一、卡顿优化

• 在屏幕成像的过程中，CPU和GPU起着至关重要的作用。
  • CPU（Central Processing Unit，中央处理器）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（Core Graphics）。
  • GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）用于纹理的渲染。

• iOSAPP屏幕显示过程:
  CPU计算好显示内容提交到GPU，GPU渲染完成后将渲染结果放入帧缓冲区(在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存)，随后视频控制器会按照 VSync信号逐行读取帧缓冲区的数据，经过可能的数模转换传递给显示器显示。

  
  
  屏幕快照 2018-07-23 下午9.41.00.png
• RunLoop有一个60fps的回调，即每16.7ms绘制一次屏幕，所以view的绘制必须在这个时间内完成，view内容的绘制是CPU的工作，然后把绘制的内容交给GPU渲染，包括多个View的拼接（Compositing）、纹理的渲染(Texture)等等，最后显示在屏幕上。但是，如果无法是16.7ms内完成绘制，就会出现丢帧的问题，一般情况下，如果帧率保证在30fps以上，界面卡顿效果不明显，那么就需要在33.4ms内完成View的绘制，而低于这个帧率，就会产生卡顿的效果，影响体验。

卡顿优化 -- CPU

1. 避免过于庞大的xib，尽量纯代码布局
2. 使用懒加载
3. 尽量不要在viewWillAppear中进行太多操作
4. 尽量用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer取代UIView。
5. 不要频繁地调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改，必要时提前创建，用hidden属性控制视图的显示和隐藏。
6. 尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整对应的属性，不要多次修改属性。
7. frame代替autolayout，Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源，Autolayout 对于复杂视图来说常常会产生严重的性能问题，当Cell内约束超过25个的时候，会降低滑动的帧率。
8. 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致（在运行中缩放图片是很耗费资源的，特别是UIImageView嵌套在UIScrollView中的情况下）
9. 控制一下线程的最大并发数量
10. 尽量把耗时的操作放到放到后台线程进行以避免阻塞主线程。
    • 文本处理（尺寸计算、绘制）
    • 图片处理（解码、绘制）
11. 使用开源框架UITableView+FDTemplateLayoutCell进行对tableView高度缓存
    UITableView+FDTemplateLayoutCell原理：
    （1）、计算出高度会自动进行缓存，所以滑动时每个cell的高度只会计算一次
    （2）、自动缓存失效机制，无须担心你数据源的变化引起的缓存失效，当调用如-reloadData，-deleteRowsAtIndexPaths:withRowAnimation:等任何一个触发 UITableView 刷新机制的方法时，已有的高度缓存将以最小的代价执行失效。如删除一个 indexPath 为 [0,5] 的 cell 时，[0,0] ~ [0,4] 的高度缓存不受影响，而 [0,5] 后面所有的缓存值都向前移动一个位置。自动缓存失效机制对 UITableView 的 9 个公有 API 都进行了分别的处理，以保证没有一次多余的高度计算。
    (3)、利用RunLoop空闲时间执行预缓存任务，预缓存机制将在 UITableView 没有滑动的空闲时刻执行，计算并且缓存那些还没有显示到屏幕中的 cell，整个缓存过程完全没有感知，保证了加载速度和滑动流畅性。它是利用RunLoop空闲时间执行预缓存任务，当 UI 没在滑动时，默认的 Mode 是 NSDefaultRunLoopMode，同时也是 CF 中定义的 “空闲状态 Mode”。注册 RunLoopObserver 可以观测当前 RunLoop 的运行状态，并在状态机切换时收到通知：因为“预缓存高度”的任务需要在最无感知的时刻进行，所以应该同时满足：
    1 RunLoop 处于“空闲”状态 Mode(DefauldMode)
    2 当这一次 RunLoop 迭代处理完成了所有事件，马上要休眠时
12. 预加载数据 ，列表当中，当滑动到一个可以设定的位置的时候，提前获取下载下一页的数据，并绘制UI。 https://zhuanlan.zhihu.com/p/23418800

卡顿优化 -- GPU

1. 纹理的渲染
   • 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(当在较短时间显示大量图片时（比如 TableView 存在非常多的图片并且快速滑动时），CPU 占用率很低，GPU 占用非常高，界面仍然会掉帧)
   • GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096，一旦超过这个尺寸，就会占用CPU资源进行处理，所以纹理尽量不要超过这个尺寸
2. 视图的混合（Blended）
   • 尽量减少视图数量和层次，也可以把多个视图预先渲染为一张图片来显示（视图结构过于复杂，混合的过程、会消耗很多 GPU 资源）
   • 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES（在同一个区域内，存在着多个有透明度的图层，那么GPU需要更多的计算，混合上下多个图层才能得出最终像素的RGB值）
3. 离屏渲染
   在OpenGL中，GPU有2种渲染方式
   • 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

离屏渲染之所以会特别消耗性能，是因为要创建一个屏幕外的缓冲区，然后从当屏缓冲区切换到屏幕外的缓冲区，然后再完成渲染；其中，创建缓冲区和切换上下文最消耗性能，而绘制其实不是性能损耗的主要原因。

