引言

說起性能調優，我本來想說很多，但是覺得枯燥的語言並不能表達我對於性能調優的重視，所以我打算舉個不太恰當的例子。

曾經有這麼一家工廠，他們的產品從原材料到出廠一共需要經過30條產品線。
這家公司的老板對底下的員工曾多次強調過質量的重要性，員工們卻不以為然，他們覺得自己做的都很不錯。
有一次，老板去視察，走到了一條產品線上，問起工人，這條產品線的合格率能達到多少，那個工人自豪的說，"98%!"。老板卻並沒有十分滿意，搖著頭走開了。
那位工人非常的疑惑。這麼高的合格率，老板為什麼還是不滿意呢？
於是這位工人就去向領導打聽，領導也不知道，於是後來這位工人直接找到了老板家裡，向老板請教。
老板很是詫異，於是就給這位工人簡單科普了一下，一條產品線的合格率是98%，並不代表最後總的合格率是98%。應該是這樣計算最後的合格率的：

x=0.98?0.98?0.98...=0.9830=0.545
所以，這家公司的生產線的合格率實際上只有54.5%。

這個故事說明的問題其實很簡單，我們開發的app的最終性能，都是由每一個細小的部分組合而成的，其中很多部分的內容是進行的乘法，而不是加減，所以想要自己設計的app讓用戶用的爽，任何一個小的性能問題我們都不能忽略。

性能調優的方式：

1、通過專門的性能調優工具
2、通過優化代碼

1. 性能調優工具：

下面針對iOS的性能調優工具進行一個介紹：

1.1 靜態分析工具–Analyze

相信IOS開發者在App進行Build或Archive時，會產生很多編譯警告，這些警告是編譯時產生的，靜態分析的過程也類似，在XCode Product菜單下，點擊Analyze對App進行靜態分析。

Analyze主要分析以下四種問題：

1. 邏輯錯誤：訪問空指針或未初始化的變量等；
2. 內存管理錯誤：如內存洩漏等；
3. 聲明錯誤：從未使用過的變量；
4. Api調用錯誤：未包含使用的庫和框架。

1.2 內存洩漏分析工具–Leaks

點擊XCode的Product菜單Profile啟動Instruments,使用Leaks開始動態分析。
選擇Leaks，會自動啟動Leaks工具和IOS模擬器，Leaks啟動後會開始錄制，隨著對模擬器運行的App的操作，可以在Leaks中查看內存占用的情況。

注：如果你的項目使用了ARC，隨著你的操作，不斷開啟或關閉視圖，內存可能持續上升，但這不一定表示存在內存洩漏，ARC釋放的時機是不固定的。

Leaks頂部分為兩欄：Allocations和Leaks，右側的曲線代表內存分配和內存洩漏曲線。

點擊第二欄Leaks，進行內存洩漏分析，左下角會出現Leaks調試的選項：

建議把Snapshot Interval間隔時間設置為10秒，勾選Automatic Snapshotting，Leaks會自動進行內存捕捉分析。

在你懷疑有內存洩漏的操作前和操作後，可以點擊Snapshot Now進行手動捕捉。<喎?/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vcD4NCjxwPtLUz8LKx8fQu7u1vc7StcRBcHDW0LX308MgPGNvZGU+KyhVSUltYWdlKilnZXRTdWJJbWFnZToodW5zaWduZWQgbG9uZyl1bFVzZXJIZWFkZXI8L2NvZGU+ILqvyv21xMrTzbyjrL/J0tS3os/WxNq05tC5wqmjujxiciAvPg0KPGltZyBhbHQ9"這裡寫圖片描述" src="/uploadfile/Collfiles/20160429/20160429090352437.png" title="\" />

