当我们的APP跟着事务的添加、复杂,代码量也随之暴增,渐渐的翻开我们的App时感觉非常卡,发起比较缓慢,非常影响用户的体会,那么怎么才能使我们的App发起比较流通,给用户很好的体会,这篇文章将给我们带来App发起优化相关的知识。

1 App发起流程分析

App的发起我们一般分为两个部分:

  • main函数之前即pre-main
  • main函数之后

1.1 pre-main阶段流程

DYLD 环境变量DYLD_PRINT_STATISTICS监测一下pre-main的时间消耗,我们在xcode中设置一个参数,如图:

iOS 发起优化(上)

我们发起App,看下输出成果,如下图

iOS 发起优化(上)

共耗时 300ms 左右:

  • dylib loading 加载动态库的时间

  • rebase/binding 重定向/绑定的时间

  • ObjC setup OC类的注册时间

  • initializer 注册方法的时间(load,结构函数的耗时)

这就是pre-main的基本流程

1.2 dylib动态的加载

dylib的加载的耗时是必定的,系统的动态库是现已载入同享缓存空间,系统动态库现已做了高速的优化, 但是我们自定义的动态库不一样,所以苹果不主张自定义动态库

1.3 ObjC setup

由于我们的OC是动态言语,OC类的注册

  • 读取Mach-odata字段,找到OC类的相关信息
  • 注册OC类,OCruntime需求保护映射表即SEL/IMP的映射以及类名与类的大局表,当加载Mach-o的时分,这些一切的类都要注册到大局表中,除这些之外,还有类别协议信息要刺进到方法列表中,这是必定的损耗,所以这儿的优化删去无用的OC的类文件(只需这个类存在即使没有用到,也会构成时间损耗)

1.4 initializer

load方法以及结构函数中,尽量不要做延迟加载的作业,把消耗的使命放在子线程去,以减少主线程的开支,数据可以缓存。

以上几点的优化都比较简单,下理我们来介绍rebase/binding 重定向/绑定,再介绍之前,我们先来讲来虚拟内存相关的知识

2 物理/虚拟内存介绍

物理内存

  • 在前期的操作系统,CPU直接从内存条读取数据,这就导致了内存不够用问题,如下图:

    iOS 发起优化(上)

    • 运用需求加载时就会直接加载到内存条中,然后CPU去内存条读取。当加载的运用多了,再加载新的运用时内存就不够用了,这时分就需求干掉一些运用然后再去翻开这个新的运用。

    • 加载到内存条中的运用都是根据内存地址去读,那么假设通过一些外挂加载到内存,然后可以在遍历内存条中地址访问到其他运用的内容,就导致账号被盗等安全问题,所以这个方法也是不安全

  • 怎样处理这些问题呢?工程师们发现加载到内存中的运用,大多数之用到一小部分功能,这就导致了资源的浪费,于是就发生了懒加载。懒加载是引用加载到内存中时,先加载发起相关的,后面要用到就再加载到内存条。

    iOS 发起优化(上)

这样虽然会减少内存的占用,但是运用接下来的内存不知道要分配到哪,这样就导致代码不连续,需求在运行进程不断核算地址很不方便,而且功率很低,于是工程师们就发明晰虚拟表,也就引出了虚拟内存

虚拟内存

  • 有了虚拟表,运用程序就只读代码,而代码核算地址的作业交给CPU和硬件MMUMMU内存办理单元,它只做一件事:翻译地址

    iOS 发起优化(上)

    • 这样运用程序的在运行时访问的内存就是连续的,而访问的内存就是虚拟内存,虚拟内存对应的就是核算好的物理地址。
    • 虚拟地址和物理地址不是一个字节一个字节对印的,这样功率就很低。由于现在的运用内存是一块一块的,爽性就以块为单位去对印,单位就是page,此时就发生了内存分页办理的概念

映射表(内存分页)

  • 页的大小在不同的操作系统中是不一样的。在iOS(64位)一页是16K,在MAC中是4K。在MAC中可以运用环境变量PAGESIZE检查

    iOS 发起优化(上)

  • 现在内存连续的问题得以处理,安全问题也处理了。由于一个运用只访问自己的虚拟表,而翻译出来的物理地址也是固定的,所以那些外挂就无法访问其它运用。内存溢出的问题也处理了,由于现在内存都是一页一页的访问,所以就不会发生溢出。

  • 当运用加载时,首要发起时需求的代码会直接加到内存,当要实行新的代码时,cpu发现这段代码内存中没有就会把代码卡住,然后操作系统会将这页加到物理内存中,这个现象就叫做缺页间断(pagefault)

  • 操作系统需求实行的一页代码载入到物理内存中时,会往空缺处刺进。但手机发起后,物理内存就没有空位了,里边都放了其它的一些数据,但终究往哪里加呢,这个由操作系统决议。操作系统供给一个算法:页面置换算法,它会掩盖掉不那么活跃的部分。所以有时分多翻开些运用后,再去进入第一次翻开的运用时会从头发起。

  • 有时分在访问内存时会访问比App当前大的内存,由于虚拟表有8G大小,能访问的有4G,那么他会访问到其它运用吗?不会,这块虚拟内存是没有数据,它指向NULL

iOS 发起优化(上)

rebase/binding

  • binding是绑定,当内部文件访问外部函数,就要通过内部符号绑定访问外部,现在的绑定方法都是懒加载

  • rebase是重定位。由于虚拟内存发生后,每次内存都是从0初步,这个时分相应的安全就不存在了,所以操作系统就出现了一个新技术ASLR:让每次生成的虚拟页面,不要从0初步,从随机的值初步,运用的每次发起的开端方位都是随机的。此时行数的方位就成了ASLR+OFFSET,也就是rebase重定向

  • 少数缺页间断几乎是感知不到的,时间是毫秒级别。但一起有许多的缺页间断,比如成百上千乃至更多这个时分用户就能感知到了,冷发起时就会发生许多的缺页反常。

System Trace 检查缺页数

翻开 Instruments 选择 System Trace:

iOS 发起优化(上)

选择设备和APP :

iOS 发起优化(上)

发起完成后点击:

iOS 发起优化(上)

点击发起完成,自动解析,解析完成后 查找 main thread – 选择 Virtual MemoryFile Backed Page In就是缺页信息,可以看到缺页间断的个数以及所用的时间:

iOS 发起优化(上)

通过调查发现消耗的总时间中,PageFault占绝大部份

紧接在再次发起,缺页数和时间都变得很小了,由于此时运用的物理内存还没被掩盖,所以发起会时间会少许多

iOS 发起优化(上)

  • 冷发起:运用在物理内存中没有占用时的发起是冷发起。例如第一次翻开App,或许APP被杀身后,一段时间往后再翻开,都是冷发起
  • 热发起:运用编译在物理内存中的内存还存在的发起就是热发起,例如短时间APP从后台回来,APP杀身后立即翻开,此时它的物理内存还存在,此时就是热发起。

假设减少PageFault的个数,就会到达优化的目的,具体操作下篇文章再进行解说