iOS启动优化

小星星_ios
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App 在启动时都干了哪些事儿

一般情况下，分为热启动和冷启动。

  • 冷启动：App 点击启动前，它的进程不在系统里，需要系统新创建一个进程分配给它启动的情况。这是一次完整的启动过程。
  • 热启动：App 在冷启动后用户将 App 退后台，在 App 的进程还在系统里的情况下，用户重新启动进入 App 的过程，这个过程做的事情非常少。

启动主要分为三个阶段

  1. main()函数执行前
    1. 加载可执行文件(App 的 .o 文件的集合)，从这里可以获取dyld的路径，然后加载dyld。
    2. 加载动态链接库，进行 rebase 指针调整和 bind 符号绑定
    3. Objc 运行时的初始处理，包括 Objc 相关类的注册、Category 注意，SEL 唯一性检查等
    4. 初始化，包括执行 +load()方法，attribute((constructor)) 修饰的函数的调用、创建 C++ 静态全局变量
  2. main()函数执行后
    1. 从 main 函数执行开始，到 AppDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions 方法里首屏渲染相关方法执行完成(从main函数执行，到设置self.window.rootViewController)
    2. 首页的代码都是要在这个阶段，也就是首屏渲染前执行的
      • 首屏初始化所需配置文件的读写操作
      • 首屏列表大数据的读取
      • 首屏渲染的大量计算
  3. 首屏渲染完成
    1. 非首屏其他业务服务模拟的初始化、监听的注册、配置文件的读取等
      • 简单来说，这个阶段就是从渲染完成时开始，到 didFinishLaunchingWithOptions 方法作用域结束。(从设置self.window.rootViewController到didFinishLaunchWithOptions方法作用域结束)

针对每个阶段可以优化的点

  1. main()函数执行前
    • 减少动态库加载。每个库本身都有依赖关系，苹果公司建议使用更少的动态库，并且建议在使用动态库的数量较多时，尽量将多个动态库进行合并。数量上，苹果公司最多可以支持 6 个非系统动态库合并为一个。
    • 减少加载启动后不会去使用的类或者方法。
    • +load() 方法里的内容可以放到首屏渲染完成后再执行，或使用 +initialize() 方法替换掉。因为，在一个 +load() 方法里，进行运行时方法替换操作会带来 4 毫秒的消耗。不要小看这 4 毫秒，积少成多，执行 +load() 方法对启动速度的影响会越来越大。
    • 控制 C++ 全局变量的数量。
  2. main()函数执行后
    • 从功能上梳理出哪些是首屏渲染必要的初始化功能，哪些是 App 启动必要的初始化功能，而哪些是只需要在对应功能开始使用时才需要初始化的。梳理完之后，将这些初始化功能分别放到合适的阶段进行。
  3. 首屏渲染完成
    • 这个阶段已经能够看到 App 的首页信息了，所以优先级排到最后。但是会卡住主线程的方法还是需要最优先处理的，不然还是会影响用户后面的操作。

功能级别的启动优化

功能级别的启动优化，就是要从 main() 函数执行后这个阶段下手。

  • 优化的思路是： main() 函数开始执行后到首屏渲染完成前只处理首屏相关的业务，其他非首屏业务的初始化、监听注册、配置文件读取等都放到首屏渲染完成后去做

方法级别的启动优化

检查首屏渲染完成前主线程上有哪些耗时方法，将没必要的耗时方法滞后或者异步执行

  • 发生大量计算数据的情况下，具体的表现就是加载、编辑、存储图片和文件等资源
  • 某些非常耗时的方法，积少成多造成卡顿。
    • 比如 +load() 里面方法交换就是消耗4ms，100个就是400ms
    • 比如 RAC，每创建一个信号都有 6ms 的耗时

如何检控每个方法的耗时

  1. 用打点法，但是这样只能笼统的知道总的耗时，并不能准确的知道时间花在了哪里。BLStopwatch
  2. 定时抓取主线程上的方法调用堆栈，计算一段时间里各个方法的耗时。Xcode 工具套件里自带的 Time Profiler ，采用的就是这种方式。精度较低。
  3. 对 objc_msgSend 方法进行 hook 来掌握所有方法的执行耗时。精度较高。

如何做一个方法级别启动耗时检查工具来辅助分析和监控？

为什么 hook 了 objc_msgSend 方法，就可以 hook 全部 Objective-C 的方法？

objc_msgSend 方法干的活儿，就是在运行时根据对象和方法的 selector 去找到对应的函数指针，然后执行。也就是说，objc_msgSend 是 Objective-C 里方法执行的必经之路，能够控制所有的 Objective-C 的方法。

接下来，我们再看看怎么 hook objc_msgSend 方法？

Facebook 开源了一个库，可以在 iOS 上运行的 Mach-O 二进制文件中动态地重新绑定符号，这个库叫 fishhook。

实现的大致思路是，通过重新绑定符号，可以实现对 c 方法的 hook。dyld 是通过更新 Mach-O 二进制的 __DATA segment 特定的部分中的指针来绑定 lazy 和 non-lazy 符号，通过确认传递给 rebind_symbol 里每个符号名称更新的位置，就可以找出对应替换来重新绑定这些符号。

查看耗时

  1. 查看Main()调用前花费的总时间: DYLD_PRINT_STATISTICS 设置为 true
  2. 查看加载了多少动态库: 勾选 Dynamic Library Loads
  3. 查看Main函数启动后的耗时

注解

  • dyld是指苹果的动态链接器，加载dyld后，就会去初始化运行环境，开启缓存策略，加载依赖库，并且会调用每一个依赖库的初始化方法，包括RunTime也是在这里被初始化的，当所有的依赖库都被初始化完成后，RunTime会对项目中所有的类进行类初始化，调用所有的+load()方法，最后dyld会返回main函数地址，然后main函数会被调用。
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