iOS 性能优化篇

转自iOS 性能优化篇

好的 app 应该有好的性能流畅度,本篇文章就大概讲一下 ios 性能优化。

先来谈谈 CPU 和 GPU

  • 在屏幕成像的过程中,CPU 和 GPU 起着至关重要的作用
  • CPU 就是机器的“大脑”,也是布局谋略、发号施令、控制行动的“总司令官”。
  • CPU 的主要结构包括运算器,控制单元、寄存器、高速缓存器和它们之间通讯的数据、控制及状态的总线。
  • GPU全称为Graphics Processing Unit,中文为图形处理器,就如它的名字一样,GPU最初是用在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上运行绘图运算工作的微处理器。
  • 为什么 GPU 特别擅长处理图像数据呢?这是因为图像上的每一个像素点都有被处理的需要,而且每个像素点处理的过程和方式都十分相似,也就成了 GPU 的天然温床。

渲染原理.jpg

在 iOS 中是双缓冲机制,有前帧缓存、后帧缓存,即 GPU 会预先渲染好一帧放入一个缓冲区内(前帧缓存),让视频控制器读取,当下一帧渲染好后,GPU 会直接把视频控制器的指针指向第二个缓冲区(后帧缓存)。当你视频控制器已经读完一帧,准备读下一帧的时候,GPU 会等待显示器的 VSync 信号发出后,前帧缓存和后帧缓存会瞬间切换,后帧缓存会变成新的前帧缓存,同时旧的前帧缓存会变成新的后帧缓存。

屏幕成像原理

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卡顿产生原因

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在 Sync 信号到来后,系统图形服务会通过 CADisplayLink 等机制通知 App,App 主线程开始在 CPU 中计算显示内容,比如视图的创建,布局计算,图片解码,文本绘制等。随后 CPU 会将计算好的内容提交到 GPU 去,由 GPU 进行交换,合成,渲染。随后 GPU 会把渲染结果提交到帧缓冲区,等待下一次 VSync 信号(垂直同步信号)到来时显示到屏幕。由于垂直同步机制,如果在一个 VSync 时间内,CPU 或者 GPU 没有完成内容提交,则那一帧就会被丢弃,等待下一次机会再显示,而这时显示屏因为没有新的刷新,会保留之前的内容不变。这就造成了卡顿。

  • 按照 60FPS 的刷帧率,每隔 16ms 就会有一次 VSync 信号

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
  • 不要频繁的调用 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的属性,不要多次修改属性
  • AutoLayout 会比直接设置 frame 消耗更多的 CPU 资源
  • 图片的 size 最好刚好跟 UIImageView 的 size 保持一致
  • 控制一下线程的最大并发数量
  • 尽量把耗时的操作放到子线程

卡顿优化-GPU

  • 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
  • 尽量减少视图熟练和层次
  • 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

离屏渲染

  • 在 OpenGL 中,GPU 有 2 种渲染模式
    1. 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
    2. 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
    1. 需要创建新的缓冲区
    2. 离屏渲染的整个过程,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);等到离屏渲染结束以后,将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上,有需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕
  • 那些操作会触发离屏渲染?
    1. 光栅化,layer.shouldRasterize = YES
    2. 遮罩,layer.mask
    3. 圆角,同时设置 layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius 大于 0 考虑通过 CoreGraphics 绘制剪裁圆角,或者美工提供圆角图片
    4. 阴影,layer.shadowXXX 如果设置了 layer.shadowPath 就不会产生离屏渲染

耗电优化

耗电的主要来源

  • CPU 处理,Processing
  • 网络,Networking
  • 定位,Location
  • 图像,Graphics
1、定位优化
  • 如果只是需要快速确定用户位置,最好用 CLLocationManager 的 requestLocation 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,定位完毕就关掉定位服务
  • 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
  • 尽量不要使用 startMonitoringSingificantLocationChange,优先考虑 startMonitoringForRegion:

APP 启动优化

APP的启动可以分为2种

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

APP启动时间的优化,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)
    1、DYLD_PRINT_STATISTICS 设置为 1
    2、如果需要更详细的信息,那就将 DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS 设置为 1
APP 的冷启动概括为三大阶段
  • dyld,Apple 的动态链接器,可以用来装载 Mach-O 文件(可执行文件,动态库等)
    启动 App 时,dyld 所做的事情有
    1. 装载 App 的可执行文件,同时会递归加载所有依赖的动态库
    2. 当 dyld 把可执行文件、动态库都装载完毕后,会通知 Runtime 进行下一步处理
  • runtime 启动 APP 时,runtime 所做的事情有
    1. 调用 map_images 进行可执行文件内容的解析和处理
    2. 在 load_images 中调用 call_load_methods,调用所有 Class 和 Category 的 +load 方法
    3. 进行各种 objc 结构的初始化(注册 Objc 类、初始化类对象等等)
    4. 调用 C++ 静态初始化器和 attribute((constructor)) 修饰的函数
      到此为止,可执行文件和动态库中所有的符号(Class,Protocol,Selector,IMP,…)都已经按格式成功加载到内存中,被 runtime 所管理
  • main
    1. App 的启动由 dyld 主动,将可执行文件加载到内存,顺便加载所有依赖的动态库
    2. 并由 runtime 负责加载成 objc 定义的结构
    3. 所有初始化工作结束后,dyld 就会调用 main 函数
    4. 接下来就是 UIApplicationMain 函数,AppDelegate 的 application:didFinishLaunchingWithOptions: 方法

优化方案

一、dyld
  • 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
二、runtime

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

三、main

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方法中
按需加载

后面会分享自己的优化过程

  • Follow: github.com/sallenhando…
  • Source: slimsallen.com/#/detail/io…

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