iOS 底层 day27 性能优化 卡顿优化 离屏渲染

一、卡顿优化

1. CPUGPU 分别在屏幕成像过程中处理什么工作?
  • 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):
  • CPU:对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算,文字的计算和排版、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):
  • GPU: 纹理的渲染
    `CPU` 和 `GPU` 工作流程
2. 卡顿产生的原因?
  • 苹果设备一般是 60FPS 的帧率,所以每隔 16ms 就有一次 VSync 信号
  • CPU 和 GPU 要在 16ms 内产生一帧的数据供屏幕展示,如果 CPU 或者 GPU 任务过重在 16ms 内无法完成计算,那么屏幕就只展示上一帧的数据,从用户的视觉效果看来就是产生了卡顿
卡顿产生的原因图解
3. 从 CPU 方面优化卡顿
  • 尽量用轻量级的对象,比如用不到时间处理的地方,可以考虑使用 CALayer 取代 UIView
  • 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;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
  • Autolayout 布局会比直接设置 frame 布局消耗更多的 CPU 资源
  • 控制一下线程的最大并发数
  • 尽量把耗时的操作放到子线程文本处理(尺寸计算、绘制)、图片处理(解码、绘制)
4. 从 GPU 方面优化卡顿
  • 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展示
  • 尽量减少视图的数量和层次
  • 减少透明的视图(alpha < 1),不透明的就设置 opaque 为 YES
  • 尽量避免出现离屏渲染
5. 卡顿监测

二、离屏渲染

1. 离屏渲染是什么?
  • 在 OpenGL 中,GPU 有两种渲染方式
  • 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
2. 离屏渲染为什么消耗性能?
  • 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(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
3. 哪些操作会触发离屏渲染?
  • 光栅化,layer.shouldRasterize = YES
  • 遮罩, layer.mask
  • 圆角,同时设置 layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0;可以考虑通过 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
4.TODO:如何验证上述操作触发了离屏渲染?

三、耗电优化(主要从三个方面)

1. 哪三个方面耗电优化?
  • CPU 处理,Processing
  • 网络,Networking
  • 定位,Location
2. CPU 处理,Processing
  • 少用定时器
  • 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
  • 读写打了重要数据时,考虑用 dispatch_io,提供了基于 GCD 的异步操作文件 IO 的 API,用 dispatch_io 系统会优化磁盘访问
  • 数据流比较大的,建议使用数据库(比如 SQLite、CoreData)
3. 网络,Networking
  • 减少、压缩网络数据
  • 多次请求的结果相同的,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
  • 批量传输,比如下载邮件,视频的时候,不要传输很小的数据包
4. 定位,Location
  • 如果只需要快速确定用户位置,最好用 CLLocationManager 的 requestLocation 方法。定位完成后,会自动让定位的硬件断电
  • 如果不是导航应用,尽量不要实时更新位置,定位完毕就要关掉定位服务
  • 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 startMonitorForRegion:

四、APP 的启动优化

1. APP 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 的启动时间优化,主要针对冷启动进行优化
2. 如何对 APP 启动时间进行分析?
  • 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
3. APP 启动可以分为哪三个流程?
  • dyld
  • runtime
  • main
4. dyld 动态链接器
  • 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
5. runtime 运行时
  • 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)
6. 总结 APP 启动的流程
  • APP 启动有 dyld 主导,将可执行文件加载到内存,再递归加载所有依赖的动态库。
  • 并由 runtime 对可执行文件进行解析处理,调用+laod 方法,注册 objc 类。
  • 所有初始化工作结束后,dyld 会调用 main 函数
  • 接下来就是 UIApplicationMain 函数,Appdelegate 的 application:didFinishLaunchingWithOptions:方法
7. APP 的启动优化(安装三个阶段)
  • dyld 阶段:
  • 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)
  • runtime 阶段:
  • 尽量用 +initialize 方法和 dispatch_once 取代 objc 的 +load 方法
  • main 阶段:
  • 在不影响用户体验的前提下,尽可能将一些操作延迟,不要全部放在 finishLaunching 方法中

五、APP 的瘦身优化

  • 可执行文件:
  • 尽量封装重复的代码
  • 去除未使用的代码(类、分类、函数等)
  • 资源(图片、音频、视频、):
  • 采取无损压缩
  • 去除没有用到的资源
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