iOS 如何优化项目

原文

前言

在项目业务趋于稳定的时候，开发完迭代需求后，我们可能会无所适从，进入一段空白期，但是对于攻城狮来说闲暇不是件好事，所以我们可能总想学点什么，却又没有头绪。这个时候我们就可以考虑完善和优化我们的项目了。从中可以运用到一些底层RunLoop或者Runtime的知识，熟能生巧总是没错的????

1. 结构与架构

1.1 结构

这里说的结构大概有两点：1.文件目录分类 2.第三方库管理

1.1.1 文件目录分类

为了方便管理，最好将Xcode中的项目展示目录与实际的存储目录保持一致

此外，一般按业务模块分类,一级目录可以按照MVC格式，也可以按照业务模块划分

用最普遍的Model View Controller架构举例

• 以一个基础的电商项目来解释，4个tabbarItem对应着四大模块，首页、分类、购物车、个人中心，往下每个还可以细分为MVC+Session层

• 按项目架构来分

  最外层为Model、View、Controller、Session层,内部才是业务模块

  这一块无需多言，两者配合使用即可

1.1.2 第三方库

个人建议：时间允许的话自己多造造轮子，风险可控，好维护

如非必要，尽量不要直接使用已经编译好的三方库(framework/.a)，最好自己去编译三方库(安全要求)

管理方面有三种方式：

• 手动管理

  手动维护各种第三方库，适合于已经趋于稳定、极少Bug的三方库

• CocoaPods

• Carthage

这里更推荐使用Carthage,因为它对项目的侵入性最小，而且是去中心化管理，不需要等待漫长的pod update / install过程.不过各有各的好处,使用CocoaPods简单粗暴,基本不需要额外设置什么,看自己需求吧

1.2 项目架构

项目逻辑基本都围绕了一条主线时，我们采用MVC已经可以很好的满足我们的需求，但是当业务逻辑日渐复杂的时候，我们单纯的采用Model View Controller这种编程模式已经不能很好的将业务逻辑与代码分离开，也就是解耦Decouple.

为了更好的将ViewController解耦，产生了Model View ViewModel这种编程模式，ViewModel层其实做了一层Model与ViewController中间的桥接，有利有弊，该模式会产生很多胶水代码，但是配合响应式编程框架(如 ReactiveCocoa或者RxSwift),可以做到最大程度的解耦。，适合与自己实际项目业务复杂程度的模式才是好的编程模式。

引申 : <关于组件化编程>

如果项目业务很复杂、很多业务组件都通用，可以采用组件化编程，常用的一种就是采用CocoaPods将项目业务模块分拆成各种pod库，使用什么模块直接集成就好,再配合MVVM和响应式编程框架(如 ReactiveCocoa或者RxSwift),可以做到最大程度的解耦。

2. 崩溃&性能调优

当项目已经完成业务模块上线后，我们就可以开始考虑关于如何提高App的用户体验，举例一下几个问题：

1. 代码规范，定期code review了吗

2. 复杂列表的滚动时FPS可以保持在60帧左右吗？

3. 页面加载渲染的耗时能不能进一步减小？

4. 网络缓存有做吗，UIWebView / WKWebView的常用静态资源做缓存了吗

5. App的启动时间可以在保持最小业务逻辑的同时再减小一点吗？

2.1 UITest & UnitTest

当开发完新需求的时候，在提测之前我们最好编写下UITest和UnitTest,覆盖主业务流程即可，可以提高我们的提测质量，减小一些可见的Bug，再加上冒烟用例,最大程度上提高我们提测的质量(成为KPI之王 - ????)，而且上线之后这些单元测试和UITest组件的脚本可以配合自动化测试定期进行回归测试，提高App的质量，减少崩溃率

2.2 NullSafe

绝大多数情况下，我们向NSNull对象发送消息，都会产生崩溃，NSNull对象常见于后台返回数据中可能会有null字段，很多JSON库都会转成NSNull对象，如下情况就会产生崩溃：

1 2	id obj = [NSNull null]; NSLog(@"%@", [obj stringValue]);

但是向nil对象发送消息则不会产生崩溃，这些可以参考NullSafe中的处理方法，重写

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector和- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation这两个方法将没能力处理消息的方法签名转发给nil对象则不会产生崩溃

此外，常见的崩溃比如，NSArray取值越界，NSDictionary传了nil对象，这些问题产生的崩溃可以使用Runtime中的Method Swizzle,将原生的方法hook掉，如下：

