iOS面试题收纳-性能优化

unravel2025
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objc_opt_0.png

卡顿

原因

  • CPU：对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制。
  • GPU：纹理的渲染。
  • CPU处理后GPU处理，若垂直同步信号早于GPU处理的速度，那么会形成掉帧问题
  • 按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号

检测

  • 平时所说的“卡顿”主要是因为在主线程执行了比较耗时的操作
  • 可以添加Observer到主线程RunLoop中，通过监听RunLoop状态切换的耗时，以达到监控卡顿的目的

优化 - CPU

  • 尽量使用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer 替代 UIView
  • 不要频繁的调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改。
  • 尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整好对应的属性，不要多次修改属性。
  • Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
  • 图片的size最好跟UIImageView的size保持一致
  • 控制线程的最大并发数量
  • 尽量把一些耗时的操作放到子线程
    • 文本处理（储存计算和绘制）
    • 图片处理（解码、绘制）

优化 - GPU

  • 尽量减少视图数量和层次
  • 尽量避免短时间内大量图片的显示，尽可能将多张图片合成一张进行显示
  • GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096，一旦超过这个尺寸，机会占用CPU资源进行处理，所以纹理尽量不要超过这个尺寸。
  • 减少透明视图（alpha < 1），不透明的就设置opaque为YES
  • 尽量避免出现离屏渲染

离屏渲染

概述

在OpenGL中，GPU有2中渲染方式

  • On-Screen Rendering: 当前屏幕渲染，在当前用于显示的屏幕缓冲区进行渲染操作
  • Off-Screen Rendering: 离屏渲染，在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作

耗性能的原因

  • 需要创建新的缓冲区
  • 离屏渲染的整个过程，需要多次切换上下文环境
    • 先是从当前屏幕（On-Screen）切换到离屏（Off-Screen）；
    • 等到离屏渲染结束后，又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕

哪些操作会触发离屏渲染

  • 光栅化 layer.shouldRasterize = YES;

    • 光栅化概念：将图转化为一个个栅格组成的图象
    • 光栅化特点：每个元素对应帧缓冲区中的一像素

  • 遮罩，layer.mask

  • 圆角，同时设置layer.maskToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0

    • 考虑通过CoreGraphics绘制圆角，或者美工直接提供。

  • 阴影 layer.shadowXXX

    • 如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

如何检测

  • 模拟器 Debug -> Color Off-screen Rendered
    • 离屏渲染的图层高亮成黄色，可能存在性能问题
  • 真机Instrument-选中Core Animation-勾选Color Offscreen-Rendered Yellow

耗电

来源

  • CPU处理 Processing
  • 网络 Networking
  • 定位 Location
  • 图像 Graphice

优化

  • 尽可能降低CPU、GPU的功耗
  • 少用定时器

I/O操作

  • 尽量不要频繁的写入小数据，最好批量一次性写入
  • 读写大量重要的数据的时候，考虑使用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。用dispatch_io，系统会优化磁盘访问
  • 数据量比较大的，建议使用数据库

网络

  • 减少压缩网络数据 （XML -> JSON -> ProtoBuf），如果可能建议使用 ProtoBuf
  • 使用断点续传，否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容
  • 网络不可用时尽量不要尝试执行网络请求
  • 让用户可以取消长时间运行或者网络速度很慢的网络操作，设置合理的超时时间
  • 批量传输
  • 优化DNS解析和缓存
  • 对传输的数据进行压缩，减少传输的数据
  • 使用缓存手段减少请求的发起次数
  • 使用策略来减少请求的发起次数，比如在上一个请求未着地之前，不进行新的请求
  • 避免网络抖动，提供重发机制

定位

  • 如果只需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成之后，会自动让定位硬件断电
  • 如果不是导航应用，尽量不要实时更新位置，定位完毕之后就关掉定位服务
  • 尽量降低定位的精准度，如果没有需求的话尽量使用低精准度的定位
  • 如果需要后台定位，尽量设置pausesLocationUpdatasAutomatically为YES
  • 尽量不要使用 startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑 startMonitoringForRegion

