2018-06-29 学习iOS性能分析和优化

本文章参考自iOS性能分析和优化，主要学习如何使用性能分析工具Instruments。

一.基本概念

1.内存空间的划分

一个进程占用的内存空间，包含5种不同的数据区：
（1） BSS段：通常存放未初始化的全局变量
（2）数据段：通常存放已初始化的全局变量
（3）代码段：通常存放程序执行代码
（4）堆：通常存放进程运行中被动态分配的内存段，OC对象（所有继承自NSObject的对象）就存放在堆里。
（5）栈：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等值。

其中，栈内存是由系统来管理的，因此我们常说的内存管理，是指堆内存的管理，也就是所有OC对象的创建和销毁的管理。随着苹果推出了ARC，编译器会自动生成内存管理的代码，因此我们的内存泄漏通常来源于堆内存。

2.内存泄漏(Memory Leak)

用动态存储分配函数动态开辟的空间，在使用完毕后未释放，结果导致一直占据该内存单元，即该内存空间使用完毕之后未回收。在ios的内存泄漏原因一般有循环引用、错用Strong/copy等。

二.Instruments多功能检测

1.静态分析（Analyze）

不需要运行程序，就可以检查到存在内存泄漏的地方。

常见的三种泄露情形：

创建了一个对象但是并没有使用，提示：Value Stored to 'number' is never read
创建了一个（指针可变的）对象，且初始化了，但是初始化的值一直没读取过，提示：Value Stored to 'str' during its initialization is never read
调用了让某个对象引用计数加一的函数，但没有调用相应的让其引用计数减一的函数，提示：Potential leak of an object stored into 'subImageRef'

通过测试可以发现，程序中有这样的泄露：

原来是因为这个指针初始化之后没有使用，其实在这里如果要赋值的话，直接变成这样：

NSDictionary *cover = self.covers[indexPath.item];

2.内存泄漏检查工具——Leak

参考Xcode结合Leaks检测内存泄露

中途有点报错，关闭SIP就好了。

哇，吓我一跳，这么多内存泄漏的吗..赶紧参考了 AFNetworking 3.0中调用[AFHTTPSessionManager manager]方法导致内存泄漏的解决办法，发现问题在于，由于ARC的机制，导致每当实例化 Session类后都没有地方释放掉实例，需要把 Session类的实例都改成单例模式。

（附）科普：单例模式

参考iOS-单例模式简单使用

1.概念

一个类只允许有一个实例，在整个程序中需要多次使用，共享同一份资源的时候，就可以创建单例，一般封装成工具类使用，如UIApplication,NSUserDefaults,NSNotificationCenter,NSFileManager等。

2.单例优缺点

优点：单例模式会使类只有一个实例，所以方便使用，并且节省内存资源的分配。因为使用GCD的方式是线程安全的，所以会避免资源的多重使用。

缺点：单例创建的内存只有在程序结束的时候才会被释放。由于单例不能被继承（因为返回的是同一个实例），所以扩展性很不好。

由此，我们首先建立一个AFSessionSingleton文件，里面包含的是单例模式的声明。

#import "AFSessionSingleton.h"

@implementation AFSessionSingleton

static AFHTTPSessionManager *manager;

+ (AFHTTPSessionManager *) sharedHttpSessionManager
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        manager = [AFHTTPSessionManager manager];
        manager.requestSerializer.timeoutInterval = 10.0;
    });
    return manager;
}

@end

在调用的时候变成这一句：

//    AFHTTPSessionManager *session = [AFHTTPSessionManager manager];
AFHTTPSessionManager *session = [AFSessionSingleton sharedHttpSessionManager];

就可以用单例模式避免内存泄漏了！

其他问题：还有一个Leak，但是通过debug发现没什么事，就不管了。

3.自己制造一个Leak出来

参考iOS开发中本人或同事碰到的内存泄漏及解决办法

循环引用

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    NSMutableArray *arr1 = [NSMutableArray array];
    NSMutableArray *arr2 = [NSMutableArray array];
    
