iOS 25个性能优化/内存优化常用方法

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1. 用 ARC 管理内存


ARC(Automatic ReferenceCounting, 自动引用计数 ) 和 iOS5 一起发布,它避免了最常见的也就是经常是由于我们忘记释放内存所造成的内存泄露。它自动为你管理 retain 和 release 的过程,所以你就不必去手动干预了。忘掉代码段结尾的 release 简直像记得吃饭一样简单。而 ARC 会自动在底层为你做这些工作。除了帮你避免内存泄露, ARC 还可以帮你提高性能,它能保证释放掉不再需要的对象的内存。


2. 在正确的地方使用 reuseIdentifier


一个开发中常见的错误就是没有给 UITableViewCells , UICollectionViewCells ,甚至是 UITableViewHeaderFooterViews 设置正确的 reuseIdentifier 。


为了性能最优化, table view 用 `tableView:cellForRowAtIndexPath:` 为 rows 分配 cells 的时候,它的数据应该重用自 UITableViewCell 。一个 table view 维持一个队列的数据可重用的 UITableViewCell 对象。


不使用 reuseIdentifier 的话,每显示一行 table view 就不得不设置全新的 cell 。这对性能的影响可是相当大的,尤其会使 app 的滚动体验大打折扣。


自 iOS6 起,除了 UICollectionView 的 cells 和补充 views ,你也应该在 header 和 footer views 中使用 reuseIdentifiers 。


想要使用 reuseIdentifiers 的话,在一个 table view 中添加一个新的 cell 时在 data source object 中添加这个方法:


staticNSString *CellIdentifier = @"Cell";
UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:CellIdentifier forIndexPath:indexPath];


这个方法把那些已经存在的 cell 从队列中排除,或者在必要时使用先前注册的 nib 或者 class 创造新的 cell 。如果没有可重用的 cell ,你也没有注册一个 class 或者 nib 的话,这个方法返回 nil 。


3. 尽量把 views 设置为透明


如果你有透明的 Views 你应该设置它们的 opaque 属性为 YES 。


原因是这会使系统用一个最优的方式渲染这些 views 。这个简单的属性在 IB 或者代码里都可以设定。


Apple 的文档对于为图片设置透明属性的描述是:


(opaque) 这个属性给渲染系统提供了一个如何处理这个 view 的提示。如果设为 YES ,渲染系统就认为这个 view 是完全不透明的,这使得渲染系统优化一些渲染过程和提高性能。如果设置为 NO ,渲染系统正常地和其它内容组成这个 View 。默认值是 YES 。


在相对比较静止的画面中,设置这个属性不会有太大影响。然而当这个 view 嵌在 scroll view 里边,或者是一个复杂动画的一部分,不设置这个属性的话会在很大程度上影响 app 的性能。


你可以在模拟器中用 Debug\Color Blended Layers 选项来发现哪些 view 没有被设置为 opaque 。目标就是,能设为 opaque 的就全设为 opaque!


4. 避免过于庞大的 XIB


iOS5 中加入的 Storyboards( 分镜 ) 正在快速取代 XIB 。然而 XIB 在一些场景中仍然很有用。比如你的 app 需要适应 iOS5 之前的设备,或者你有一个自定义的可重用的 view, 你就不可避免地要用到他们。


如果你不得不 XIB 的话,使他们尽量简单。尝试为每个 Controller 配置一个单独的 XIB ,尽可能把一个 View Controller 的 view 层次结构分散到单独的 XIB 中去。


需要注意的是,当你加载一个 XIB 的时候所有内容都被放在了内存里,包括任何图片。如果有一个不会即刻用到的 view ,你这就是在浪费宝贵的内存资源了。 Storyboards 就是另一码事儿了, storyboard 仅在需要时实例化一个 view controller.


当家在 XIB 是,所有图片都被 chache ,如果你在做 OS X 开发的话,声音文件也是。 Apple 在相关文档中的记述是:


当你加载一个引用了图片或者声音资源的 nib 时, nib 加载代码会把图片和声音文件写进内存。在 OS X 中,图片和声音资源被缓存在 named cache 中以便将来用到时获取。在 iOS 中,仅图片资源会被存进 named caches 。取决于你所在的平台,使用 NSImage 或 UIImage 的 `imageNamed:` 方法来获取图片资源。