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@implementation NSMutableDictionary (NullSafe)   - (void)swizzleMethod:(SEL)origSelector withMethod:(SEL)newSelector {     Class class = [self class];       Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, origSelector);     Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, newSelector);       BOOL didAddMethod = class_addMethod(class,                                         origSelector,                                         method_getImplementation(swizzledMethod),                                         method_getTypeEncoding(swizzledMethod));     if (didAddMethod) {         class_replaceMethod(class,                             newSelector,                             method_getImplementation(originalMethod),                             method_getTypeEncoding(originalMethod));     } else {         method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);     } }   + (void)load {     static dispatch_once_t onceToken;     dispatch_once(&onceToken, ^{         id obj = [[self alloc] init];         [obj swizzleMethod:@selector(setObject:forKey:) withMethod:@selector(safe_setObject:forKey:)];       });   }   - (void)safe_setObject:(id)value forKey:(NSString *)key {     if (value) {         [self safe_setObject:value forKey:key];     }else {         NullSafeLogFormatter(@"[NSMutableDictionary setObject: forKey:], Object cannot be nil")     } }   @end

这种解决方法可以避免诸如数组取值越界、字典传空值、removeObjectAtIndex等错误，如下的崩溃就可以避免：

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id obj = nil; NSMutableDictionary *m_dict = [NSMutableDictionary dictionary]; [dict setObject:obj forKey:@"666"];

2.2 监控系统

目前大多数App都集成了第三方统计库，常见的比如腾讯的Bugly、友盟的U-App等等，在这介绍下如何自建性能监控库

可以使用PLCrashReporter或者KSCrash库解析崩溃日志并符号化，再上传至后台，自己做收集加统计，顺带提一下，我们使用了PLCrashReporter，后端使用了Laravel，很方便的开发了一套简单的崩溃及各种性能参数收集的系统,所以如果要自建，可以考虑这个组合

• CPU、内存、FPS记录及保存

1	`CPU`、`FPS`、`Memory占用`网上都有现成的方法获取到这三个参数,这三个属于性能监控，可以定时记录，比如10S记录一次到本地文件中，每次打开App上传昨天的日志。这就要自己制定日志上传的策略了

• 卡顿日志收集

  用户能感受到的卡顿一般都是因为在主线程做了耗时操作，举几个会发生卡顿的例子：

1. viewDidLoad中 for循环中初始化10000个UILabel实例

2. cellForRow代理方法中手动休眠usleep(100*1000)

如何监听这些事件呢？查看下源代码,核心方法CFRunLoopRun简化后的逻辑如下：

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int32_t __CFRunLoopRun() {     //通知即将进入runloop     __CFRunLoopDoObservers(KCFRunLoopEntry);       do     {         // 通知将要处理timer和source         __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);         __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);           __CFRunLoopDoBlocks();  //处理非延迟的主线程调用         __CFRunLoopDoSource0(); //处理UIEvent事件           //GCD dispatch main queue         CheckIfExistMessagesInMainDispatchQueue();           // 即将进入休眠         __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);           // 等待内核mach_msg事件         mach_port_t wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();           // Zzz...           // 从等待中醒来         __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);           // 处理因timer的唤醒         if (wakeUpPort == timerPort)             __CFRunLoopDoTimers();           // 处理异步方法唤醒,如dispatch_async         else if (wakeUpPort == mainDispatchQueuePort)             __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__()           // UI刷新,动画显示         else             __CFRunLoopDoSource1();           // 再次确保是否有同步的方法需要调用         __CFRunLoopDoBlocks();       } while (!stop && !timeout);       //通知即将退出runloop     __CFRunLoopDoObservers(CFRunLoopExit); }

我们可以看到在kCFRunLoopBeforeSources和kCFRunLoopBeforeWaiting等待时间过长即可判定为卡顿，具体怎么算作卡顿，我们都知道FPS为一秒60帧左右最好，FPS即为Frames Per Second，严格意义上一秒60帧算流畅，也就是一帧需要1s/60 = 16.6ms，考虑会有其他的一些事件影响，可以用连续几次50ms或者单次耗时过长判定为卡顿。判定为卡顿之后，我们可以使用PLCrashReporter或者KSCrash生成日志记录，可以存储到本地

