启动优化 二进制重排

一、启动优化

冷启动：杀死app后的第一次启动
热启动:app还在后台运行，这个时候点开app
启动优化:一般讲的是冷启动

启动阶段：main函数之前、main函数之后

• main 阶段：
  1、懒加载
  2、发挥CPU的价值（多线程进行初始化）
  3、启动时避免使用Xib、stroyboard

• 阶段一、main函数之前

打印启动时间

添加 DYLD_PRINT_STATISTICS

4907887-cbca20970b4ed7da.png

3572360-8847c39e60dc77c7.png

dylib loading ：加载可执行文件（App 的.o 文件的集合）， 加载动态链接库；(优化：建议不要大于6个)
rebase/binding ：对动态链接库进行 rebase 指针调整和 bind 符号绑定； 修正内部偏移指针/外部符号绑定 (优化：减少OC类) 优化少
Objc setup ：Objc 运行时的初始处理，包括 Objc 相关类的注册、category 注册、selector 唯一性检查等；(优化：减少OC类) 优化少
initializer：包括了执行 +load() 方法、attribute((constructor)) 修饰的函数的调用、创建 C++ 静态全局变量 (优化：使用懒加载)

a.减少加载动态库的数量
谈到优化，映射到我们头脑中的***个想法就是：少做事！减少进程启动过程中的动态库数量，就成了当务之急。这里介绍几个方法：
（1）将一些无用的动态库去掉。有些程序员为了自己编程方便，把一些动态库不管是否真的使用全都链接上，这导致进程启动过程中加载了一些无用的动态库，浪费了时间。这些无用的动态库应坚决去掉。
（2）重新组织动态库的结构，力争将进程加载动态库的数量减到最少。对于使用标准C编写的动态库，可以考虑将几个小动态库合并为一个大的动态库，减少进程加载动态库的数量。
对于使用C++编写的动态库，由于涉及全局对象初始化的问题，笔者建议将大的动态库拆分为若干个小的动态库，进程根据自己的需要灵活加载所需要动态库。对于那些经常一同出现的动态库，可以考虑将其进行合并。
关于这点，可以参考2.1.5节，那里有更加详细的论述。
（3）将一些动态库编译成静态库，与进程或其他动态库合并，从而减少加载动态库的数量。其优点是：
减少了加载动态库的数量。
在与其他动态库（或进程）合并之后，动态库内部之间的函数调用不必再进行符号查找、动态链接，从而提高速度。
缺点是：
该动态库如果被多个动态库或进程所依赖的话，那么该动态库将被复制多份合并到新的动态库中，导致整体的文件大小增加，占用更多的Flash。
失去了动态库原有的代码段内存共享，因此可能会导致代码段内存使用上的增加。
如果该动态库被多个守护进程所使用，那么其代码段很多代码已经被加载到物理内存，那么进程在运行该动态库的代码时产生的page fault就少；如果该动态库被编译成静态库与其他动态库合并，那么其代码段被其他多个守护进程运行到的机会就少，在进程启动过程中运行到新的动态库时所产生的page fault就多，从而有可能影响进程的加载速度。
基于此，在考虑将动态库改为静态库时，有以下原则：
对于那些只被很少进程加载的动态库，要将其编译成静态库，从而减少进程启动时加载动态库的数量；同时由于该动态库代码段很少被多个进程共享，所以不会增加内存方面的开销。
对于那些守护使用的动态库，其代码段大多已经被加载到内存，运行时产生的page fault要少，故其为动态库反而有可能要比静态库速度更快。
（4）使用dlopen动态加载动态库。进程所依赖的动态库，并不一定在进程启动时都要用到。不需要的动态库，要在进程启动时加载动态库的清单中去掉，从而加快进程的启动速度。在需要该动态库时，再使用dlopen来动态加载动态库。
dlopen的优点是：可以精确控制动态库的生存周期，一方面可以减少动态库数据段的内存使用，另一方面可以减少进程启动时加载动态库的时间。
其缺点是：程序员编写程序将变得很麻烦。

