iOS：APP启动过程及优化方案

大家好！我是OB！
正文开始前，先说说有的没的！

一、静态库和动态库

	静态库	动态库
格式	.a 和 .framework（Mach-O Type为 Static Library）	.tbd(以前是.dylib) 和 .framework（Mach-O Type为 Dynamic Library）
链接时	被完整的复制到可执行文件中，多次使用就会多份拷贝	不复制，程序运行时由系统动态加载到内存，系统只加载一次，多个程序共用（如系统的UIKit.framework等），节省内存。
优点	1：编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数已经被编译进去了。相对于动态库，执行效率更高	1：动态库在编译的时候，并没有被编译近目标代码，你的程序执行到相关函数是才调用该函数库里的相应函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。2：动态函数库的改变并不影响程勋，所以动态函数库的升级比较方便。
缺点	1：利用静态函数库编译成的文件比较大，因为整个函数库所有的数据都会被整合进目标代码中。2：静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译。	1：程序执行到相关函数时才进行调用，程序运行环境中必须提供相应的库 ，2：因为不是预先加载所以在链接函数的时候需要做大量的工作，相对来说比较耗时

二、Mach-O文件

Mach-O为Mach Object文件格式的缩写，它是一种用于可执行文件，目标代码，动态库，内核转储的文件格式。作为a.out格式的替代，Mach-O提供了更强的扩展性，并提升了符号表中信息的访问速度。

App可执行文件.o和系统dylib(动态链接库)都是Mach-O文件。

三、APP启动过程

进入主题：当我们点击icon到第一个页面展示完成，发生了什么样的过程？这个过程就是APP启动过程，也就是冷启动！

APP启动总时间 = mian()之前 + main() 之后；

1：main()函数之前

程序要想运行，必须要有对应的运行环境，那么这个过程就是搭建程序运行的环境。
App开始启动后，系统首先加载可执行文件（.o文件），然后加载动态链接库dyld， dyld从可执行文件的依赖开始, 递归加载所有的依赖动态链接库。

dyld是一个专门用来加载动态链接库的库。

第一步：加载动态链接库

动态链接库包含：用到的所有系统 framework，以及一些libxxx的库，比如runtime的运行库：libobjc，运行GCD的库：libdispatch()。

加载动态库其实就是加载动态库的mach-o文件，主要加载过程如下：

1. 找到动态库的mach-o文件
2. 打开并验证文件
3. 在系统注册文件
4. 调用对应的各种启动函数

由于该过程也是需要时间处理的，因此可以如下优化：

1. 不用或者少用非系统库
2. 合并非系统库
3. 使用静态库，只用到库的单一功能可以写成代码放入程序

总之：dyld 将 image（镜像：各种Mach-O文件） 加载到内存后，dyld 会通知Runtime进行下一步的处理

第二步：Runtime阶段

Runtime收到dyld的通知，就开始工作调用_init_objc()函数。开始解析内存中的images（镜像），加载images中的call_load_methods函数（调用所有Class和Category的+load方法），对Objc结构的初始化（注册Objc类，初始化类对象等等），调用c++的初始化方法。可执行文件和动态库中所有的符号（Class，Protocol，Selector，IMP，…)就会加载到内存中。

runtime处理完成后，runtime 的那些方法(动态添加 Class、swizzle 才能生效)。

由此可以做如下优化：

1. Objc类数量和 selector数量越少越好，删除无用(没用到)的类和方法
2. 减少C++虚函数数量
3. 使用swift stuct：减少符号的数量

总结一下：对于main()调用之前我们可以如下优化：

1. 少用framework，是否可以合并非系统库，因为动态链接比较耗时
2. check framework应当设为optional和required，如果该framework在当前App支持的所有iOS系统版本都存在，那么就设为required，否则就设为optional，因为optional会有些额外的检查
3. NSObject类数量和 selector数量越少越好，删除无用(没用到)的类和方法
4. +load()方法尽量延后调用，或者放在initialize()方法中执行
5. 尽量不要用C++虚函数(虚函数指针与虚函数表。其中创建虚函数表有开销)

虚函数：通过基类指针只能访问派生类的成员变量，但是不能访问派生类的成员函数。虚函数virtual 可以访问。但是virtual需要用到虚函数指针与虚函数表，而创建虚函数表有开销。

2：main()之后

main()之后 主要工作就是初始化必要的服务，显示首页内容等。主要优化
Application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

- (BOOL)Application:(UIApplication *)Application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOption {
	//code ...
}

此时优化的方向主要是业务逻辑的优化

1. 一些与UI展示无关的业务做延迟加载，比如各种认证，检测，注册等
2. NSUserDefaults，FMDB等数据是否可以延后或者分开读取

四、共享缓存（shared cache）技术

dyld加载时，为了优化程序启动，启用了共享缓存（shared cache）技术。共享缓存会在进程启动时被dyld映射到内存中，之后，当任何Mach-O镜像加载时，dyld首先会检查该Mach-O镜像与所需的动态库是否在共享缓存中，如果存在，则直接将它在共享内存中的内存地址映射到进程的内存地址空间。在程序依赖的系统动态库很多的情况下，这种做法对程序启动性能是有明显提升的。

1：热启动

如果程序刚刚被运行过，那么程序的代码会被dyld缓存，所以当我们kill这个APP时，再次重启加载时间也会相对快一点，也就是热启动；

2：冷启动

长时间没有启动或者当前dyld的缓存已经被其他应用占据，那么又变成冷启动了