iOS启动优化之二进制重排

飞梭
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二进制重排这个概念，最早提出是由抖音团队技术分享的一篇文章，使大家能知道这个技术，当时是在19年，里面运用的是针对OC、C++、C、block的分别单独hook处理，但是只有OC能进行全部获取，C++、C、block、swift等处理依旧有缺陷，这篇文章会利用抖音结尾的进一步优化操作进行获取全部符号表。

原因

由于现在的操作系统中都引入了虚拟内存，由虚拟内存转换为物理内存的映射表（页表）是分页的，macOS每页大小为4kb，iOS大小为16kb，在内存分页触发会出现缺页异常，iOS 系统还会对其做一次签名验证，因此 iOS 生产环境的 Page Fault 所产生的耗时要更多。

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上图1就是就是虚拟内存通过页表转换为物理内存
上图2是页表的显示，前面的0、1表示的是否已经加载到内存中，后面的是实际的物理地址

当我们启动程序，系统会把所有的文件加载到内存中，加载顺序即是Build Phases,Compile Sources中的文件顺序，如图

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加载进去的类会把依次把每个方法加载，但是当前类中的方法有可能是启动时不需要，所以未加入到内存的，这时系统就会触发一次缺页中断，即 Page Fault。

在未优化前，我们当前的程序就有3426次page fault，需要535.79ms image.png

怎么做

APP 的二进制重排很容易做，因为xcode中是可以配置的，在Build Setting中查找 Write Link Map File 改为 YES， 再查找 Order File ，把你编写好的重排文件填入，这样二进制重排就完成了

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所以配置二进制重排是很容易的，难的是我们的Order File文件怎么生成，总不能一个个方法去写，然后排列吧。

如何生成Order

生成Order文件，就需要我们知道自己的程序在启动时调用了哪些方法，这些方法的调用顺序是如何的，如果是纯OC代码其实很简单，因为所有的OC代码都会走 objc_msgSend 消息转发方法,所以我们只需要用方法交换进行获取方法列表即可，但是现在的程序很多都会用swift、c、c++混编，这些都是不走 objc_msgSend 方法的，所以获取不全。现在我们可以用编译期插桩方案来 100% 获取方法。

我们可以通过这个地址 clang.llvm.org/docs/Saniti… 去了解，其中给了我们例子。

Other C flags 添加参数 -fsanitize-coverage=trace-pc-guard


    

    **while** (**YES**) {

        SYNode * node = OSAtomicDequeue(&symbolList, offsetof(SYNode, next));

        **if** (node == **NULL**) {

            **break**;

        }

        Dl_info info;

        dladdr(node->pc, &info);

        NSString * name = @(info.dli_sname);

        **BOOL**  isObjc = [name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["];

        NSString * symbolName = isObjc ? name: [@"_" stringByAppendingString:name];

        [symbolNames addObject:symbolName];

    }

    //取反

    NSEnumerator * emt = [symbolNames reverseObjectEnumerator];

    //去重

    NSMutableArray<NSString *> *funcs = [NSMutableArray arrayWithCapacity:symbolNames.count];

    NSString * name;

    **while** (name = [emt nextObject]) {

        **if** (![funcs containsObject:name]) {

            [funcs addObject:name];

        }

    }

    //干掉自己!

    [funcs removeObject:[NSString stringWithFormat:@"%s", **__FUNCTION__** ]];

    //将数组变成字符串

    NSString * funcStr = [funcs  componentsJoinedByString:@"\n"];

    

    NSString * filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"hank.order"];

    NSData * fileContents = [funcStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

    [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:filePath contents:fileContents attributes:**nil**];

如果是OC与Swift混编的项目，需要在Other swift flags 中添加-sanitize=undefined 、 -sanitize-coverage=func，这样就能获取Swift方法

检测

运行了程序之后，我们怎么知道程序是否进行二进制重排了呢，在生成的项目里会有 项目名-LinkMap-normal-arm64.txt文件，其中可以查看

运行前 image.png

运行后

image.png

显示加载的顺序是按照我们order文件中配置的顺序加载的，到此就完成了二进制重排

再运行一下APP

image.png 由300ms提升到224ms，与抖音提出的提升15%以上的效率结论也基本一致。

总结

LLVM里提供了很多辅助工具，可以实现一些高端操作，这是在我们业务代码之外供我们的提升。现在虽然clang可以获取全部的OC、Swift，但是在flutter、RN里还没找到好的解决方案，需要进一步的去探索。

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