iOS App启动优化（一）—— 了解App的启动流程

级别：★☆☆☆☆
标签：「iOS」「启动流程」「启动优化」
作者： 647
审校： QiShare团队

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前言：
最近，小编在看戴铭老师的技术分享，感觉收获很多。基于最近的学习，小编总结了一些App启动优化上的知识点，并计划落地一系列App启动优化的文章。
目录如下：
iOS App启动优化（一）—— 了解App的启动流程
iOS App启动优化（二）—— 使用“Time Profiler”工具监控App的启动耗时
iOS App启动优化（三）—— 自己做一个工具监控App的启动耗时

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本篇将介绍App的两种启动方式：“冷/热启动”、App完整启动流程以及“优化思路”。

一、“冷启动”与“热启动”

首先，我们先来区分两个启动的概念。

• 冷启动：
  App点击启动前，此时App的进程还不在系统里。
  需要系统新创建一个进程分配给App。（这是一次完整的App启动过程）

• 热启动：
  App在冷启动后用户将App退回后台，此时App的进程还在系统里。
  用户重新返回App的过程。（热启动做的事较少）

主要区别：

名称	区别
冷启动	启动时，App的进程不在系统里，需要开启新进程。
热启动	启动时，App的进程还在系统里，不需要开启新进程。

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二、App的完整启动流程（冷启动流程）

主要分为三个阶段：

1. main() 函数执行前（pre-main阶段）
2. main() 函数执行后（从main函数执行，到设置self.window.rootViewController执行完成）
3. 首屏渲染完成后（从self.window.rootViewController执行完成到didFinishLaunchWithOptions方法作用域结束）

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（1）main函数执行前，系统会做的事：

• 加载可执行文件。（App里的所有.o文件）

• 加载动态链接库，进行rebase指针调整和bind符号绑定。

• ObjC的runtime初始化。
  包括：ObjC相关Class的注册、category注册、selector唯一性检查等。

• 初始化。
  包括：执行+load()方法、用attribute((constructor))修饰的函数的调用、创建C++静态全局变量等。

简单来说，

App启动后，首先，系统内核（Kernel）创建一个进程。
其次，加载可执行文件。（可执行文件是指Mach-O格式的文件，也就是App中所有.o文件的集合体）这时，能获取到dyld（dyld是苹果的动态链接器）的路径。
然后，加载dyld，主要分为4步：
1 . load dylibs：这一阶段dyld会分析应用依赖的dylib，找到其mach-o文件，打开和读取这些文件并验证其有效性，接着会找到代码签名注册到内核，最后对dylib的每一个segment调用mmap()。
2 . rebase/bind：进行rebase指针调整和bind符号绑定。
3 . ObjC setup：runtime运行时初始化。包括ObjC相关Class的注册、category注册、selector唯一性检查等。
4 . Initializers：调用每个ObjC类与分类的+load方法，调用attribute((constructor))修饰的函数、创建C++静态全局变量。

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（2）main函数执行后：

main函数执行后的阶段，指的是：从 main 函数执行开始，到 appDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions方法里首屏渲染相关方法执行完成。
即，从main函数执行到设置self.window.rootViewController执行完成的阶段。

• 首屏初始化所需配置文件的读写操作；

• 首屏列表大数据的读取；

• 首屏渲染的大量计算；

main函数执行后

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（3）首屏渲染完成后：

首屏渲染完成后的阶段，指的是：didFinishLaunchingWithOptions方法作用域
内执行首屏渲染后的所有方法执行。
即从设置self.window.rootViewController到didFinishLaunchWithOptions方法作用域结束。

这个阶段，首屏已经渲染完成。

需要做的事：

• 初始化一些首屏展示不需要的功能。

• 优化主线程，先处理会卡住主线程的方法，不能影响到用户的后续操作。

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三、具体优化思路

用户能感知到的启动时长主要是在 “main函数执行前” 、“main函数执行后到首屏渲染完成”的阶段。

main函数执行前，优化思路如下：

（1）减少使用 +load() 方法

• 方案一：如果可能的话，将+load中的内容，放到渲染完成后做。

• 方案二：使用+initialize()的方法代替+load()，注意把逻辑移动到+initialize()时，要注意避免+initialize()的重复调用问题，可以使用dispatch_once()让逻辑只执行一次。

小知识点：+load()与+initialize()两者的区别?
+load()方法会在main()函数调用前就调用，而+initialize()是在类第一次使用时才会调用。
+load方法的调用优先级: 父类 > 子类 > 分类，并且不会被覆盖，均会调用。
+load方法是在main() 函数之前调用，所有的类文件都会加载，包括分类也会加载。
+initialize方法的调用优先级：分类 > 子类，父类 > 子类。（父类的分类重写了+initialize方法会覆盖父类的+initialize方法）

（2）合并多个动态库

苹果公司建议使用更少的动态库，并且建议在使用动态库的数量较多时，尽量将多个动态库进行合并。数量上，苹果公司最多可以支持6个非系统动态库合并为一个。

（3）优化类、方法、全局变量

减少加载启动后不会去使用的类或方法；少用C++全局变量；

main函数执行后，优化方案如下：

（4）优化首屏渲染前的功能初始化

main函数执行后到首屏渲染完成前，只处理首屏渲染相关业务。
首屏渲染外的其他功能放到首屏渲染完成后去初始化。

（5）优化主线程耗时操作，防止屏幕卡顿。

首先检查首屏渲染前，主线程上的耗时操作。将耗时操作滞后或异步处理。
通常的耗时操作有：网络加载、编辑、存储图片和文件等资源。
针对耗时操作做相对应的优化即可。

最后，我是站在iOS业界巨人的肩膀上完成了App启动优化（一）、（二）、（三），感谢戴铭老师精彩的技术分享。
另附上，戴铭老师课程链接：《iOS开发高手课》

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