iOS启动速度优化

这篇文章主要讲解的是优化性能

一、应用启动流程

iOS应用的启动可分为pre-main阶段和main()阶段,其中系统做的事情依次是:

1、pre-main阶段

1.1 加载应用的可执行文件
1.2 加载动态链接库加载器dyId(dynamic loader)
1.3 dyId递归加载应用所有依赖的dylib(dynamic library 动态链接库)

2、main()阶段

2.1 dyId调用main()
2.2 调用UIApplicationMain()
2.3 调用applicationWillFinishLaunching
2.4 调用didFinishLaunchingWithOptions

启动耗时的测量

在进行优化之前,我们首先应该先测量各阶段的耗时。

1.pre-main阶段

对于pre-main阶段,Apple提供了一种测量方法,在Xcode中Edit scheme -> Run -> Auguments 将环境变量DYLD_PRINT_STATISTICS设为1
设置好后把程序跑起来,控制台会有如下输出,pre-main阶段各过程的耗时一览无余

2.main()阶段

对于main()阶段,主要是测量main()函数开始执行到didFinishLaunching执行结束的耗时,就需要自己插入代码到工程中了。现在main()函数里用变量StartTime记录当前时间:

CFAbsoluteTime StartTime;
int main(int argc, char * argv[]) {
      StartTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
}

再在AppDelegate.m文件中用extern声明全局变量StartTime

extern CFAbsoluteTime StartTime;

最后在didFinishLaunchingWithOptions里,在获取一下当前时间,与StartTime的差值即是main()阶段运行耗时

double launchTime = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - StartTime);

pre-main阶段的优化

要对pre-main阶段的耗时做优化,需要再学习下dyId加载的过程,根据Apple在WWDC上的介绍,dyId的加载主要分为4步:

1.Load dylibs

这一阶段dyId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()。
一般情况下,iOS应用会加载100-400个dylibs,其中大部分是系统库,这部分dylib的加载系统已经做了优化。
所以,依赖的dylib越少越好,在这一步,我们可以做的优化有:
1.尽量不使用内嵌(embedded)的dylib,其中大部分是系统库,这部分dylib的加载系统已经做了优化。
2.合并已有的dylib和使用静态库(static archives),减少dylib的使用个数。
3.懒加载dylib,但是要注意dlopen()可能造成一些问题,且实际上懒加载做的工作会更多

2.Rebase/Bind

在dylib的加载过程中,系统为了安全考虑,引入了ASLR (Address Space Layout Randomization)技术和代码签名。由于ASLR的存在,镜像(Image,包括可执行文件,dylib和bundle)会在随机的地址上加载,和之前指针指向的地址(preferred_address)会有一个偏差(slide),dyId需要修正这个偏差,来指向正确的地址。
rebase在前,bind在后,rebase做的是将镜像读入内存,修正镜像内部的指针,性能消耗主要在IO,bind做的是查询符号表,设置指向镜像外部的指针,性能消耗主要在CPU计算。
所以指针数量越少越好,在这一步,我们可以做的优化有:

  • 1.减少ObjC类(class)、方法(selector)、分类(category)的数量
  • 2.减少C++虚函数的数量(创建虚函数表有开销)
  • 3.使用swift strcts(内部做了优化,符号数量更少)

3.ObjC setup

大部分ObjC初始化工作已经在Rebase/Bind阶段做完了,这一步dyId会注册所有声明过的ObjC类,将分类插入到类的方法列表里,在检查每个selector的唯一性,在这一步到没有什么优化可做的,Rebase/Bind阶段优化好了,这一步的耗时也会减少。

4.Initializers

到了这一阶段,dyId开始运行程序的初始化函数,调用每个ObjC类和分类的+load方法,调用C/C++中的构造器函数(用attribute((constructor))修饰的函数),和创建非基本类型的C++静态全局变量,Initializers阶段执行完后,dyId开始调用main()函数。
在这一步,我们可以做的优化有:
1.少在类的+load方法里做事情,尽量把这些事情推迟到+initiailize
2.减少构造器函数个数,在构造器函数里稍作些事情
3.减少C++静态全局变量的个数

main()阶段的优化

这一阶段的优化主要是减少didFinishLaunchingWithOptions方法里的工作,在didFinishLaunchingWithOptions方法里,我们会创建应用的window,指定其rootViewController,调用window的makeKeyAndVisible方法让其可见。由于业务需要,我们会初始化各个二方/三方库,设置系统UI风格,检查是否需要显示引导页、是否需要登录、是否有新版本等,由于历史原因,这里的代码容易变得比较庞大,启动耗时难以控制.
所以,满足业务需要的前提下,didFinishLaunchingWithOptions在主线程里做的事情越少越好。在这一步,我们可以做的优化有:
1.梳理各个二方/三方库,找到可以延迟加载的库,做延迟加载处理,比如放到首页控制器的viewDidAppear方法里。
2.梳理业务逻辑,把可以延迟执行的逻辑,做延迟执行处理。比如检查新版本、注册推送通知等逻辑。
3.避免复杂/多余的计算。
4.避免在首页控制器的viewDidLoad和viewWillAppear做太多事情,这2个方法执行完,首页控制器才能显示,部分可以延迟创建的视图应做延迟创建/懒加载处理。
5.采用性能更好的API。
6.首页控制器用纯代码方式来构建。

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