背景應用啟動流程
ios應用的啟動可分為pre-main階段和main()階段,其中系統做的事情依次是:
pre-main階段
1.1. 載入應用的可執行檔案
1.2. 載入動態鏈結庫載入器dyld(dynamic loader)
1.3. dyld遞迴載入應用所有依賴的dylib(dynamic library 動態鏈結庫)
main()階段
2.1. dyld呼叫main()
2.4. 呼叫didfinishlaunchingwithoptions
啟動耗時的測量
在進行優化之前,我們首先應該能測量各階段的耗時。
pre-main階段
pre-main階段啟動耗時測量.png
pre-main階段啟動耗時測量.png
main()階段
cfabsolutetime starttime;
int main(int argc, char * argv) {
starttime = cfabsolutetimegetcurrent();
extern cfabsolutetime starttime;
最後在didfinishlaunchingwithoptions裡,再獲取一下當前時間,與starttime的差值即是main()階段執行耗時。
double launchtime = (cfabsolutetimegetcurrent() - starttime);
pre-main階段的優化
load dylibs
這一階段dyld會分析應用依賴的dylib,找到其mach-o檔案,開啟和讀取這些檔案並驗證其有效性,接著會找到**簽名註冊到核心,最後對dylib的每乙個segment呼叫mmap()。
一般情況下,ios應用會載入100-400個dylibs,其中大部分是系統庫,這部分dylib的載入系統已經做了優化。
所以,依賴的dylib越少越好。在這一步,我們可以做的優化有:
盡量不使用內嵌(embedded)的dylib,載入內嵌dylib效能開銷較大
合併已有的dylib和使用靜態庫(static archives),減少dylib的使用個數
懶載入dylib,但是要注意dlopen()可能造成一些問題,且實際上懶載入做的工作會更多
rebase/bind
在dylib的載入過程中,系統為了安全考慮,引入了aslr(address space layout randomization)技術和**簽名。由於aslr的存在,映象(image,包括可執行檔案、dylib和bundle)會在隨機的位址上載入,和之前指標指向的位址(preferred_address)會有乙個偏差(slide),dyld需要修正這個偏差,來指向正確的位址。
rebase在前,bind在後,rebase做的是將映象讀入記憶體,修正映象內部的指標,效能消耗主要在io。bind做的是查詢符號表,設定指向映象外部的指標,效能消耗主要在cpu計算。
所以,指標數量越少越好。在這一步,我們可以做的優化有:
減少objc類(class)、方法(selector)、分類(category)的數量
減少c++虛函式的的數量(建立虛函式表有開銷)
使用swift structs(內部做了優化,符號數量更少)
objc setup
大部分objc初始化工作已經在rebase/bind階段做完了,這一步dyld會註冊所有宣告過的objc類,將分類插入到類的方法列表裡,再檢查每個selector的唯一性。
在這一步倒沒什麼優化可做的,rebase/bind階段優化好了,這一步的耗時也會減少。
initializers
到了這一階段,dyld開始執行程式的初始化函式,呼叫每個objc類和分類的+load方法,呼叫c/c++ 中的構造器函式(用attribute((constructor))修飾的函式),和建立非基本型別的c++靜態全域性變數。initializers階段執行完後,dyld開始呼叫main()函式。
在這一步,我們可以做的優化有:
少在類的+load方法裡做事情,盡量把這些事情推遲到+initiailize
減少構造器函式個數,在構造器函式裡少做些事情
減少c++靜態全域性變數的個數
main()階段的優化
這一階段的優化主要是減少didfinishlaunchingwithoptions方法裡的工作,在didfinishlaunchingwithoptions方法裡,我們會建立應用的window,指定其rootviewcontroller,呼叫window的makekeyandvisible方法讓其可見。由於業務需要,我們會初始化各個二方/三方庫,設定系統ui風格,檢查是否需要顯示引導頁、是否需要登入、是否有新版本等,由於歷史原因,這裡的**容易變得比較龐大,啟動耗時難以控制。
所以,滿足業務需要的前提下,didfinishlaunchingwithoptions在主線程裡做的事情越少越好。在這一步,我們可以做的優化有:
梳理業務邏輯,把可以延遲執行的邏輯,做延遲執行處理。比如檢查新版本、註冊推送通知等邏輯。
避免複雜/多餘的計算。
採用效能更好的api。
首頁控制器用純**方式來構建。
阿里資料ios端優化實踐
在以上的認知指導下,阿里資料ios端開始著手優化,在pre-main階段和main()階段分別做了一系列優化,取得了一定的成果。
pre-main階段的優化
1.1. 排查無用的dylib,移除不再使用的libicucore.tbd
1.2. 刪除無用檔案&庫,合併重複檔案(多個重複的分類)。移除不再使用的庫umsocial、pstcollectionview、mcswipetableviewcell,移除功能重複的庫mantle。
1.3. 梳理各個類的+load方法,將多個類中+load方法做的事延遲到+initiailize裡去做。
優化前pre-main階段耗時:
優化前pre-main階段耗時.png
優化後pre-main階段耗時:
優化後pre-main階段耗時.png
測試環境:xcode8.3.3 ios10.2的模擬器,熱啟動。
備註:測試發現,pre-main階段耗時有一定波動,冷啟動時波動更大,這裡截圖貼的是乙個中位數水平。
可以看到熱啟動下,pre-main階段耗時有一定下降。
main()階段的優化
2.1. 去掉其中100ms的dispatch_after…檢查**發現之前會故意讓啟**多顯示100ms,不知道是什麼邏輯…
2.2. 將多個二方/三方庫延遲載入。包括tbcrashreporter、tbaccssdk、ut、tremotedebugger、atsdk等。
2.3. 將若干系統ui配置、業務邏輯延遲執行。包括註冊推送、檢查新版本、更新orange配置等。
2.4. 避免多餘的計算。之前會前後兩次獲取是否要顯示廣告圖,每次獲取都需要反序列化orange中的配置資訊,再比較配置中的開始/結束時間,大約耗時20ms。目前的解決方案是第一次計算後,用乙個bool屬性快取起來,下次直接取用。
通過instruments的time profiler分析,優化後啟動速度有明顯提公升,didfinishlaunchingwithoptions耗時在75ms左右(iphone6s ios10.3.3)
啟動耗時..png
總結&後續規劃總結
總結起來,好像啟動速度優化就一句話:讓系統在啟動期間少做一些事。當然我們得先清楚工程裡做的哪些事是在啟動期間做的、對啟動速度的影響有多大,然後case by case地分析工程**,通過放到子執行緒、延遲載入、懶載入等方式讓系統在啟動期間更輕鬆些。
後續規劃
2.1. 替代部分龐大的庫,採用更輕量級的解決方案。
2.2. 整理**,去除重複的實現,避免出現功能重複的類&分類&方法。
2.3. 梳理和移除已經下線的業務涉及的類&分類&方法。
2.4. 監控好灰度版本啟動速度的變化趨勢,盡早發現&解決拖慢啟動速度的問題。
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