我们可以使用CFRunLoopObserverRef来实时获取NSRunLoop状态值的变化,一下为一个样例：

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@interface LagCollectionTool () {     int timeoutCount;     CFRunLoopObserverRef observer;     BOOL observeLag; @public     dispatch_semaphore_t semaphore;     CFRunLoopActivity activity; }   @end     @implementation LagCollectionTool   + (instancetype)shareInstance {     static dispatch_once_t onceToken;     static LagCollectionTool *tool = nil;     dispatch_once(&onceToken, ^{         tool = [[LagCollectionTool alloc] init];     });     return tool; }   - (void)lanuch {     if (observer)         return;       // 信号     semaphore = dispatch_semaphore_create(0);       // 注册RunLoop状态观察     CFRunLoopObserverContext context = {0,(__bridge void*)self,NULL,NULL};     observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,                                        kCFRunLoopAllActivities,                                        YES,                                        0,                                        &runLoopObserverCallBack,                                        &context);     CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);       // 在子线程监控时长     dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{         while (YES)         {             long st = dispatch_semaphore_wait(semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 50*NSEC_PER_MSEC));             if (st != 0)             {                 if (!observer)                 {                     timeoutCount = 0;                     semaphore = 0;                     activity = 0;                     return;                 }                   if (activity==kCFRunLoopBeforeSources || activity==kCFRunLoopAfterWaiting)                 {                     timeoutCount++;                     //                    NSLog(@"%d", timeoutCount);                     if (timeoutCount < 5)                         continue;                     NSLog(@"----------------卡爆了！----------------");                       PLCrashReporterConfig *config = [[PLCrashReporterConfig alloc] initWithSignalHandlerType:PLCrashReporterSignalHandlerTypeBSD                                                                                        symbolicationStrategy:PLCrashReporterSymbolicationStrategyAll];                     PLCrashReporter *crashReporter = [[PLCrashReporter alloc] initWithConfiguration:config];                       NSData *data = [crashReporter generateLiveReport];                     PLCrashReport *reporter = [[PLCrashReport alloc] initWithData:data error:NULL];                     NSString *report = [PLCrashReportTextFormatter stringValueForCrashReport:reporter                                                                               withTextFormat:PLCrashReportTextFormatiOS];                                                                                                       //上传卡顿日志文件                   }             }             timeoutCount = 0;         }     });   }   static void runLoopObserverCallBack(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info) {     LagCollectionTool *tool = (__bridge LagCollectionTool *)info;     tool->activity = activity;       dispatch_semaphore_t semaphore = tool->semaphore;     dispatch_semaphore_signal(semaphore); }

• 从容崩溃，上传崩溃日志

通过使用NSSetUncaughtExceptionHandler注册自己的异常处理回调，发生崩溃时让程序显示的从容一点，不会直接闪退，可以弹出自己的崩溃异常界面，可以参考Bilibili的界面，比如说前方遇到高能反应之类，程序需要重启之类的，不会让用户感觉到很突兀得闪退了，也可以在收到崩溃日志后手动维护Runloop，下面是一个样例：

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// 1. 注册ExceptionHandler   + (void)installUncaughtExceptionHandler {     NSSetUncaughtExceptionHandler(&HandleException);       signal(SIGHUP, SignalHandler);     signal(SIGINT, SignalHandler);     signal(SIGQUIT, SignalHandler);       signal(SIGABRT, SignalHandler);     signal(SIGILL, SignalHandler);     signal(SIGSEGV, SignalHandler);     signal(SIGFPE, SignalHandler);     signal(SIGBUS, SignalHandler);     signal(SIGPIPE, SignalHandler); }   // 2. 处理崩溃信息 void SignalHandler(int signal) {     // 1. 获取调用栈     // 2. 处理异常       // 3. App保活     BOOL isContiune = TRUE; // 是否要保活     CFRunLoopRef runLoop = CFRunLoopGetCurrent();     CFArrayRef allModes = CFRunLoopCopyAllModes(runLoop);       while (isContiune) {         for (NSString *mode in (__bridge NSArray *)allModes) {             CFRunLoopRunInMode((CFStringRef)mode, 0.001, true);         }     }     CFRelease(allModes);     signal(SIGABRT, SIG_DFL);     signal(SIGILL, SIG_DFL);     signal(SIGSEGV, SIG_DFL);     signal(SIGFPE, SIG_DFL);     signal(SIGBUS, SIG_DFL);     signal(SIGPIPE, SIG_DFL); }

延伸：

监控系统不光局限于性能、崩溃率，也可以将统计策略延伸到网络请求连通率或者一些业务层面，更好的把控App的质量

2.3 性能调优&App体验优化

前面我们介绍了如何有效地减少崩溃及优雅地处理崩溃，下面来看看解决性能问题需要注意几点。

2.3.1 懒加载的利与弊

懒加载适用于一些可能不会加载的页面，比如弹框、空数据页面之类的，使用得当可以避免内存暴涨，使用不好，比如在必定会弹出的页面中使用懒加载可能会在增加页面响应时间，所以使用懒加载一定要注意使用场景，避免产生副作用

