iOS冷启动速度提升50%

 随着项目的不停迭代复杂，app的启动时间越来越慢，影响了用户体验。所以，我们决定进行一次app的冷启动优化，减少用户的启动等待时间，提升用户体验。
用户点击APP到首页加载完成经历了哪些阶段，知道了启动阶段做了什么事情，才知道如何去找出痛点

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点击APP后
1.系统exec()为程序开启一段内存空间
2.加载可执行文件(Mach-o)
3.加载动态库
4.rebase：因为ASDL技术，每次启动内存地址随机化，所以需要根据偏移量进行变基修正
5.bind:将指针正确指向镜像外部的内容
6.Objc setup

• 注册OC类
• 分类列表插入方法列表
• 保证selector唯一

7. initializers

• load方法
• c++构造函数
• c++静态全局变量创建
  然后就是执行main函数，main会创建一个applicationdelegate，默认创建一个主Runloop，然后执行didfinishlauch方法，最后是首页的渲染。

 问题：如何量化耗时操作？
 Xcode集成的Profile和火焰图可以查看各个阶段的耗时，定位到具体哪些操作拖慢了了冷启动。由于Profile的使用教程网上一大堆，这里就不做详述。
 笔者通过Profile分析冷启动过程，发现了最耗时的操作大致是以下几点：
 1.main函数到didFinishLaunchingWithOptions阶段集中了大量的sdk初始化，配置和各种数据的初始化。
 2.执行了大量+load()方法
 3.首页一些比较隐晦的耗时操作
 4.page Fault过多，可以使用二进制重排

解决方案

1.二进制重排

成效：

Page fault： 5639->5035 ,时间从1.3s->666.20ms,收益还是很大的。

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原理：

 计算机是为了提高内存使用效率和安全性，使用了虚拟内存和分页。当进程访问一个page的时候，在DRAM缓存没有命中会触发缺页(Page fault),编译器在生成机器码的过程中，会按照链接的顺序进行写文件和函数。假如启动时有2个方法并且分别在page1和page2，那么就需要触发2次缺页。如果将这2个方法都写在page1，那么就会减少page2的中断。就减少了一次中断。综上所述：二进制重排的核心思想就是减少Page fault的次数。

实现步骤和遇到的问题：

 二进制重排的大致思路是hook项目里的所有方法，然后收集所有启动项的方法写入.order文件里，在Xcode里指定order File路径为创建的.order文件。
 参考业界比较成熟的方案可以采用静态插桩收集启动函数。代码我就不写了，网上一大堆。要提一句的是在静态插装的使用过程中有遇到一个问题。
笔者项目有对NSDictionary 的setvalue forkey等系统方法全局hook进行防崩溃处理。在收集函数时，发现setvalue会循环调用，后来查看LLVM官方文档发现需要在__sanitizer_cov_trace_pc_guard函数里手动*guard = 0;官方有给详细解释，请看下图

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__sanitizer_cov_trace_pc_guard可能会被多次调用，当设置*guard = 0时候回调函数只会执行1次，就解决了这个问题。

疑问1：如果后续业务迭代，没有进行二进制重排，会对新增的业务产生影响吗？（比如在didfinishLauch方法了新增业务逻辑会去执行吗？）

不会，笔者写了个demo去验证。

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删除order文件里的func1

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clean项目，然后rebuild项目，得到的Link map File如下

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func1方法也正常invoke了。

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2.路由后置

在启动项的initializers阶段如果使用大量load方法也会拖慢冷启动速度。
笔者项目里页面使用路由跳转，经过统计项目里达到300+的load方法调用。
思路：在编译的时候，通过attribute((section()))将方法注册到指定输入段中，在启动后某个时机一起进行注册
详情请看demo。

3.main函数到首页渲染过程中业务逻辑的梳理

 1、根据业务的优先级与紧急程度整理初始化配置项的加载顺序
根据我们APP的业务场景，大致分为了三个优先级等级（A、B、C，优先级依次降低）

优先级A：一些防止越界保护的分类，环境设置等，app一开始就需要的
- (BOOL)application:(UIApplication *)application willFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions

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优先级B：必要的正常业务，比如定位，埋点，热修复的初始化等
优先级C：比如城市数据库加载等，首页viewDidAppear方法渲染完成以后开始加载

 2、整理首页UI初始化和加载逻辑，将一些耗时的操作初始化懒加载，可以后置的业务尽量后置

 经过这3个方面的优化，App的启动速度大概提升了50%左右。