App性能优化（包瘦身）

一杯茶,一个耳机,一首动态的音乐

目录
一：摘要
二：安装包组成
三：系统优化
四：资源优化
五：可执行文件优化
六：编译器优化
七：拓展

一，摘要

众所周知苹果对iOS App大小有所限制，如果大于200MB使用蜂窝网络下载需要请求许可，对于流量和手机储存敏感的用户很不友好,包的大小甚至影响新用户的转化,所以对于安装包的瘦身是App发展和优化过程中不可避的问题。

二，安装包的组成

1，介绍

iOS安装包就是ipa，ipa是一个压缩包，用户下载的就是这个压缩包，下载完成就会自动解压，解压的过程也就是通常所说的安装过程，把ipa文件后缀改为zip，然后解压出来再payload中的.app显示包内容就可以查看里面的资源文件。

2，.app里面的主要内容

• _CodeSignature：存放文件的 hash 列表。里面有一个文件 CodeResources，这个文件是一个属性列表，包含 bundle中所有其他文件的列表。这个属性列表只有一项 files，这是一个字典，键是文件名，值通常是 Base64格式的散列值。如果键表示的文件是可选的，那么值本身也是一个字典，这个字典有一个 hash 键和一个 optional 键（布尔值true）。它的作用是用来判断一个应用程序是否完好无损，能够防止不小心修改或损坏资源文件。
  

  CodeResources.png

• 一些bundle文件：bundle是一种标准化的层次结构，保存了可执行代码以及代码所需要的资源。bundle文件可以理解为一个资源包，用于储存图片，音频，文本，nib文件等，方便在其他项目中引用包内资源。bundle包是静态的，不参与编译，也就意味着bundle包中不能包含可执行文件，它仅仅作为资源被解析成为特定的二进制数据。从.app包可以了解到，bundle文件基本都是一些SDK制作的。

• Assets.car: 把放在Assets.xcassets中的图片（Applcon和LaunchImage这两种图片是直接放在包中的）打包后压缩成一个Assets.car的文件，减小包大小。

• plist: 一些属性列表文件

• png、jpg、mp4、json等资源文件

三，系统优化（App Thinning）

1，简介

App Thinning是App Store和操作系统在安装iOS或者watchOS的app的时候通过一系列优化似的app以最小的合适的大小被安装到你的设备上。

2，App Thinning有三种方式

• App Slicing：会在你向iTunes Connect 上传App后，对App做切割，创建不同的变体，这样就可以适用到不同的设备。
• Bitcode：针对特定设备进行包大小优化（优化不是很明显）。
• On-Demand Resources，主要是为游戏多关卡场景服务的，它会根据用户的关卡进度下载随后几个关卡的资源，并且已经过关的资源会被删除，这样就可以减少初装App的包大小。

3，使用

• 这里大部分工作其实都是由Xcode和App Store来帮你完成的，我们只需要通过Xcode添加xcassets目录，然后将图片添加进来即可，新建一个文件选择 Asset Catalog模板，如图所示：

image.png

• On-Demand Resources就不多说了，提一点， 在iOS9以后Xcode默认开启了，可以在下图位置进行设置。

image.png

四，资源优化

1，简介

资源优化主要分两部分，一是资源做无损的压缩，二是删除无用的资源，比如图片、音频、视频、配置文件等。

2，图片压缩

• 如果图片资源小于100k，使用网页工具 Tinyjpg 或者GUI工具 ImageOptim；
• 如果图片资源大于100k，转换图片格式WebP，转换WebP图片格式工具推荐 iSparta，也可以使用谷歌自己提供的图片压缩工具 cwebp；
• 需要注意的是WebP在cpu消耗和解码时间上会比png高两倍，所以有些需要自己综合考虑权衡利弊，不要为了优化而优化。