Leaked Object的表格中顯示了內存洩漏的類型、數量及內存空間。

點擊具體的某個內存洩漏對象，在右側Detail窗口中會出現導致洩漏可能的位置，其中黑色頭像代表了最可能的位置。

Leaks已成功找出了[CMTool getSubImage:]這個函數：

內存洩漏動態分析技巧

熟練使用Leaks後會對內存洩漏判斷更准確，在可能導致洩漏的操作裡，多使用Snapshot Now手動捕捉。

開始時如果設備性能較好，可以把自動捕捉間隔設置為5秒鐘。

使用ARC的項目，一般內存洩漏都是malloc、自定義結構、資源引起的，多注意這些地方進行分析。

開啟ARC後，內存洩漏的原因

開啟了ARC並不是就不會存在內存問題，蘋果有句名言：ARC is only for NSObject。

在IOS 中使用malloc分配的內存，ARC是不會處理的，需要自己進行處理。

例子中的 CGImageRef 也是一個Image的指針，ARC也不會進行處理。

1.3 不合理內存分析工具–Allocation

關於內存的問題，除了內存洩漏以外，還可能存在內存不合理使用的情況，也會導致IOS內存警告。

內存的不合理使用往往比內存洩漏更難發現，內存洩漏可以更多借助於工具的判斷，而內存的不合理運用更多需要開發者結合代碼、架構來進行分析。

明確說明一下兩者的區別：

內存洩漏：是指內存被分配了，但程序中已經沒有指向該內存的指針，導致該內存無法被釋放，產生內存洩漏。

內存不合理運用：蘋果官方稱這種情況為Abandoned Memory，也就是存在已分配內存的引用，但實際上程序中不會使用，比如圖片等對象加入了緩存，但緩存中的對象一直沒有被使用。

XCode提供的Instruments中的Allocation工具可以用來幫你了解內存的分配情況，當你的App收到內存警告時，首先應該用Allocation進行內存分析，了解哪些對象占用了太多內存。

1.4 干掉僵屍對象–Zombies

僵屍對象，也就是我們會遇到的EXC_BAD_ACCESS錯誤，由於內存已經被釋放，而這個對象仍舊保留這那個壞地址而導致的。
在MRC的開發中，這個錯誤比較常見，ARC下面在使用到C++的代碼也會遇到。
不過這個工具比較簡單，遇到這類錯誤，打開這個位於Instruments下的工具，直接就能幫你定位到，這裡就不贅述了。

1.5 性能提升工具–Time Profile

這篇文章的重中之重！

既然是性能調優，那麼怎麼提升代碼的運行效率其實才是我們程序員最直接的訴求，而這個工具可以輔助我們辦到這件事。

Time Profiler分析原理： 它按照固定的時間間隔來跟蹤每一個線程的堆棧信息，通過統計比較時間間隔之間的堆棧狀態，來推算某個方法執行了多久，並獲得一個近似值。它將各個方法消耗的時間統計起來，形成了我們直接定位需要進行優化的代碼的好幫手。

選擇Time Profiler工具開始測試，這時會自動啟動模擬器和Time Profiler錄制。

先進行一些App的操作，讓Time Profiler收集足夠的數據，尤其是你覺得那些有性能瓶頸的地方。

4、5、6所標記的面板是需要關注的：

4是擴展面板，用來跟蹤顯示堆棧；5是詳細地面板，可以從這裡看到cpu運行的時間都消耗在哪裡；6是選項面板，可以用來設置Time Profiler的運行參數。

通過對應用的操作，可以在詳細面板中看到那些最耗時的操作是哪些，並可以逐行展開查看：

圖標為黑色頭像的就是Time Profiler給我們的提示，有可能存在性能瓶頸的地方，可以逐漸向下展開，找到產生的根本原因。

Time Profiler參數設置

這裡邊幾個選項的含義如下：

Separate by Thread: 每個線程應該分開考慮。只有這樣你才能揪出那些大量占用CPU的”重”線程 Invert Call Tree: 從上倒下跟蹤堆棧,這意味著你看到的表中的方法,將已從第0幀開始取樣,這通常你是想要的,只有這樣你才能看到CPU中話費時間最深的方法.也就是說FuncA{FunB{FunC}} 勾選此項後堆棧以C->B-A 把調用層級最深的C顯示在最外面 Hide Missing Symbols: 如果dSYM無法找到你的app或者系統框架的話,那麼表中看不到方法名只能看到十六進制的數值,如果勾線此項可以隱藏這些符號,便於簡化數據 Hide System Libraries: 勾選此項你會顯示你app的代碼,這是非常有用的. 因為通常你只關心cpu花在自己代碼上的時間不是系統上的 Show Obj-C Only: 只顯示oc代碼 ,如果你的程序是像OpenGl這樣的程序,不要勾選側向因為他有可能是C++的 Flatten Recursion: 遞歸函數, 每個堆棧跟蹤一個條目 Top Functions: 一個函數花費的時間直接在該函數中的總和，以及在函數調用該函數所花費的時間的總時間。因此，如果函數A調用B，那麼A的時間報告在A花費的時間加上B花費的時間,這非常真有用，因為它可以讓你每次下到調用堆棧時挑最大的時間數字，歸零在你最耗時的方法。

上面的參數在實踐中合理設置，也沒有什麼太多技巧，就是通過數據的隱藏、顯示讓我們更關注於想找到的數據。

2. 性能調優的代碼優化：

下面介紹一下在開發中可以直接進行的代碼優化的方面。

2.1 views設置為不透明（opaque=yes）

(opaque)這個屬性給渲染系統提供了一個如何處理這個view的提示。如果設為YES， 渲染系統就認為這個view是完全不透明的，這使得渲染系統優化一些渲染過程和提高性能。