    [arr1 addObject: arr2];
    [arr2 addObject: arr1];
}

他说的那种方法还是会导致内存泄漏啊..以后还是尽量避免循环引用吧。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    NSMutableArray *arr1 = [NSMutableArray array];
    NSMutableArray *arr2 = [NSMutableArray array];
    
    __weak typeof (arr1) weakArr1 = arr1;
    
    [weakArr1 addObject: arr2];
    [arr2 addObject: weakArr1];
}

4.Allocations——内存分配

用于检测程序运行过程中的内存分配情况。

5.Time Profiler

分析代码的执行时间，以便找到导致程序变慢的原因。

当点击Time Profiler应用程序开始运行后.就能获取到整个应用程序运行消耗时间分布和百分比.为了保证数据分析在统一使用场景真实行有如下点需要注意:

在开始进行应用程序性能分析前,请一定要使用真机，因为模拟器运行在Mac上，然而Mac上的CPU往往比iOS设备要快。相反，Mac上的GPU和iOS设备的完全不一样，模拟器不得已要在软件层面(CPU)模拟设备的GPU，这意味着GPU相关的操作在模拟器上运行的更慢，尤其是使用CAEAGLLayer来写一些OpenGL的代码时候。这就导致模拟器性能数据和用户真机使用性能数据相去甚远。

可以看到，加载视频是最花时间的，然后就是加载瀑布流图片。

三.一些总结

1.以下情况会增加APP的内存占用

创建对象，定义变量。
调用一个函数或方法。

2.以下情况会增加CPU的消耗

创建对象、调整对象属性、销毁对象。
布局计算和AutoLayout。
文本的计算和渲染。
图片的解码和绘制。

3.如何避免内存泄漏

做好cell等可复用对象的重用
可以只创建一次的对象，不要创建多次（如页面的某个功能弹窗）
用较少的对象和方法调用去实现功能
将耗时的操作放在子线程

4.一些关于ViewController的内存泄漏

参考iOS学习——内存泄漏检查及原因分析

在目前主要以ARC进行内存管理的开发模式，导致内存泄漏的根本原因是代码中存在循环引用，从而导致一些内存无法释放，这就会导致dealloc()方法无法被调用。主要原因大概有一下几种类型。

1) ViewController中存在NSTimer

NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 
                                 target:self 
                               selector:@selector(updateTime:) 
                               userInfo:nil 
                                repeats:YES];

如果你的ViewController中有NSTimer，那么你就要注意了，因为当你调用target：self时，就会增加ViewController的return count，如果不将这个Timer invalidate，将不会调用dealloc。

2) ViewController中的代理delegate

一个比较隐秘的因素，要找一下这个类有关的代理，看看有没有强引用属性，如果这个View Controller需要外部传入某个Delegate进来，来通过Delegate+protocol的方式传参数给其他对象，那么这个delegate一定不要强引用，尽量assign或者weak，否则整个View Controller会持续持有这个delegate，直到自身被释放。

3) ViewController中的Block

这个问题会比较容易犯，Block体内使用实例变量也会造成循环引用，使得拥有这个实例的对象不能释放。因为该Block本来就是当前View Controller的一部分，现在Block又强引用self，导致循环引用无法释放。

例如：有一个类叫OneViewController，有个属性是NSString *name，如果在block体内使用了self.name或者_name，这个类就无法释放了。

解决方法就是在Block之前声明当前的self为弱引用。

__weak ViewController *weasSelf = self;

4) ViewController的子视图对self的持有

我们有时候需要在自视图或者某个cell中点击跳转等操作，需要在自视图或者cell中持有当前的ViewController对象，这样跳转之后的back键才能直接返回该页面，同时不销毁当前的ViewController。此时，就需要注意在子视图或者cell中对当前页面的持有对象不能是强引用，尽量用assign或者weak，否则会造成循环引用，导致内存无法释放。