2.3.2 避免使用重绘

重写 drawRect 或者 drawReact:inContext方法会默认创建一个图层上下文，图形上下文所需要的内存为图层宽 * 图层高 * 4字节，图层每次进行重绘时都需要抹掉内存重新分配，会产生巨大的性能开销

UIView类实际上是对CALayer的封装，关于UI层面的性能优化有很多东西，可以看看iOS CoreAnimation 核心动画高级编程中关于图层性能的一章

2.3.3 App体验优化

谈起App体验优化，其实这是个玄学，你需要在性能与体验上找到一个平衡点，常见的糟糕的体验包括：

• UITableViewCell 使用不当造成滑动卡顿

• 大量cornerRadius和maskToBounds一起使用造成的离屏渲染造成的性能问题

• 网络请求操作没有任何状态展示，比如加载框、按钮置灰等

• 网络请求没有进行缓存

这些问题只是App的细节，但是从细节入手才能更显的专业~

我们重点谈谈网络请求优化：

2.3.3.1 手动维护DNS解析

用www.manoboo.com来举例,通过域名访问首先会寻找DNS解析服务器，然后才会映射到自己的服务器IP上。我们直接使用IP请求接口访问网络资源，可以避免很多问题，但是有利有弊，需要自己维护DNS映射，在直接比如：

1. 运营商DNS流量劫持，具体表现在你的H5网页莫名其妙的被加了广告(关于这个问题，也可以做域名白名单，非本域名资源禁止请求，或者H5方面做处理)，也有

2. DNS服务商(如万网)解析出现故障造成的大批量用户无法正常使用App，按天计算。。

3. DNS解析延迟过高造成的加载超时导致用户体验差

此时我们可以考虑自己手动做DNS解析,简单点可以在网络请求时将URL中的域名替换掉，或者在Objective-C中实现NSURLProtocol(Swift中为URLProtocol)的子类对应的方法，做全局替换URL

不过也有些弊端：

1. 需要手动维护DNS解析表，解析出错后需要一套容错方案，保证接口的畅通

2. HTTP请求可以通过设置header中的host字段进行网络请求，HTTPS请求还需额外配置，受限于篇幅原因，详细的弊端和解决方法可以阅读下这篇文章HTTPDNS在iOS中的实践

2.3.3.2 网络请求缓存优化

适用场景：一些更新频率较低的场景：比如个人中心

关于网络请求缓存，App端的网络请求对面到后端更多的是增删改查，这个方面需要和后端配合，是否资源改变即后端是否需要重新检索或修改数据，这个时候我们就需要一个value比如时间戳Last-Modified或者标识ETag来告知服务器自己当前的资源标记，目前常用的策略为：

以时间戳Last-Modified为例

1. App端第一次请求接口，服务端返回成功，HTTP Status为200，并且在返回的Header中用Last-Modified表明服务器中该资源最后被修改的时间

2. App端第二次请求该接口，Header中传递本地缓存的Header中的Last-Modified,如果服务器端的资源并未发生变化，则会返回HTTP Status为304，我们直接可以使用本地的缓存，传输流量更少，相对而言，用户的等待时间会更短

注：

量化而非猜测，这是我们开发过程中的一个原则，当遇到性能问题时，我们可以使用instruments来测量实际运行过程中的各个参数，找到问题所在（建议真机调试而不是模拟器，真机才能更高的还原性能问题）

instruments工具常见功能

点击右上方加号还有更多工具+

instruments中工具都有各自的用处，比如可以使用Leask查看App运行过程中的内存泄露，使用TimeProfiler查看App启动耗时或者方法耗时,或者偷懒一点可以使用CACurrentMediaTime()两次的差值计算方法耗时

结语

受限于篇幅原因，有些点也是一概而过，iOS中如何优化一个项目，这是一门很深的学问，知识点范围很广，我也只是涉及到了一部分，学无止境嘛，完成工作的同时我们也可以做一个酷酷的程序员，学学Haskell去体验下函数式编程思维的乐趣，或者搞搞LLDB更好得做个Debugger

最后，非常感谢您阅读这篇文章，如果我的文章产生了帮助，可以给一个小小的红心??，欢迎去我的小站www.manoboo.com拍砖啦，我会努力创作更好的文章

文中引用到的文章如下：

CocoaChina - iOS 实时卡顿监控

iOS Core Animation: Advanced Techniques 中文译本

文中所涉及到的开源库如下：

PLCrashReporter

KSCrash

MBNullSafe ManoBoo编写的NullSafe库，会进一步拓展功能

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