3，无用资源删除

• 推荐使用 LSUnusedResources 工具，很方便（需要二次确认，比如如果你把资源名放入plist文件中，它也会认为没有使用）。

五，可执行文件优化

1，简介

开头已经讲过App安装包主要由资源文件和可执行文件（Mach-O）组成，可执行文件的大小由代码量决定，所以要想对可执行文件瘦身，首先应该做的就是找到并删除无用的代码。

2，Link Map文件分析

Xcode build产生的Link Map文件能比较直观的反映出程序各部分的文件大小情况，对于减少包体积很有帮助。

1. 获取 LinkMap ：将 Build Setting 里的Write Link Map File 设置为 Yes，然后指定 Path to Link Map File 的路径就可以得到每次编译后的 LinkMap 文件了。我们只修改一下生成的 Link Map文件的路径就可以了，后缀名不要修改。

LinkMap

2. linkMap 分为三部分

• Object files：代码工程中所有文件编译后的目标文件.o；

LinkMap.png

• Section： 描述代码段在生成的 Mach-O 里面的偏移位置和大小，包括代码段（__TEXT）和数据段（__DATA）的分布情况。

linkMap.png

• Symbols：符号相关信息，列出了每个方法、类、block以及它们的大小，第一列Address是在文件中偏移的位置，第二列size是大小，第三列File是对应上面Object files 中的文件编号，第四列Name是文件名。如下图与上图Object files是对应的。

linkMap.png

通过对LinkMap的分析不但可以统计出所有的方法和类，还能清晰的看到代码所占包大小的具体分布，从而有针对性的对代码进行优化。（对Symbols分析还可以通过方法的二进制重排来提成App冷启动速度）。

3，Mach-O文件分析

Mach-O是Mach Object的缩写，是Mac/iOS上用于储存程序、库的标准格式。一个简单的方法获得该文件->Xcode编译结束会生成一个可执行程序，查找方法如下图：

Mach-O.png

在这个文件夹下找到对应的项目文件名/Build/Products/Debug进入目录就可找到可执行文件了。

Mach-O.png

iOS的方法都是通过objc_msgSend来调用的，而objc——msgSend在Mach-O文件里是通过__objc_selrefs这个section来获取selector这个参数的，所以__objc_selrefs里是被调用的方法，__objc_classrefs 里是被调用过的类，__objc_superrefs是被调用过的super的类，这样就能找出使用过的类和子类，然后对比Link Map文件就可以找出没有用到的类和方法了（OC是动态语言，方法可以在运行时调用，所以该方法找出的无用代码需要我们二次确认才可删除）。

Mach-O.png

4，使用AppCode

以上可以看到，工作量还是不小的，推荐一个神器 AppCode ，AppCode通过静态分析可以快速的帮我们找到没用的类以及方法等，使用起来也特别简单，在菜单栏选择 code ->Inspect Code就可以了。

AppCode.png

分析结果包括：

• Not implemented methods：没有实现的方法；
• Key value coding：KVC相关，比如使用KVC访问了@private修饰的成员变量；
• Unused import statement：无用类引入声明；
• Unused instance variable ：无用的实例变量；
• Unused method：没有用到的方法；
• Unused class：没有用到的类；
• Unused property ：没有用到的属性；
• Unused parameter ：无用参数；
• Unused local variable ：无用的局部变量；
• Unused value ：无用的值；
• Unused macro ：无用的宏；
• Unused global declaration ：无用全局声明。

看似AppCode已经把所有工作都做完了，其实不然。下面我们再来列举下AppCode静态检测的问题：

• 引入的第三方库，比如JsonModel里面定义了未使用的协议会被认为是无用的协议；
• 如果子类使用了父类的方法，父类的这个方法不会被认为使用了；
• 通过点的方式使用属性，该属性会被认为没有使用；
• 使用performSelector方式调用的方法也检测不出来，会被判断为为使用；
• 运行时声明类的情况检查不出来。比如使用NSClassFromString方式调用的类会被检查出来没有使用；
• [ [self class] loadData] 这样不指定类名的方式使用的类也会被检测出来是未使用的类，以及UITableView的自定义Cell使用 registerClass，这样的情况也会被认为这个Cell为使用；