5. 不要阻塞主线程


永远不要使主线程承担过多。因为 UIKit 在主线程上做所有工作,渲染,管理触摸反应,回应输入等都需要在它上面完成。


一直使用主线程的风险就是如果你的代码真的 block 了主线程,你的 app 会失去反应。


大部分阻碍主进程的情形是你的 app 在做一些牵涉到读写外部资源的 I/O 操作,比如存储或者网络。


你可以使用 `NSURLConnection` 异步地做网络操作 :

+ (void)sendAsynchronousRequest:(NSURLRequest *)request queue:(NSOperationQueue*)queue completionHandler:(void (^)(NSURLResponse*, NSData*, NSError*))handler


或者使用像 AFNetworking 这样的框架来异步地做这些操作。


如果你需要做其它类型的需要耗费巨大资源的操作 ( 比如时间敏感的计算或者存储读写 ) 那就用 Grand Central Dispatch ,或者 NSOperation 和 NSOperationQueues.


下面代码是使用 GCD 的模板


dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// switch to a background thread and perform your expensive operation
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
// switch back to the main thread to update your UI
});
});

发现代码中有一个嵌套的 `dispatch_async` 吗?这是因为任何 UIKit 相关的代码需要在主线程上进行。


6. 在 Image Views 中调整图片大小


如果要在 `UIImageView` 中显示一个来自 bundle 的图片,你应保证图片的大小和 UIImageView 的大小相同。在运行中缩放图片是很耗费资源的,特别是 `UIImageView` 嵌套在 `UIScrollView` 中的情况下。


如果图片是从远端服务加载的你不能控制图片大小,比如在下载前调整到合适大小的话,你可以在下载完成后,最好是用 background thread ,缩放一次,然后在 UIImageView 中使用缩放后的图片。


7. 选择正确的 Collection


学会选择对业务场景最合适的类或者对象是写出能效高的代码的基础。当处理 collections 时这句话尤其正确。


一些常见 collection 的总结:


·       Arrays: 有序的一组值。使用 index 来 lookup 很快,使用 value lookup 很慢,插入 / 删除很慢。


·       Dictionaries: 存储键值对。用键来查找比较快。


·       Sets: 无序的一组值。用值来查找很快,插入 / 删除很快。


8. 打开 gzip 压缩


大量 app 依赖于远端资源和第三方 API ,你可能会开发一个需要从远端下载 XML, JSON, HTML 或者其它格式的 app 。


问题是我们的目标是移动设备,因此你就不能指望网络状况有多好。一个用户现在还在 edge 网络,下一分钟可能就切换到了 3 G 。不论什么场景,你肯定不想让你的用户等太长时间。


减小文档的一个方式就是在服务端和你的 app 中打开 gzip 。这对于文字这种能有更高压缩率的数据来说会有更显著的效用。


好消息是, iOS 已经在 NSURLConnection 中默认支持了 gzip 压缩,当然 AFNetworking 这些基于它的框架亦然。像 Google App Engine 这些云服务提供者也已经支持了压缩输出。


9. 重用和延迟加载 (lazy load) Views


更多的 view 意味着更多的渲染,也就是更多的 CPU 和内存消耗,对于那种嵌套了很多 view 在 UIScrollView 里边的 app 更是如此。


这里我们用到的技巧就是模仿 `UITableView` 和 `UICollectionView` 的操作 : 不要一次创建所有的 subview ,而是当需要时才创建,当它们完成了使命,把他们放进一个可重用的队列中。


这样的话你就只需要在滚动发生时创建你的 views ,避免了不划算的内存分配。


创建 views 的能效问题也适用于你 app 的其它方面。想象一下一个用户点击一个按钮的时候需要呈现一个 view 的场景。有两种实现方法:


1. 创建并隐藏这个 view 当这个 screen 加载的时候,当需要时显示它;


2. 当需要时才创建并展示。


每个方案都有其优缺点。用第一种方案的话因为你需要一开始就创建一个 view 并保持它直到不再使用,这就会更加消耗内存。然而这也会使你的 app 操作更敏感因为当用户点击按钮的时候它只需要改变一下这个 view 的可见性。


第二种方案则相反 - 消耗更少内存,但是会在点击按钮的时候比第一种稍显卡顿。


10. Cache, Cache, 还是 Cache!


一个极好的原则就是,缓存所需要的,也就是那些不大可能改变但是需要经常读取的东西。


我们能缓存些什么呢?一些选项是,远端服务器的响应,图片,甚至计算结果,比如 UITableView 的行高。


NSURLConnection 默认会缓存资源在内存或者存储中根据它所加载的 HTTP Headers 。你甚至可以手动创建一个 NSURLRequest 然后使它只加载缓存的值。