如果設置為NO，渲染系統正常地和其它內容組成這個View。默認值是YES。

給你們看個圖，你們就知道了，如果這個屬性為NO，那麼：

知道了吧，GPU會利用圖層顏色合成公式去合成真正的色值，這在ScrollView或者動畫中是很消耗性能的。

2.2 不要阻塞主線程

永遠不要使主線程承擔過多。因為UIKit在主線程上做所有工作，渲染，管理觸摸反應，回應輸入等都需要在它上面完成。

一直使用主線程的風險就是如果你的代碼真的block了主線程，你的app會失去反應。

大部分阻礙主進程的情形是你的app在做一些牽涉到讀寫外部資源的I/O操作，比如存儲或者網絡。

通常建議這些操作都使用GCD的方式直接異步執行，並將UI相關操作在主線程進行回調，像這樣：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 切換到全局隊列，異步執行耗時操作
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 切換到主線程，更新你的UI。
    });
});

2.3 提前調整ImageView中的圖片大小（同圖片和動畫的渲染）

如果要在UIImageView中顯示一個圖片，你應保證圖片的大小和UIImageView的大小相同。
因為在運行中縮放圖片是很耗費資源的，特別是UIImageView嵌套在UIScrollView中的情況下。

如果圖片是從遠端服務加載的你不能控制圖片大小，比如在下載前調整到合適大小的話，你可以在下載完成後，最好是用background thread，縮放一次，然後在UIImageView中使用縮放後的圖片。

這個類比到圖片和動畫的渲染中，是通用的。

具體方法參考上面的GCD操作。

2.4 正確使用容器的特性

Arrays: 有序的一組值。使用index來查找很快，使用value 查找很慢， 插入/刪除很慢。 Dictionaries: 存儲鍵值對。 用鍵來查找比較快。 Sets: 無序的一組值。用值來查找很快，插入/刪除很快。

2.5 大文件傳輸使用gzip

大量app依賴於遠端資源和第三方API，你可能會開發一個需要從遠端下載XML, JSON, HTML或者其它格式的app。

問題是我們的目標是移動設備，因此你就不能指望網絡狀況有多好。一個用戶現在還在edge網絡，下一分鐘可能就切換到了3G。不論什麼場景，你肯定不想讓你的用戶等太長時間。

減小文檔的一個方式就是在服務端和你的app中打開gzip。這對於文字這種能有更高壓縮率的數據來說會有更顯著的效用。

當然，現在蘋果已經自動支持了，你只需要告訴你們服務端的同學，傳輸大文件的時候記得用gzip就完了。

2.6 View的重用和懶加載

更多的view意味著更多的渲染，也就是更多的CPU和內存消耗，對於那種嵌套了很多view在UIScrollView裡邊的app更是如此。

重用就是模仿UITableView和UICollectionView的操作: 不要一次創建所有的subview，而是當需要時才創建，當它們完成了使命，把他們放進一個可重用的隊列中。
當需要使用View的時候，去可重用隊列裡面找一找有沒有可以被復用的View。
這裡我的一份框架中曾經使用過類似的方法去創建一個圖片浏覽器，大家可以稍做參考。View的重用

懶加載就是在程序啟動時並不進行加載，只有當用到這個對象的時候，才進行加載。
這個不僅在屬性中可以進行這樣的使用，在View上面也是一樣，不過實現稍有不同。
懶加載會消耗更少內存，但是在View的顯示上會稍有滯後。

2.7 Cache

一個極好的原則就是，緩存所需要的，也就是那些不大可能改變但是需要經常讀取的東西。

我們能緩存些什麼呢？一些選項是，遠端服務器的響應，圖片，甚至計算結果，比如UITableView的行高。

NSURLConnection默認會緩存資源在內存或者存儲中根據它所加載的HTTP Headers。你甚至可以手動創建一個NSURLRequest然後使它只加載緩存的值。

下面是一個可用的代碼段，你可以可以用它去為一個基本不會改變的圖片創建一個NSURLRequest並緩存它：

+ (NSMutableURLRequest *)imageRequestWithURL:(NSURL *)url {
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];

    request.cachePolicy = NSURLRequestReturnCacheDataElseLoad; // this will make sure the request always returns the cached image
    request.HTTPShouldHandleCookies = NO;
    request.HTTPShouldUsePipelining = YES;
    [request addValue:@"image/*" forHTTPHeaderField:@"Accept"];

    return request;
}

注意你可以通過 NSURLConnection 獲取一個URL request， AFNetworking也一樣的。這樣你就不必為采用這條tip而改變所有的networking代碼了。

如果你需要緩存其它不是HTTP Request的東西，你可以用NSCache。

2.8 記得處理內存警告

一旦系統內存過低，iOS會通知所有運行中app。在官方文檔中是這樣記述:

如果你的app收到了內存警告，它就需要盡可能釋放更多的內存。最佳方式是移除對緩存，圖片object和其他一些可以重創建的objects的strong references.

