App启动时间优化之二进制重排

1、启动时间的定义

点击app图标到首页数据加载完毕
点击app图标到launch界面完全消失的第一帧

我们这里按照第二种来去定义应用的启动时间。

由于启动动画时长为400ms，所以一般情况下app的启动最佳时间是400ms内

下面直接进入正题，其他概念方面的东西不多做赘述。

2、二进制重排

看了很多大佬的文章，抖音大佬主要讲了二进制重排的大概原理和一些实现的思路，主要采用的是静态扫描的方式去获取函数符号，文章比较粗略。戳我👉🏻

本记录主要是通过此文章进行的实践戳戳戳👉🏻这篇文章的作者包括概念性的东西都讲述的很详细。

我们不墨迹直接开始操作！

1、systemTrace工具使用

1、先打开XCode的Instrument找到工具system trace

2、选择真机->all process 全部进程，为了避免手机内应用的内存缓存，先把应用删除，并clean项目，再run systemTrace，然后再运行Xcode的app项目。等项目运行起来启动页结束出现应用的第一个页面的时候，把systemTrace停止运行。
3、找到运行的项目，点下一级，再找到MainThread，选择summary：Virtual Memory，就可以看到下方的File Backed Page In就是缺页中断的次数。

2、查看工程的符号顺序

程序在编译的时候，会有一个默认的符号顺序的列表，这个列表包含了项目中所有类的函数的逻辑地址，内存分页就是按照该内存地址进行排列。

二进制重排的最终目的其实就是改变这个列表的排序，让我们在程序启动的时候需要调用的函数的逻辑地址顺序排列起来。

首先我们先通过Xcode的配置去获取这个符号列表。

1、build Setting 中搜索 Link m找到 Write Link Map File 默认为NO，此处设置为YES。
2、Clean项目，然后再run。Success之后我们找到项目目录中如下位置。
3、根据下图的目录中找到后缀为.txt的文件。我们打开它。
4、找到# Symbols:
5、然后我们对照Xcode，Target中的Build Phases点开Compile Sources
对比4点的图和5点的图，我们发现符号列表中函数的排列顺序就是按照CompileSources类的顺序来排列的。

好的，既然我们知道了Xcode编译产生的mapFile的原样了。我们接下来就是需要找到app在点击运行的时候到app第一个页面出来的时候调用了哪些函数，并将它重新排列在这个txt里面，使它的逻辑地址连续，从而让他们在同一个内存分页中连续。

3、Clang静态插桩

我们直接上代码，原理可以看之前提到的原文戳戳戳大佬原文👉🏻

1、开始我们还是先配置XCode，这个文件放的就是我们需要重排列的符号列表，XCode会自动将文件内的内容重新排列在之前我们生成的符号列表txt文件的前方顺序排列。
2、第一点只是声明，但是没有实体文件，我们需要手动创建一下，创建lb.order ，我们cd到项目根目录下命令好执行 touch lb.order 生成对应的lb.order文件。
3、build Setting 中直接搜索 Other C Flags 找到Apple Clang - Custom Compiler Flags 添加以下代码配置

-fsanitize-coverage=func,trace-pc-guard

4、添加以下代码，并在appDelegate最后调用。

@interface ClangInsertStaticPile : NSObject


+ (void)startWriteToFileOfClangInsertStaticPile;

@end

#import "ClangInsertStaticPile.h"
#import <dlfcn.h>
#import <libkern/OSAtomic.h>

@implementation ClangInsertStaticPile

+ (void)load{
    
}

void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start,
                                         uint32_t *stop) {
    static uint64_t N;  // Counter for the guards.
    if (start == stop || *start) return;  // Initialize only once.
    printf("INIT: %p %p\n", start, stop);
    for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
        *x = ++N;  // Guards should start from 1.
}

+ (void)startWriteToFileOfClangInsertStaticPile{
    NSMutableArray<NSString *> * symbolNames = [NSMutableArray array];
    while (true) {
        //offsetof 就是针对某个结构体找到某个属性相对这个结构体的偏移量
        SymbolNode * node = OSAtomicDequeue(&symboList, offsetof(SymbolNode, next));
        if (node == NULL) break;
        Dl_info info;
        dladdr(node->pc, &info);

        NSString * name = @(info.dli_sname);

        // 添加 _
        BOOL isObjc = [name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["];
        NSString * symbolName = isObjc ? name : [@"_" stringByAppendingString:name];

        //去重
        if (![symbolNames containsObject:symbolName]) {
            [symbolNames addObject:symbolName];
        }
    }

    //取反
    NSArray * symbolAry = [[symbolNames reverseObjectEnumerator] allObjects];
    NSLog(@"%@",symbolAry);

    //将结果写入到文件
    NSString * funcString = [symbolAry componentsJoinedByString:@"\n"];
    NSString * filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"lb.order"];
    NSData * fileContents = [funcString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    BOOL result = [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:filePath contents:fileContents attributes:nil];
    if (result) {
        NSLog(@"%@",filePath);
    }else{
        NSLog(@"文件写入出错");
    }
}

//原子队列
static OSQueueHead symboList = OS_ATOMIC_QUEUE_INIT;
//定义符号结构体
typedef struct{
    void * pc;
    void * next;
}SymbolNode;

void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
    //if (!*guard) return;  // Duplicate the guard check.

    void *PC = __builtin_return_address(0);

    SymbolNode * node = malloc(sizeof(SymbolNode));
    *node = (SymbolNode){PC,NULL};

    //入队
    // offsetof 用在这里是为了入队添加下一个节点找到 前一个节点next指针的位置
    OSAtomicEnqueue(&symboList, node, offsetof(SymbolNode, next));
}


@end