一、CPU和GPU
在屏幕成像的过程中，CPU和GPU起着至关重要的作用
1.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）
2.GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)
纹理的渲染
在iOS中是双缓冲机制，有前帧缓存、后帧缓存
3.屏幕成像原理
首先从过去的 CRT 显示器原理说起。CRT 的电子枪按照上面方式，从上到下一行行扫描，扫描完成后显示器就呈现一帧画面，随后电子枪回到初始位置继续下一次扫描。为了把显示器的显示过程和系统的视频控制器进行同步，显示器（或者其他硬件）会用硬件时钟产生一系列的定时信号。当电子枪换到新的一行，准备进行扫描时，显示器会发出一个水平同步信号（horizonal synchronization），简称 HSync；而当一帧画面绘制完成后，电子枪回复到原位，准备画下一帧前，显示器会发出一个垂直同步信号（vertical synchronization），简称 VSync。显示器通常以固定频率进行刷新，这个刷新率就是 VSync 信号产生的频率。尽管现在的设备大都是液晶显示屏了，但原理仍然没有变。
4.卡顿解决的主要思路
卡顿产生的主要原因:按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号,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，而这时显示屏会保留之前的内容不变。这就是界面卡顿的原因。
卡顿解决的主要思路:尽可能减少CPU、GPU资源消耗
二、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
7.尽量把耗时的操作放到子线程
（1）文本处理（尺寸计算、绘制）
// 文字计算
[@"text" boundingRectWithSize:CGSizeMake(100, MAXFLOAT) options:NSStringDrawingUsesLineFragmentOrigin attributes:nil context:nil];
// 文字绘制
[@"text" drawWithRect:CGRectMake(0, 0, 100, 100) options:NSStringDrawingUsesLineFragmentOrigin attributes:nil context:nil];
（2）图片处理（解码、绘制）
UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] init];
imageView.frame = CGRectMake(100, 100, 100, 56);
[self.view addSubview:imageView];
self.imageView = imageView;
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
// 获取CGImage
CGImageRef cgImage = [UIImage imageNamed:@"timg"].CGImage;
// alphaInfo
CGImageAlphaInfo alphaInfo = CGImageGetAlphaInfo(cgImage) & kCGBitmapAlphaInfoMask;
BOOL hasAlpha = NO;
if (alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedLast ||
alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedFirst ||
alphaInfo == kCGImageAlphaLast ||
alphaInfo == kCGImageAlphaFirst) {
hasAlpha = YES;
}
// bitmapInfo
CGBitmapInfo bitmapInfo = kCGBitmapByteOrder32Host;
bitmapInfo |= hasAlpha ? kCGImageAlphaPremultipliedFirst : kCGImageAlphaNoneSkipFirst;
// size
size_t width = CGImageGetWidth(cgImage);
size_t height = CGImageGetHeight(cgImage);
// context
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, width, height, 8, 0, CGColorSpaceCreateDeviceRGB(), bitmapInfo);
// draw
CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), cgImage);
// get CGImage
cgImage = CGBitmapContextCreateImage(context);
// into UIImage
UIImage *newImage = [UIImage imageWithCGImage:cgImage];
// release
CGContextRelease(context);
CGImageRelease(cgImage);
// back to the main thread
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.imageView.image = newImage;
});
});
三、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图片进行显示
2.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
3.尽量减少视图数量和层次
4.减少透明的视图（alpha<1）,不透明的就设置opaque为YES
5.尽量避免出现离屏渲染
四、离屏渲染
1.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）;等到离屏渲染介绍以后，将离屏缓存区的渲染结果显示到屏幕上，又需要将上下文环境从离屏渲染切换到当前屏幕
3.哪些操作用触发离屏渲染？
（1）光栅化，layer.shouldasterize = 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
五、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
参考网上的一个卡顿检测工具：https://github.com/UIControl/LXDAppFluecyMonitor
六、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.尽量降低CPU、GPU功耗
2.少用定时器
3.优化I/O操作
（1）尽量不要频繁写入小数据，最好批量一次性写入
（2）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
（3）数据量比较大的，建议使用数据库（SQLite、CoreData）
4.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。
5.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。定位成功后，会自动让定位硬件断点。
（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:
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。
七、APP的启动优化
1.APP的启动可以分为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启动时间的优化，主要是针对冷启动进行优化
2.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
3.APP的冷启动可以概括为3大阶段
（1）dyld
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
1.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
2.runtime
用+initialize方法和dispatch_once取代所有的attribute((constructor))、C++静态构造器、ObjC的+load
3.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
八、安装包瘦身
- 安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成
资源（图片、音频、视频等）
采取无损压缩
去除没有用到的资源： https://github.com/tinymind/LSUnusedResources
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-fno-exceptions
利用AppCode（https://www.jetbrains.com/objc/）检测未使用的代码：菜单栏 -> Code -> Inspect Code
编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码
-
LinkMap
生成LinkMap文件，可以查看可执行文件的具体组成
image6.png
可借助第三方工具解析LinkMap文件： https://github.com/huanxsd/LinkMap