所以：AppCode检查完成之后，还是需要我们二次确认才能够删除。

6，编译器优化

Xcode 支持编译器层面的一些优化选项，这些优化选项可以在更快的编译速度、更小的二进制和更快的执行速度之间根据实际需要选择合适的方案。

• Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default 设置为 YES（新版Xcode默认打开）；
• 去掉异常支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions 设置为 NO, Other C Flags 添加 -fno-exceptions（Other C Flags 添加 -fno-exceptions 一般只有对程序运行效率及资源占用比较看重的场合才会使用, 如果要做的话最好连libstdc++和其他所有的的c++库都用这两个参数重新编译一遍, 否则只是你自己的程序禁用了这两个特性, 而别的库依然开着, 效果就大打折扣了）；
• Strip Debug Symbols During Copy 设置为YES。这个是将那些拷贝进项目包的第三方库、资源或者Extension的Debug Symbol去除掉（只需在Release模式开启即可，因为开启后不能对第三方库进行断点调试以及符号化）；
• Build Settings -> Optimization Level有几个编译优化选项，release版应该选择Fastest, Smalllest，这个选项会开启那些不增加代码大小的全部优化，并让可执行文件尽可能小(新版Xocde默认已经打开)；
• Enable BitCode设置为YES；

7，拓展

1. 上面这些工作做完相信App已经很"洁净"了，"瘦身"工作基本完成了，特别对于迭代很久的老项目会有很大的成效。
2. 对项目进行Archive后会生成 .xcarchive 文件，该文件中包含了App、dsYMS以及其他信息，将 .xcarchive文件上传到 App Store Connect后，苹果会对App中的可执行文件进行DRM加密，然后将App压缩成ipa文件并发布到App Store。加密对可执行文件的大小影响不大，但是它会严重影响可执行文件的压缩效率，导致压缩后的ipa大小增加，也就是我们的安装包增大。
3. 这种加密使用脱壳工具很容易进行解密。Mach-O文件代码的解密发生在Mach-O文件被加载的时候，由Mach Loader进行。Mach Loader 会读取 Mach-O 中的 LC_ENCRYPTION_INFO 这条Load Command来判断可执行文件是否加密。
4. 所以可以通过 otool -l 的命令来查看 Mach-O 是否被加密过。

image.png

其中 cryptoff表示加密字段位于文件中偏移 16384个字节；cryptsize表示加密内容长度 16515072字节；cryptid表示加密方法为 1，如果为 0表示不加密（平时打包出来的验证可以发现都为0，那时因为加密是在上传App Store时才做的，怎么获取线上ipa呢，可以参考我另外一篇文章->ipa包获）。

查看 LC_SEGMENT_64中 __TEXT 段的范围:

image.png

根据上面的结果可以算出加密内容实际上都位于 __TEXT 中，也就是说苹果只会对Mach-O文件中的 __TEXT 段加密，而不会对其他段加密，也就是说，只要能把 __TEXT段中的节移到其他段，就能减少加密范围，从而使压缩效率提升，从而减小下载包大小。

一般来讲，在App中可执行文件占80%的大小，而加密部分可占执行文件的 70%左右，加密会影响 60%左右的压缩率，因此移走该加密部分会提升 34%左右的下载大小（需要注意的是，iOS13已经对下载大小做了优化，所以该方案无法再对iOS13及以上的设备下载大小再做进一步优化）。

需要注意的是，__TEXT 段中所有节都移走对于小型App没有任何问题，但在较大类型的App，还需要注意 Crash和链接失效问题。

文章到这里暂告一段落，如果有什么问题或者不足欢迎指正，如果对你有帮助，记得点赞收藏，谢谢！