App启动优化

一、冷启动和热启动

• 定义：
  • 1.关于冷启动：业界对冷启动的定义没有问题，普遍认为是手机开机后第一次启动某个APP。
  • 2.关于热启动：
    对热启动有两种不同的看法：
    • 1.有些人认为是按下home键把APP挂到后台，之后点击APP的icon再拉回来到前台算是热启动；
    • 2.也有些人认为是手机开机后在短时间内第二次启动APP（杀掉进程重启）算是热启动（此时dyld会对部分APP的数据和库进行缓存，所以比第一次启动要快）。

（一般认为APP从后台拉起到前台的时间没啥研究的意义，所以在统计启动时间时，会倾向于后一种说法，不过具体怎么定义看个人，知道其中的区别就好）

如果启动过，内存页就已经加载进内存了，内存页如果要销毁只能是被覆盖，所以这时候的加载进物理内存的时候，实际内存中已经存在值，所以启动就会变快。

二、优化的方向

1.减少流程的数量。
2.减少每个流程的消耗。

三、APP的启动过程

四、启动时间分布

在Xcode中，可以通过设置环境变量来查看App的启动时间，DYLD_PRINT_STATISTICS和DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS。

根据xcode打印可以看到:
动态库的加载

• rebase/binding

  • 方法、类、Category这些需要rebase和 binding
  • binding
    Mach-O _DATA建立指针，指向外部函数，我们编译的时候，共享缓存库里边的代码指向的就是这里，链接的时候，通过dyld指向外部具体真实的地址。PIC技术
    fishook就是利用这个中转，hook的系统c函数。

• Objc setup

  • 类的初始化过程在这里边
    ①读取二进制文件的 DATA 段内容，找到与 objc 相关的信息
    ②注册 Objc 类，ObjC Runtime 需要维护一张映射类名与类的全局表。当加载一个 dylib 时，其定义的所有的类都需要被注册到这个全局表中；
    ③读取 protocol 以及 category 的信息，把category的定义插入方法列表 (category registration)，
    ④确保 selector 的唯一性

• initializer
  load等函数，C++的构造函数

耗时比较多的
加载自己的库可能比较耗时

两个阶段分别是 pre- main 和 main启动到viewDidAppear:

pre-main过程：

什么是dyld?
dyld是一个专门用来加载动态链接库的库。

执行从dyld开始，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。

五、 Dyld加载过程

加载Mach-O文件，加载一块比较大的内存空间，地址重定向
启动dyld的main函数

• 配置xcode的环境变量 (arguments)
• 加载共享缓存库，UIKit 和 Foundation这些

加载LoadCommons段一系列加载
加载动态库，包括自己的和系统的，实例化主程序的imageLoader，添加进imageList
链接主程序

开始初始化主程序
*runtime配合加载，runtime加载loadImages方法，这个方法就是prepare_load_methods(mh)
*加载load和C++构造函数
找main函数

配置（环境变量） — 加载（共享动态库，主程序，动态库） — 链接（链接主程序，动态库） — 初始化（程序）

• 加载动态库过程，动态链接器dyld需要做如下操作
  1.分析依赖的动态库
  2.找到动态库的Mach-O文件
  3.打开文件
  4.验证文件
  5.在系统的内核注册文件签名
  6.对动态库的每个segment调用mmap()

针对这一步优化

1.减少非系统的动态库
2.使用静态库而不是动态库
3.合并非系统的动态库为一个

1.动态库尽可能少，不要多与6个，如果多了，尽可能合并
2.20000个类 800毫秒
3.swift静态语言，性能更高

六、ObjC SetUp

由于之前2步骤的优化，这一步实际上没有什么可做的。几乎都靠 Rebasing 和 Binding 步骤中减少所需 fix-up 内容。因为前面的工作也会使得这步耗时减少。

七、Initializers

• 以上三步属于静态调整，都是在修改__DATA segment中的内容
  现在开始动态调整，在堆和栈中写入内容。 工作主要有：
  1、Objc的+load()函数
  2、C++的构造函数属性函数 形如attribute((constructor)) void DoSomeInitializationWork()
  3、非基本类型的C++静态全局变量的创建(通常是类或结构体)(non-trivial initializer) 比如一个全局静态结构体的构建，如果在构造函数中有繁重的工作，那么会拖慢启动速度
  可以做的优化有：
  ①使用 +initialize 来替代 +load
  ②不要使用 atribute((constructor)) 将方法显式标记为初始化器，而是让初始化方法调用时才执行。 比如使用 dispatch_once(),pthread_once() 或 std::once()。也就是在第一次使用时才初始化，推迟了一部分工作耗时。 也尽量不要用到C++的静态对象。

从效率上来说，在+load 和+initialize里执行同样的代码，效率是一样的，即使有差距，也不会差距太大。 但所有的+load方法都在启动的时候调用，方法多了就会严重影响启动速度了。 就说我们项目中，有200个左右+load方法，一共耗时大概1s 左右，这块就会严重影响到用户感知了。 而+initialize方法是在对应 Class 第一次使用的时候调用，这是一个懒加载的方法，理想情况下，这200个+load方法都使用+initialize来代替，将耗时分摊到用户使用过程中，每个方法平均耗时只有5ms，用户完全可以无感知。

八、二进制重排

iOS的虚拟内存和物理内存：

之前所有应用都加载进内存条中，会有安全问题，会访问到其他人的软件中去

iOS虚拟内存有4G的

CPU通过 操作系统映射表 映射虚拟内存和物理真实内存
也就是我们访问虚拟内存，都会走到映射表，然后映射到真实的物理内存。（每个映虚拟内存对应一个映射表）

（mmp）分页加载，提高内存的利用率

内存是以字节为单位，内存以页管理 PAGE，Linux每1页4KB，iOS每一页16KB

用这种分页加载，用到哪块内存就加载到真实内存
上述P2加载的时候，发现真实内存没有，缺页，CPU会临时加载

如果启动的时候缺页比较多（缺页异常），就会不断去映射到物理内存，就会卡顿
iOS的内存地址，与编译顺序有关，所以如果方法在不同的类，类的加载差距比较大，那么就会加载比较多的页，就会浪费时间。
iOS系统还会对加载的每一页做签名认证，所以更加消耗时间。

system trace
Main Thread
Virtual Memory File Backard Page In

ldyd
order_file 自己写一个文件，里边指定方法的顺序，可以将启动要调用的方法，都放到里边。
libc-order在objc源码里边，这就是二进制重排

所有OC方法获取
用fishhook 去 HOOK objc_msgSend()方法，可以拿到所有的函数
可以用Clang插庒的方式AOP

八、main过程：

• Main函数之后

1.懒加载
2.发挥CPU的价值，用多线程的方式。
3.框架的搭建尽量避免stroyboard 和 xib

• 分阶段加载：

• 在didFinishLunch中启动的：

  • 埋点功能、
  • Crash 采集
  • 网络配置等

• 在首页viewDidappear

  • 初始化SDK，友盟SDK、人脸识别SDK后移
  • 开始定位（显示定位中），定位可以缓存，先加载，定位同步进行，如果缓存的地理位置不一样，然后才更新
  • 配置下发等

• 多线程启动

尝试使用多线程启动
将数据库的配置、SDwebimage UA的配置放到子线程中初始化，引入状态管理，需要监控子线程任务状态，判断是否取消假的开屏页面。

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Timer Profile的使用