• 哪些操作会触发离屏渲染？
  • 光栅化，设置layer.shouldRasterize = YES（在其他属性触发离屏渲染的同时，会将光栅化后的内容缓存起来，如果对应的layer及其sublayers没有发生改变，在下一帧的时候可以直接复用。shouldRasterize = YES，这将隐式的创建一个位图，各种阴影遮罩等效果也会保存到位图中并缓存起来，从而减少渲染的频度
  • 遮罩，layer.mask
  • 圆角，iOS9之前同时设置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0。（考虑通过CoreGraphics绘制裁剪圆角，或者叫美工提供圆角图片）
  • 阴影，layer.shadowXXX（如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染）

卡顿检测

• 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。

卡顿检测工具：LXDAppFluecyMonitor

使用方法：

1. [[LXDAppFluecyMonitor sharedMonitor] startMonitoring];
2. 当发生卡顿时，会打印函数调用栈信息

libsystem_kernel.dylib         0x7fff51b5d756 __semwait_signal + 10
libsystem_c.dylib              0x7fff51aed47e sleep + 41
LXDAppFluecyMonitor            0x10e7f81d2 -[ViewController tableView:cellForRowAtIndexPath:] + 354

得知卡顿发生在cellForRowAtIndexPath:方法中

3. 使用image lookup -a指令得知卡顿具体发生行数

image lookup -a 0x10e7f81d2
      Address: LXDAppFluecyMonitor[0x00000001000031d2] (LXDAppFluecyMonitor.__TEXT.__text + 6530)
      Summary: LXDAppFluecyMonitor`-[ViewController tableView:cellForRowAtIndexPath:] + 354 at ViewController.m:47:48

二、耗电优化

耗电的主要来源

• CPU处理，Processing
• 网络，Networking
• 定位，Location
• 图像，Graphics

耗电优化

1. 尽可能降低CPU、GPU功耗

2. 少用定时器

3. 优化I/O操作

   • 尽量不要频繁写入小数据，最好批量一次性写入
   • 读写大量重要数据时，考虑用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（比如SQLite、CoreData）

4. 网络优化

   • 减少、压缩网络数据
   • 如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存
   • 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，不要尝试执行网络请求
   • 让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作，设置合适的超时时间
   • 批量传输，比如，下载视频流时，不要传输很小的数据包，直接下载整个文件或者一大块一大块地下载。如果下载广告，一次性多下载一些，然后再慢慢展示。如果下载电子邮件，一次下载多封，不要一封一封地下载

5. 定位优化

   • 如果只是需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，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，定位完毕就关掉定位服务
   • 尽量降低定位精度，比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
   • 需要后台定位时，尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新
   • 尽量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑startMonitoringForRegion:

6. 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

三、 启动优化

APP的启动可以分为2种,APP启动时间的优化，主要是针对冷启动进行优化

• 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

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
• 如果需要更详细的信息，那就将DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1

APP的冷启动可以概括为3大阶段：
1、 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），启动APP时，dyld所做的事情有

• 装载APP的可执行文件，同时会递归加载所有依赖的动态库
• 当dyld把可执行文件、动态库都装载完毕后，会通知Runtime进行下一步的处理

2、 runtime启动APP时，runtime所做的事情有

• 调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理
• 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
3、 main
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。

APP的启动优化

按照不同的阶段

• 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、分类的数量、减少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
  • 在不影响用户体验的前提下，尽可能将一些操作延迟，不要全部都放在finishLaunching方法中
  • 按需加载

四、安装包优化

安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成

1. 资源（图片、音频、视频等）

• 采取无损压缩
  好用的压缩图片网站：https://tinypng.com
• 去除没有用到的资源： https://github.com/tinymind/LSUnusedResources

2. 可执行文件瘦身

1. 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

2. AppCode代码静态检查（https://www.jetbrains.com/objc/），检测未使用的代码：菜单栏 -> Code -> Inspect Code

3. 使用fui(Find Unused Imports)扫描工程中不用的类。

   安装 fui 工具
   sudo gem install fui -n /usr/local/bin
   
   fui usage: https://github.com/dblock/fui
   
   到工程目录下，执行 fui find 命令，可以找出所有的没有用到的class文件
   

4. 合并功能类似的类和扩展（Category）

5. LinkMap
   生成LinkMap文件，可以查看可执行文件的具体组成
   

   屏幕快照 2018-07-24 下午4.07.13.png
   
   可借助第三方工具解析LinkMap文件： https://github.com/huanxsd/LinkMap

6. 及时移除不用的第三方库

7. 删除静态库中不用的mach-o文件

• 利用lipo指令将静态库拆分成单一架构
• 利用ar-x指令将单一架构的mach-o文件拆分成.o文件
• 删除不用的.o文件
• 重新组成静态库文件

五、内存优化

1. imageNamed读取图片的方法，会缓存在内存中，所以较大的图片或者不需要缓存的图片，还是用imageWithContentsOfFile加载
2. 避免循环引用
3. malloc、create等需要手动释放
4. kvo及时移除
5. Autorelease Pool的使用
   由于自动释放池最后统一销毁对象，因此如果一个操作比较占用内存，例如：对象较多或者对象占用资源较多，最好不要放到自动释放池或者放到多个自动释放池；
   例如：使用容器的block版本的枚举器的时候，系统会自动添加一个autoreleasePool

   [array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj,NSUInteger idx, BOOL *stop) {
    // 这里被一个局部@autoreleasepool包围着
   }];
   

6. 利用runtime，hook delloc方法监控页面释放