幸運的是，UIKit提供了幾種收集低內存警告的方法:

在app delegate中使用applicationDidReceiveMemoryWarning: 的方法 在你的自定義UIViewController的子類(subclass)中覆蓋didReceiveMemoryWarning 注冊並接收 UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification 的通知

一旦收到這類通知，你就需要釋放任何不必要的內存使用。

例如，UIViewController的默認行為是移除一些不可見的view， 它的一些子類則可以補充這個方法，刪掉一些額外的數據結構。一個有圖片緩存的app可以移除不在屏幕上顯示的圖片。

這樣對內存警報的處理是很必要的，若不重視，你的app就可能被系統殺掉。

然而，當你一定要確認你所選擇的object是可以被重現創建的來釋放內存。一定要在開發中用模擬器中的內存提醒模擬去測試一下。

2.9 重用大的開銷對象

這裡的大開銷是指一些初始化很慢的objects，如：NSDateFormatter和NSCalendar。但是，你又不可避免地需要使用它們，比如從JSON或者XML中解析數據。

想要避免使用這個對象的瓶頸你就需要重用他們，可以通過添加屬性到你的class裡或者創建靜態變量來實現。

注意如果你要選擇第二種方法，對象會在你的app運行時一直存在於內存中，和單例(singleton)很相似。

下面的代碼說明了使用一個屬性來延遲加載一個date formatter. 第一次調用時它會創建一個新的實例，以後的調用則將返回已經創建的實例：

// in your .h or inside a class extension
@property (nonatomic, strong) NSDateFormatter *formatter;

// inside the implementation (.m)
// When you need, just use self.formatter
- (NSDateFormatter *)formatter {
    if (! _formatter) {
        _formatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
        _formatter.dateFormat = @"EEE MMM dd HH:mm:ss Z yyyy"; // twitter date format
    }
    return _formatter;
}

還需要注意的是，其實設置一個NSDateFormatter的速度差不多是和創建新的一樣慢的！所以如果你的app需要經常進行日期格式處理的話，你會從這個方法中得到不小的性能提升。

2.10 避免反復的處理數據

許多應用需要從服務器加載功能所需的常為JSON或者XML格式的數據。在服務器端和客戶端使用相同的數據結構很重要。在內存中操作數據使它們滿足你的數據結構是開銷很大的。

比如你需要數據來展示一個table view,最好直接從服務器取array結構的數據以避免額外的中間數據結構改變。

類似的，如果需要從特定key中取數據，那麼就使用鍵值對的dictionary。

2.11 正確設定背景圖片

在View裡放背景圖片就像很多其它iOS編程一樣有很多方法:

使用UIColor的 colorWithPatternImage來設置背景色； 在view中添加一個UIImageView作為一個子View。

如果你使用全畫幅的背景圖，你就必須使用UIImageView因為UIColor的colorWithPatternImage是用來創建小的重復的圖片作為背景的。這種情形下使用UIImageView可以節約不少的內存：

// You could also achieve the same result in Interface Builder
UIImageView *backgroundView = [ [UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"background"]];
[self.view addSubview:backgroundView];

如果你用小圖平鋪來創建背景，你就需要用UIColor的colorWithPatternImage來做了，它會更快地渲染也不會花費很多內存：

self.view.backgroundColor = [UIColor colorWithPatternImage:[UIImage imageNamed:@"background"]];

2.12 試試蘋果最新的WKWebView來處理web

UIWebView很有用，用它來展示網頁內容或者創建UIKit很難做到的動畫效果是很簡單的一件事。

但是你可能有注意到UIWebView並不像驅動Safari的那麼快。這是由於以JIT compilation 為特色的Webkit的Nitro Engine的限制。

所以想要更高的性能你就要調整下你的HTML了。第一件要做的事就是盡可能移除不必要的javascript，避免使用過大的框架。能只用原生js就更好了。

另外，盡可能異步加載例如用戶行為統計script這種不影響頁面表達的javascript。

最後，永遠要注意你使用的圖片，保證圖片的符合你使用的大小。使用Sprite sheet提高加載速度和節約內存。

當然，上面是針對你在使用UIWebView的情況下，需要盡量減少使用web的特性，而蘋果最近剛推出的Safari的底層框架WKWebView也許能幫我們規避掉很多這樣的性能問題。