下面是一个可用的代码段,你可以可以用它去为一个基本不会改变的图片创建一个 NSURLRequest 并缓存它:


+ (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;
}

注意你可以通过 NSURLConnection 获取一个 URL request , AFNetworking 也一样的。这样你就不必为采用这条 tip 而改变所有的 networking 代码了。


如果你需要缓存其它不是 HTTP Request 的东西,你可以用 NSCache 。


NSCache 和 NSDictionary 类似,不同的是系统回收内存的时候它会自动删掉它的内容。


11. 权衡渲染方法


在 iOS 中可以有很多方法做出漂亮的按钮。你可以用整幅的图片,可调大小的图片, uozhe 可以用 CALayer , CoreGraphics 甚至 OpenGL 来画它们。


当然每个不同的解决方法都有不同的复杂程度和相应的性能。


简单来说,就是用事先渲染好的图片更快一些,因为如此一来 iOS 就免去了创建一个图片再画东西上去然后显示在屏幕上的程序。问题是你需要把所有你需要用到的图片放到 app 的 bundle 里面,这样就增加了体积 – 这就是使用可变大小的图片更好的地方了 : 你可以省去一些不必要的空间,也不需要再为不同的元素 ( 比如按钮 ) 来做不同的图。


然而,使用图片也意味着你失去了使用代码调整图片的机动性,你需要一遍又一遍不断地重做他们,这样就很浪费时间了,而且你如果要做一个动画效果,虽然每幅图只是一些细节的变化你就需要很多的图片造成 bundle 大小的不断增大。


总得来说,你需要权衡一下利弊,到底是要性能能还是要 bundle 保持合适的大小。


12. 处理内存警告


一旦系统内存过低, iOS 会通知所有运行中 app 。在官方文档中是这样记述 :


如果你的 app 收到了内存警告,它就需要尽可能释放更多的内存。最佳方式是移除对缓存,图片 object 和其他一些可以重创建的 objects 的 strong references.


幸运的是, UIKit 提供了几种收集低内存警告的方法 :


· 在 app delegate 中使用 `applicationDidReceiveMemoryWarning:` 的方法


· 在你的自定义 UIViewController 的子类 (subclass) 中覆盖 `didReceiveMemoryWarning`


· 注册并接收 UIApplicationDidReceiveMemoryWarningNotification 的通知


一旦收到这类通知,你就需要释放任何不必要的内存使用。


例如, UIViewController 的默认行为是移除一些不可见的 view ,它的一些子类则可以补充这个方法,删掉一些额外的数据结构。一个有图片缓存的 app 可以移除不在屏幕上显示的图片。


这样对内存警报的处理是很必要的,若不重视,你的 app 就可能被系统杀掉。


然而,当你一定要确认你所选择的 object 是可以被重现创建的来释放内存。一定要在开发中用模拟器中的内存提醒模拟去测试一下。


13. 重用大开销对象


一些 objects 的初始化很慢,比如 NSDateFormatter 和 NSCalendar 。然而,你又不可避免地需要使用它们,比如从 JSON 或者 XML 中解析数据。


想要避免使用这个对象的瓶颈你就需要重用他们,可以通过添加属性到你的 class 里或者创建静态变量来实现。


注意如果你要选择第二种方法,对象会在你的 app 运行时一直存在于内存中,和单例 (singleton) 很相似。


下面的代码说明了使用一个属性来延迟加载一个 date formatter. 第一次调用时它会创建一个新的实例,以后的调用则将返回已经创建的实例:


// 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;
}


还需要注意的是,其实设置一个 NSDateFormatter 的速度差不多是和创建新的一样慢的!所以如果你的 app 需要经常进行日期格式处理的话,你会从这个方法中得到不小的性能提升。


14. 使用 Sprite Sheets


Sprite sheet 可以让渲染速度加快,甚至比标准的屏幕渲染方法节省内存。


15. 避免反复处理数据


许多应用需要从服务器加载功能所需的常为 JSON 或者 XML 格式的数据。在服务器端和客户端使用相同的数据结构很重要。在内存中操作数据使它们满足你的数据结构是开销很大的。


比如你需要数据来展示一个 table view, 最好直接从服务器取 array 结构的数据以避免额外的中间数据结构改变。


类似的,如果需要从特定 key 中取数据,那么就使用键值对的 dictionary 。


16. 选择正确的数据格式


从 app 和网络服务间传输数据有很多方案,最常见的就是 JSON 和 XML 。你需要选择对你的 app 来说最合适的一个。


解析 JSON 会比 XML 更快一些, JSON 也通常更小更便于传输。从 iOS5 起有了官方内建的 JSON deserialization 就更加方便使用了。


