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IOS性能优化

news 2025/6/8 9:36:45

CPU(Central Processing Unit中央处理器)：

对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制(Core Graphics)

GPU(Fraphics Processing Unit图形处理器)

纹理的渲染。在IOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存。

屏幕成像原理

卡顿产生的原因

一、卡顿解决的主要思路

- 尽可能减少CPU、GPU资源消耗
- 按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号来要帧信息

1.1 卡顿优化 - CPU

尽量用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer取代UIView
不要频繁调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改
尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整对应属性。
AutoLayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
图片的size最好和UIImageView的size保持一致
控制下线程的最大并发数量
尽量把耗时的操作放在子线程
- 文本处理（尺寸计算、绘制）
- 图片处理（解码、绘制）

1.2 卡顿优化 - GPU

尽量减少视图数量和层次
尽量避免短时间内大量图片的显示、尽可能将多张图片合成一张进行显示
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资源进行处理，所以纹理尽量不要超过这个尺寸
减少透明的视图(alpha < 1)，不透明的就设置opaque为YES。
尽量避免出现离屏渲染。

二、离屏渲染

在OpenGL中，GPU有2中渲染方式
- 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作
- Off-Screen Rendering：离屏渲染，在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作
离屏渲染消耗性能的原因
- 需要创建新的缓冲区
- 离屏渲染整个过程，需要多次切换上下文环境，先是从当前屏幕(On-Screen)切换到离屏(Off-Screen)；离屏渲染结束后，将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上，又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕。
哪些操作会触发离屏渲染？
- 光栅化：layer.shouldRasterize = YES;
- 遮罩 layer.mask
- 圆角，同时设置layer.maskToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0
  - 考虑通过CoreGraphics绘制裁剪圆角，或者叫美工直接提供圆角图片
- 阴影, layer.shadowXXX
  - 如果设置layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

三、卡顿检测

“卡顿”主要是因为在主线程执行了比较耗时的操作。

可以添加Observer到主线程RunLoop中，通过监听RunLoop状态切换的耗时，以达到监控卡顿的目的。

GitHub - UIControl/LXDAppFluecyMonitor

四、耗电

4.1 耗电的主要来源

CPU处理
网络
定位
图像

4.2 耗电优化

尽可能降低CPU、GPU功耗
少用定时器
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
- 读写大量重要数据时，考虑用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。用dispatch_io系统会优化磁盘
- 数据量比较大的，建议使用数据库(SQLite、CoreData)
网络优化
- 减少、压缩网络数据 pb
- 如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存。
- 使用断点续传，否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容
- 网络不可用时，不要尝试执行网络请求
- 让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作，设置合适的超时时间
- 批量传输，比如下载视频时，不要传输很小的数据包，直接下载整个文件或者大块下载。
定位优化
- 如果只是需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的reuqestLocation方法。定位完成后，会自动让定位硬件断电。
- 如果不是导航应用，尽量不要实时更新位置，定位完成后关掉定位服务。
- 尽量降低定位精度，比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
- 需要后台定位时，尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新。

五、APP启动

APP的启动分为2种：

冷启动(Cold Launch)：从零开始启动APP
热启动(Warm Launch)：APP已经在内存中，在后台存活这，再次点击图标启动APP

启动优化主要是针对冷启动进行优化

通过添加环境变量可以打印出APP的启动时间分析(Edit scheme -> Run -> Arguments)
- DYLD_PRINT_STATISTICS设置为1

5.1 APP冷启动3大阶段

dyld加载
runtime
main

5.2 dyld

dyld(dynamic link editor)，Apple的动态链接器，可以用来装载Math-O文件（可执行文件、动态库等）

启动APP时，dyld所做的：
- 装载APP的可执行文件，同时递归加载所有依赖的动态库
- 当dyld把可执行文件、动态库都装载完成后，会通知runtime进行下一步处理

5.2.1 优化方案

减少动态库、合并一些动态库（定期清理不必要的动态库）
减少Objc类、分类的数量、减少Selector数量（定期清理不必要的类、分类）
减少C++虚函数数量
Swift尽量使用struct

5.3 runtime

启动APP时，runtime所做的事情：

调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理
在load_images，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、元类对象)
调用C++静态初始化器和__attribute__((constructor))修饰的函数

到此为止，可行性文件和动态库中所有的符号(Class、Protocol、Selector、IMP....)都已经按照格式加载到内存中了，被runtime管理。

5.3.1 优化方案

用+initialize方法和dispatch_once取代所有的__attribute__((constructor))、C++静态构造器、Objc的+load

5.4 main

总结下：

APP启动由dyld主导，将可执行文件加载到内存，并加载所有依赖的动态库
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
main调用UIApplicationMain函数，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

5.4.1 优化方案

在不影响用户体验的前提下，尽可能将一些操作延迟，不要全部都放在finishLaunching里

六、安装包瘦身

安装包(IPA)由可执行文件和资源组成。

资源(图片、音频、视频等)
- 采取无损压缩
- 删除无用资源：https://github.com/tinymind/LSUnusedResources

可执行文件瘦身
- 编译器优化
  - Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Defaults设置为YES
  - 去掉异常支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions设置为NO，Other C flags添加-fno-exceptions
利用AppCode(https://www.jetbrains.com/objc/)检测未使用的代码：菜单栏 -> Code -> Inspect Code
编写LLVM插件，检测未使用代码。