2.13 優化你的TableView

Table view需要有很好的滾動性能，不然用戶會在滾動過程中發現動畫的瑕疵。

為了保證table view平滑滾動，確保你采取了以下的措施:

正確使用reuseIdentifier來重用cells 盡量使所有的view opaque，包括cell自身 避免漸變，圖片縮放，後台選人 緩存行高 如果cell內現實的內容來自web，使用異步加載，緩存請求結果 使用shadowPath來畫陰影 減少subviews的數量 盡量不適用cellForRowAtIndexPath:，如果你需要用到它，只用一次然後緩存結果 使用正確的數據結構來存儲數據 使用rowHeight, sectionFooterHeight 和 sectionHeaderHeight來設定固定的高，不要請求delegate

2.14 選擇正確的數據存儲方式

當存儲大塊數據時你會怎麼做？

你有很多選擇，比如：

使用NSUerDefaults 使用XML, JSON, 或者 plist 使用NSCoding存檔 使用類似SQLite的本地SQL數據庫 使用 Core Data

NSUserDefaults的問題是什麼？雖然它很nice也很便捷，但是它只適用於小數據，比如一些簡單的布爾型的設置選項，再大點你就要考慮其它方式了

XML這種結構化檔案呢？總體來說，你需要讀取整個文件到內存裡去解析，這樣是很不經濟的。使用SAX又是一個很麻煩的事情。

NSCoding？不幸的是，它也需要讀寫文件，所以也有以上問題。

在這種應用場景下，使用SQLite 或者 Core Data比較好。使用這些技術你用特定的查詢語句就能只加載你需要的對象。

在性能層面來講，SQLite和Core Data是很相似的。他們的不同在於具體使用方法。Core Data代表一個對象的graph model，但SQLite就是一個DBMS。Apple在一般情況下建議使用Core Data，但是如果你有理由不使用它，那麼就去使用更加底層的SQLite吧。

如果你使用SQLite，你可以用FMDB(https://github.com/ccgus/fmdb)這個庫來簡化SQLite的操作，這樣你就不用花很多經歷了解SQLite的C API了。

2.15 把Xib換成Storyboard吧

當你加載一個XIB的時候所有內容都被放在了內存裡，包括任何圖片。如果有一個不會即刻用到的view，你這就是在浪費寶貴的內存資源了。

Storyboards就是另一碼事兒了，storyboard僅在需要時實例化一個view controller.

當加載XIB時，所有圖片都被緩存，如果你在做OS X開發的話，聲音文件也是。Apple在相關文檔中的記述是：

當你加載一個引用了圖片或者聲音資源的nib時，nib加載代碼會把圖片和聲音文件寫進內存。在OS X中，圖片和聲音資源被緩存在named cache中以便將來用到時獲取。在iOS中，僅圖片資源會被存進named caches。取決於你所在的平台，使用NSImage 或UIImage 的`imageNamed:`方法來獲取圖片資源。

很明顯，同樣的事情也發生在storyboards中，但我並沒有找到任何支持這個結論的文檔。

另外，快速打開app是很重要的，特別是用戶第一次打開它時，對app來講，第一印象太太太重要了。

你能做的就是使它盡可能做更多的異步任務，比如加載遠端或者數據庫數據，解析數據。

還是那句話，避免過於龐大的XIB，因為他們是在主線程上加載的。所以盡量使用沒有這個問題的Storyboards吧！

注意，用Xcode debug時watchdog並不運行，一定要把設備從Xcode斷開來測試啟動速度

2.16 學會手動創建Autorelease Pool

NSAutoreleasePool負責釋放block中的autoreleased objects。一般情況下它會自動被UIKit調用。但是有些狀況下你也需要手動去創建它。

假如你創建很多臨時對象，你會發現內存一直在減少直到這些對象被release的時候。這是因為只有當UIKit用光了autorelease pool的時候memory才會被釋放。

好消息是你可以在你自己的@autoreleasepool裡創建臨時的對象來避免這個行為：

NSArray *urls = [@"url1",@"url2"];
for (NSURL *url in urls) {
    @autoreleasepool {
        NSError *error;
        NSString *fileContents = [NSString stringWithContentsOfURL: url encoding: NSUTF8StringEncoding error: &error];
        /* Process the string, creating and autoreleasing more objects. */
    }
}

這段代碼在每次遍歷後釋放所有autorelease對象