减少动态库的个数，如果太多就使用合并的方式控制，这样可以节约dylib loading及rebase/binding的时间
清理项目中未用到的类、类别、方法等，这样可以节约Objc setup的时间
对于可以不在+load中处理的逻辑可以放到其他的函数中去处理，比如：+initialize；控制 C++ 全局变量的数量；这样可以节约initializer的时间

阶段二、main函数之后

main 开始 到 第一个界面。

打点，使用BLStopwatch.h和BLStopwatch.m这个类

3572360-84869ead32a4bed6.png

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    
    [[BLStopwatch sharedStopwatch] start];
    int a = 0;
    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
        a++;
    }
    [[BLStopwatch sharedStopwatch] splitWithDescription:@"didFinishLaunchingWithOptions"];
    
    return YES;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //刷新时间:
    [[BLStopwatch sharedStopwatch] refreshMedianTime];
    
    int a = 0;
    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
        a++;
    };
    [[BLStopwatch sharedStopwatch] splitWithDescription:@"viewDidLoad"];
    
}

-(void)viewDidAppear:(BOOL)animated{
    [super viewDidAppear:animated];
    //刷新时间:
    [[BLStopwatch sharedStopwatch] refreshMedianTime];
       
    int a = 0;
    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
        a++;
    };
    [[BLStopwatch sharedStopwatch] splitWithDescription:@"viewDidAppear"];
    [[BLStopwatch sharedStopwatch] stopAndPresentResultsThenReset];
    
}

3572360-5d6d8c857d6e4a9e.png

二、二进制重排

二进制重排是在main函数之前

物理内存
虚拟内存 : 解决安全问题、解决内存使用率问题

3572360-c3faf8a8c08c0860.png

3572360-3c6bf5034b46ba91.png

解决安全问题：映射表（页表）（虚拟页表）
解决内存使用率问题：内存分页管理。缺页中断，然后加载到物理内存，加载之前会签名加载的页；如果启动的时候要加载的代码分别在不同的页，那么缺页中断时间就比较长，这时就出现了二进制重排(把启动要加载的代码放在前面几页)。使用内存分页后，就会导致代码的加载都是从0开始的，为了防止黑客，就出现了ASLR。
内存分页技术
MacOS 、linux (4K为一页)
iOS(16K为一页)

企业微信截图_d18f6c36-db41-49da-a857-0dc24d8f3435.png

PageFault（缺页中断）
进程如果能直接访问物理内存无疑是很不安全的，所以操作系统在物理内存的上又建立了一层虚拟内存。为了提高效率和方便管理，又对虚拟内存和物理内存又进行分页（Page）。当进程访问一个虚拟内存Page而对应的物理内存却不存在时，会触发一次缺页中断（Page Fault），分配物理内存，有需要的话会从磁盘mmap读人数据。

通过App Store渠道分发的App，Page Fault还会进行签名验证，所以一次Page Fault的耗时比想象的要多：

4907887-419c87b69f0bcdbe.png

• 2.3 重排

编译器在生成二进制代码的时候，默认按照链接的Object File(.o)顺序写文件，按照Object File内部的函数顺序写函数。

• 静态库文件.a就是一组.o文件的ar包，可以用ar -t查看.a包含的所有.o

4907887-371bbad00ce8f801.png

简化问题：假设我们只有两个page：page1/page2，其中绿色的method1和method3启动时候需要调用，为了执行对应的代码，系统必须进行两个Page Fault。

但如果我们把method1和method3排布到一起，那么只需要一个Page Fault即可，这就是二进制文件重排的核心原理。

4907887-61b2c876a225594b.png

• 2.4 Xcode配置Order

那么我们需要将启动时候调用的函数进行重排，让它们尽可能的分配在同一个页；比如load方法我们就将其找出来，放到一起；LLVM支持我们通过设置order来达到这个效果

4907887-9e3e6a151bb25ab0.png

• 2.4.1 首先打开Write Link Map File查看

Link Map File中文直译为链接映射文件，它是在Xcode生成可执行文件的同时生成的链接信息文件，用于描述可执行文件的构造部分，包括了代码段和数据段的分布情况
我们可以在Xcode的配置中将Write Link Map File设置为YES来生成Map File

4907887-93bc635d21da1f6c.png