iOSAPP启动速度优化与监控

注:【本文内容是阅读「戴铭」老师的iOS开发高手课内容后,自己的笔记总结】

1、APP启动分为两种启动:冷启动 + 热启动

冷启动:APP的icon从点击启动前,它的进程不在系统里,需要新创建一个进程分配给它的启动的情况。

热启动:APP在启动后用户将APP退到后台,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。(这个过程做的事情比较少)

2、APP启动慢,其实发生在主线程上。主线程慢的原因很多。(主线程上 执行大文件读写、大量数据处理计算等等),但是当这些任务全部去掉后,剩余的主线程耗时的任务还有哪些呢?下面我们一一来找出APP启动后,主线程都干了哪些事。

3、APP启动三个阶段


冷启动流程图

         1> main()函数执行前。

1. 加载可执行文件(APP的.o 文件的集合)

2. 加载动态链接库,进行rebase指针调整和bind符合绑定。

3. Objc 运行时的初始化处理,包括 Objc相关类的注册、category注册、selector唯一性检查等。

4. 初始化,包括了执行  +load()方法、attribute(constructor)修饰的函数的调用、创建 C++静态全局变量


针对以上过程做优化:

2> 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,苹果公司建议最多使用6个非系统动态库。

3>减少加载启动后不会使用的类或者方法。(项目种不再使用的类、方法 及时清理掉!)

4>+load()方法里的内容可以放到首屏渲染完成后执行,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。因此积少成多,使用load()方法较多会对启动速度影响越来越大。   控制++全局变量的数量!

         2>mian()函数执行后。(该阶段:从main()函数执行开始,到appDelegate的 didFinishLaunchingWIthOptions 启动方法里首屏渲染相关方法执行完成。首页的业务代码都是要在这个阶段,也就是首屏渲染前执行的)

1. 首屏  "初始化" 所需配置文件的读写操作。

2. 首屏  "列表大数据" 的读取

3. 首屏渲染的大量计算等。


针对以上过程优化:

1> 从功能上梳理出哪些是   首屏渲染必要的初始化功能 、APP启动必要的初始化功能 、 只需要在对应功能开始使用时才需要初始化。

2> 将三个 初始化功能,分别放到合适的阶段进行初始化。

        3>首屏渲染完成后。(该阶段完成的是,非首屏其他业务服务模块的初始化、监听的注册、配置文件的读取等。这个阶段就是从 APP启动方法 内 首屏渲染完成时开始,到 didFinishLaunchingWIthOptions方法作用域结束时结束。)这个阶段用户已经看到APP首页了,但是这个阶段里 会卡主主线程的方法还是需要最优先处理的,不然会影响用户后续的操作。

1、非首屏其他业务服务模块的初始化、监听的注册、配置文件的读取等

优化:

1. 会阻碍 主线程的任务方法,进行优化处理。


4、功能级别的启动优化:从main()函数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。(非首屏业务所需的功能滞后处理。)

以上处理会大大缩短 APP启动的时间。 下面会针对 方法 进一步优化

5、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,将没必要的耗时滞后或者异步执行。(通常耗时较长的方法主要发生在计算大量数据的情况下,具体的表现就是加载、编辑、存储图片和文件等资源。)


对方法耗时监控,APP启动速度监控办法。

1、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。(Xcode —> 右键 ——> Open Developer Tool ——> Instruments 工具里)

      定时抓取:定时间隔设置得长了,会漏掉一些方法,从而导致检查出来的耗时不精确;

                          而定时间隔设置得短了,抓取堆栈这个方法本身调用过多也会影响整体耗时,导致结果不准确。

                         这个定时间隔如果小于所有方法执行的时间(比如 0.002 秒),那么基本就能监控到所有方法。但这样做的话,整体的耗时时间就不够准确。一般将这个定时间隔设置为 0.01 秒。这样设置,对整体耗时的影响小,不过很多方法耗时就不精确了。但因为整体耗时的数据更加重要些,单个方法耗时精度不高也是可以接受的,所以这个设置也是没问题的。 总结来说,定时抓取主线程调用栈的方式虽然精准度不够高,但也是够用的。

2、对objc_msgSend方法进行hook来掌握所有方法的执行耗时:优点 非常精确,但缺点 只能针对 Objective-C的方法,当然 对于c方法 和block 可以使用 libffi 的 ffi_call 来 达成hook,但缺点就是编写维护相关工具门槛高。

objc_msgSend方法本身采用汇编语言写的,所以性能优化属于原子级优化,能够把优化做到极致。

objc_msgSend方法执行的逻辑:先获取对象的对应类的信息,再获取方法的缓存,根据方法的selector查找函数指针,经过异常错误处理后,最后跳到对应函数的实现。


6、objc_msgSend 方法hook工具:Facebook开源的库 fishhook.(可以在iOS运行的 Mach-O二进制文件中动态地重新绑定符号) GitHub地址:fishhook 代码

fishhook原理: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。

使用Demo在戴铭老师的GitHub上地址:GCDFetchFeed

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