硬件检测优化

  • 用户移动、摇晃、倾斜设备时，会产生动作(motion)事件，这些事件由加速度计、陀螺仪、磁力计等硬件检测。在不需要检测的场合，应该及时关闭这些硬件

App的启动

概述

  • APP的启动可以分为2种

    • 冷启动（Cold Launch）：从零开始启动APP
    • 热启动（Warm Launch）：APP已经在内存中，在后台存活着，再次点击图标启动APP

  • APP启动时间的优化，主要是针对冷启动进行优化

  • 通过添加环境变量可以打印出APP的启动时间分析（Edit scheme -> Run -> Arguments）

    • DYLD_PRINT_STATISTICS设置为 1

冷启过程

objc_app_launch_0.png

dyld（dynamic link editor），Apple的动态链接器，可以用来装载Mach-O文件（可执行文件、动态库等）

dyld所做的事情

  • 当程序启动时，系统会读取程序的可执行文件（mach-o），从里面获取动态加载器(dyld)的路径
  • 加载dyld，dyld会初始化运行环境，配合ImageLoader将二进制文件加载到内存中去，同时递归加载所有依赖的动态库
  • 当dyld把可执行文件和所有的动态库都装载完毕之后，会通知runtime初始化并进行下一步处理

runtime所做的事情

  • 调用map_images进行镜像内容的解析和处理，之后进行rebase和bind操作
  • 在load_images中调用call_load_methods，调用所有Class和Category的+load方法
  • 进行各种objc结构的初始化（注册Objc类 、初始化类对象等等）
  • 调用C++静态初始化器和__attribute__((constructor))修饰的函数
  • 到此为止，可执行文件和动态库中所有的符号(Class，Protocol，Selector，IMP，…)都已经按格式成功加载到内存中，被runtime 所管理
  • 最后 dylb 会返回 main 函数地址，main 函数被调用，进入程序入口

rebase主要做什么

bind主要做什么

main所做的事情

  • 内部会调用 UIApplicationMain 函数，创建一个UIApplication对象和它的代理，就是我们项目中的 Appdelegate 类
  • 开启一个事件循环(main runloop)，监听系统事件
  • 程序启动完毕时，通知代理Appdelegate，调用 didFinishLaunching 代理方法，在这里会创建 UIWindow，设置它的rootViewController
  • 最后调用 self.window makeKeyAndVisable显示窗口

总结一下

  • APP的启动由dyld主导，将可执行文件加载到内存，顺便加载所有依赖的动态库
  • 并由runtime负责加载成objc定义的结构
  • 所有初始化工作结束后，dyld就会调用main函数
  • 接下来就是UIApplicationMain函数，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

优化

dyld

  • 减少动态库、合并一些动态库（定期清理不必要的动态库）
  • 减少Objc类、分类、Selector数量（定期清理不必要的类、分类）
  • 减少C++虚函数数量
  • Swift尽量使用struct

runtime

  • 用+initialize方法和dispatch_once取代所有的__attribute__((constructor))、C++静态构造器、ObjC的+load

main

  • 不影响用户体验的操作做延迟加载，不要全部放在 didFinishLaunchingWithOptions中去做
  • 版本更新，一些三方初始化，不需要在 didFinishLaunchingWithOptions 初始化的放到界面展示完以后再初始化
  • 一些网络请求延迟 请求
  • 一些业务逻辑延迟 加载
  • 初始化第三方 SDK
  • 配置 APP 运行需要的环境
  • 自己的一些工具类的初始化

安装包瘦身

概述

  • 安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成

优化

资源（图片、音频、视频等）

可执行文件瘦身

  • 编译器优化

    • Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default设置为YES
    • 去掉异常支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions设置为NO，Other C Flags添加-fno-exceptions

  • 利用AppCode（AppCode下载链接）检测未使用的代码:

    • 菜单栏 -> Code -> inspect Code

  • 编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码

  • 生成LinkMap文件，可以查看可执行文件的具体组成

  • 可借助第三方工具解析LinkMap文件 LinkMap

内存优化

减少内存泄露

  1. 可以使用静态分析以及instruments的leaks分析
  2. 注意 NStimer 以及 block，delegate 等的使用，避免循环引用

降低内存使用峰值

  1. 关于图片加载占用内存问题：

    imageNamed: 方法会在内存中缓存图片，用于常用的图片。 imageWithContentsOfFile: 方法在视图销毁的时候会释放图片占用的内存，适合不常用的大图等。

  2. tableView cell 尽量使用重用机制，减少额外的开销

  3. tableView 列表图片展示尽量使用缩略图

  4. 延迟加载对象，节约内存开销

  5. 避免短时间大量创建对象，配合 autoreleasePool 减少内存峰值

  6. 重用大开销对象，比如: NSDateFormatter和NSCalendar

  7. 加载 html 尽量使用 wkwebView

  8. 单例使用不易过多

  9. 线程最大并发数

常用LLDB指令

  • print，p: 打印
  • po：打印对象
  • 读取内存
    • memory read/数量格式字节数 内存地址
      • 格式：x 16进制，f 浮点，d 十进制
      • 字节大小：b byte 1字节，h half word 2字节，w word 4字节，g giant word 8字节
    • x/数量格式字节数 内存地址
  • 设置内存
    • memory write 内存地址 数值

列表性能优化

  • 最常用的就是cell的重用， 注册重用标识符

    • 如果不重用cell时，每当一个cell显示到屏幕上时，就会重新创建一个新的cell；

    • 如果有很多数据的时候，就会堆积很多cell。

    • 如果重用cell，为cell创建一个ID，每当需要显示cell 的时候，都会先去缓冲池中寻找可循环利用的cell，如果没有再重新创建cell

  • 避免cell的重新布局

    • cell的布局填充等操作 比较耗时，一般创建时就布局好
    • 如可以将cell单独放到一个自定义类，初始化时就布局好

  • 提前计算并缓存cell的属性及内容

    • 当我们创建cell的数据源方法时，编译器并不是先创建cell，再定cell的高度

    • 而是先根据内容一次确定每一个cell的高度，高度确定后，再创建要显示的cell，滚动时，每当cell进入屏幕区都会计算高度，提前估算高度告诉编译器，编译器知道高度后，紧接着就会创建cell，这时再调用高度的具体计算方法，这样可以方式浪费时间去计算显示以外的cell

  • 减少cell中控件的数量

    • 尽量使cell得布局大致相同，不同风格的cell可以使用不用的重用标识符
    • 初始化时添加控件，不适用的可以先隐藏

  • 不要使用ClearColor，无背景色，透明度也不要设置为0，否则渲染耗时比较长

  • 使用局部更新，如果只是更新某组的话，使用reloadSection进行局部更新

  • 加载网络数据，下载图片，使用异步加载，并缓存

  • 懒加载,不要一次性创建所有的subview,而是需要时才创建.

  • 按需加载cell，cell滚动很快时，只加载范围内的cell

  • 不要实现无用的代理方法，tableView只遵守两个协议

  • 缓存行高：estimatedHeightForRow不能和HeightForRow里面的layoutIfNeed同时存在，这两者同时存在才会出现“窜动”的bug。

  • 不要做多余的绘制工作。在实现drawRect:的时候，它的rect参数就是需要绘制的区域，这个区域之外的不需要进行绘制。

  • 预渲染图像。当新的图像出现时，仍然会有短暂的停顿现象。解决的办法就是在bitmap context里先将其画一遍，导出成UIImage对象，然后再绘制到屏幕

  • 避免庞大的xib,storyBoard,尽量使用纯代码开发

  • 使用正确的数据结构来存储数据

    • NSArray,使用index来查找很快(插入和删除很慢)

    • 字典,使用键来查找很快

    • NSSets,是无序的,用键查找很快,插入/删除很快

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