutomatically爲YES，若是用戶不太可能移動的時候系統會自動暫停位置更新
儘可能不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，優先考慮startMonitoringForRegion:

APP啓動優化

先來看app啓動流程

APP的啓動能夠分爲2種

一、冷啓動（Cold Launch）：從零開始啓動APP
二、熱啓動（Warm Launch）：APP已經在內存中，在後臺存活着，再次點擊圖標啓動APPios

APP啓動時間的優化，主要是針對冷啓動進行優化

經過添加環境變量能夠打印出APP的啓動時間分析（Edit scheme -> Run -> Arguments）
一、DYLD_PRINT_STATISTICS設置爲1
二、若是須要更詳細的信息，那就將DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS設置爲1

APP的冷啓動歸納爲三大階段

dyld，Apple的動態連接器，能夠用來裝載Mach-O文件（可執行文件、動態庫等）
啓動APP時，dyld所作的事情有
1.裝載APP的可執行文件，同時會遞歸加載全部依賴的動態庫
2.當dyld把可執行文件、動態庫都裝載完畢後，會通知Runtime進行下一步的處理git
runtime 啓動APP時，runtime所作的事情有
1.調用map_images進行可執行文件內容的解析和處理
2.在load_images中調用call_load_methods，調用全部Class和Category的+load方法
3.進行各類objc結構的初始化（註冊Objc類、初始化類對象等等）
4.調用C++靜態初始化器和__attribute__((constructor))修飾的函數
到此爲止，可執行文件和動態庫中全部的符號(Class，Protocol，Selector，IMP，…)都已經按格式成功加載到內存中，被runtime 所管理github
main
1.APP的啓動由dyld主導，將可執行文件加載到內存，順便加載全部依賴的動態庫
2.並由runtime負責加載成objc定義的結構
3.全部初始化工做結束後，dyld就會調用main函數
4.接下來就是UIApplicationMain函數，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法緩存