iOS性能优化篇小结(一)

iOS性能优化篇小结(二)

随着公司项目逐渐的稳定,前段时间在项目中引入了一个性能检测的工具,同时

iOS性能优化主要从下面几个方面入手:

1. CPU和GPU的优化
2. 耗电优化
3. 安装包瘦身
4. APP启动优化

1. CPU和GPU的优化

我们先来讲讲CPU和GPU在屏幕成像中所起到的作用:

CPU:中央处理器,它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。如程序中对象的创建和销毁、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:又称显示核心、视觉处理器、显示芯片是一种专门用来做图像运算工作的微处理器。如屏幕成像的纹理渲染。

1.1 iOS屏幕成像的流程:

iOS屏幕成像流程

首先通过CPU将需要显示的数据计算好,比如视图大小、位置、色值等,然后将这些计算好的数据交给GPU进行渲染,iOS在成像显示过程中采用的是双缓存机制,双缓存机制原理:即GPU会预先渲染好一帧放入一个缓冲区内(前帧缓存),让视频控制器读取,当下一帧渲染好后,GPU会直接把视频控制器的指针指向第二个缓冲器(后帧缓存)。当你视频控制器已经读完一帧,准备读下一帧的时候,GPU会等待显示器的VSync信号发出后,前帧缓存和后帧缓存会瞬间切换,后帧缓存会变成新的前帧缓存,同时旧的前帧缓存会变成新的后帧缓存。

1.2 iOS屏幕成像的原理:

image.png

1.3 卡顿产生的原因

在Sync信号到来后,系统图形服务会通过CADisplayLink等机制通知App,App主线程开始在CPU中计算显示内容,比如视图的创建,布局计算,图片解码,文本绘制等。随后CPU会将计算好的内容提交到GPU去,由GPU进行交换,合成,渲染。随后GPU会把渲染结果提交到帧缓冲区,等待下一次VSync信号(垂直同步信号)到来时显示到屏幕上。由于垂直同步机制,如果在一个VSync时间内,CPU或者GPU没有完成内容提交,则那一帧就会被丢弃,等待下一次机会再显示,而这时显示屏因为没有新的刷新,会保留之前的内容不变。这就造成了卡顿。

按照60FPS的刷帧率,每隔16ms就会有一次VSync信号

1.4 卡顿优化 -CPU

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
  5. 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致
  6. 控制一下线程的最大并发数量
  7. 尽量把耗时的操作放到子线程,如:
    -文本处理(尺寸计算、绘制)
    -图片处理(解码、绘制)

1.5 卡顿优化 -GPU

  1. 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
  2. 尽量减少视图数量和层次
  3. 减少透明的视图(alpha<1),不透明的就设置opaque为YES
  4. 尽量避免出现离屏渲染

1.6 离屏渲染

在OpenGL中,GPU有2种渲染方式

  1. 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
  2. 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

离屏渲染消耗性能的原因:

  1. 需要创建新的缓冲区
  2. 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);等到离屏渲染结束以后,将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上,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?

  1. 光栅化,layer.shouldRasterize = YES

  2. 遮罩,layer.mask

  3. 圆角,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

  4. 阴影,layer.shadowXXX
    如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

2. 耗电优化

耗电的主要原因是以下几种情况:

  1. CPU处理,Processing
  2. 网络,Networking
  3. 定位,Location
  4. 图像,Graphics

2.1 CPU耗电优化

  1. 尽可能降低CPU、GPU的功耗;
  2. 少用定时器,如果有多个定时任务,尽可能合并在同一个定时器里面处理。
  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)

2.2 网络优化

  1. 减少、压缩网络数据
  2. 如果多次请求的结果是相同的,尽量使用缓存;
  3. 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
  4. 网络不可用时,不要尝试执行网络请求
  5. 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
  6. 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

2.3 定位优化

  1. 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
  2. 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
  3. 尽量降低定位精度,比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest
  4. 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
  5. 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

3. 安装包瘦身

iOS安装包(IPA)主要由可执行文件、资源组成,所以安装包瘦身主要针对可执行文件及资源文件瘦身。

3.1 资源文件(图片、音频、视频等)

  • 采用无损压缩方式
  • 去除没有用到的资源,可以使用LSUnusedResources来进行检查程序中没有用到的资源

3.2 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-no-exceptions
  • 利用AppCode检查未使用的代码。
  • 编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码
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