但是 XML 也有 XML 的好处,比如使用 SAX 来解析 XML 就像解析本地文件一样,你不需像解析 json 一样等到整个文档下载完成才开始解析。当你处理很大的数据的时候就会极大地减低内存消耗和增加性能。


17. 正确设定背景图片


在 View 里放背景图片就像很多其它 iOS 编程一样有很多方法 :


使用 UIColor 的 colorWithPatternImage 来设置背景色;


在 view 中添加一个 UIImageView 作为一个子 View 。


如果你使用全画幅的背景图,你就必须使用 UIImageView 因为 UIColor 的 colorWithPatternImage 是用来创建小的重复的图片作为背景的。这种情形下使用 UIImageView 可以节约不少的内存:


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


如果你用小图平铺来创建背景,你就需要用 UIColor 的 colorWithPatternImage 来做了,它会更快地渲染也不会花费很多内存:

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


18. 减少使用 Web 特性


UIWebView 很有用,用它来展示网页内容或者创建 UIKit 很难做到的动画效果是很简单的一件事。


但是你可能有注意到 UIWebView 并不像驱动 Safari 的那么快。这是由于以 JIT compilation 为特色的 Webkit 的 Nitro Engine 的限制。


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


另外,尽可能异步加载例如用户行为统计 script 这种不影响页面表达的 javascript 。


最后,永远要注意你使用的图片,保证图片的符合你使用的大小。使用 Sprite sheet 提高加载速度和节约内存。


19. 设定 Shadow Path


如何在一个 View 或者一个 layer 上加一个 shadow 呢, QuartzCore 框架是很多开发者的选择:


#import <QuartzCore/QuartzCore.h>
// Somewhere later ...
UIView *view = [[UIView alloc] init];
// Setup the shadow ...
view.layer.shadowOffset = CGSizeMake(-1.0f, 1.0f);
view.layer.shadowRadius = 5.0f;
view.layer.shadowOpacity = 0.6;


看起来很简单,对吧。可是,坏消息是使用这个方法也有它的问题 … Core Animation 不得不先在后台得出你的图形并加好阴影然后才渲染,这开销是很大的。


使用 shadowPath 的话就避免了这个问题:

view.layer.shadowPath = [[UIBezierPath bezierPathWithRect:view.bounds] CGPath];


使用 shadow path 的话 iOS 就不必每次都计算如何渲染,它使用一个预先计算好的路径。但问题是自己计算 path 的话可能在某些 View 中比较困难,且每当 view 的 frame 变化的时候你都需要去 update shadow path.


20. 优化 Table View


Table view 需要有很好的滚动性能,不然用户会在滚动过程中发现动画的瑕疵。


为了保证 table view 平滑滚动,确保你采取了以下的措施 :


· 正确使用 `reuseIdentifier` 来重用 cells


· 尽量使所有的 view opaque ,包括 cell 自身


·       避免渐变,图片缩放,后台选人


· 缓存行高


·       如果 cell 内现实的内容来自 web ,使用异步加载,缓存请求结果


· 使用 `shadowPath` 来画阴影


· 减少 subviews 的数量


· 尽量不适用 `cellForRowAtIndexPath:` ,如果你需要用到它,只用一次然后缓存结果


·       使用正确的数据结构来存储数据


· 使用 `rowHeight`, `sectionFooterHeight` 和 `sectionHeaderHeight` 来设定固定的高,不要请求 delegate


21. 选择正确的数据存储选项


当存储大块数据时你会怎么做?


你有很多选择,比如:


· 使用 `NSUerDefaults`


· 使用 XML, JSON, 或者 plist


· 使用 NSCoding 存档


· 使用类似 SQLite 的本地 SQL 数据库


· 使用 Core Data


NSUserDefaults 的问题是什么?虽然它很 nice 也很便捷,但是它只适用于小数据,比如一些简单的布尔型的设置选项,再大点你就要考虑其它方式了


XML 这种结构化档案呢?总体来说,你需要读取整个文件到内存里去解析,这样是很不经济的。使用 SAX 又是一个很麻烦的事情。


NSCoding ?不幸的是,它也需要读写文件,所以也有以上问题。


在这种应用场景下,使用 SQLite 或者 Core Data 比较好。使用这些技术你用特定的查询语句就能只加载你需要的对象。


在性能层面来讲, SQLite 和 Core Data 是很相似的。他们的不同在于具体使用方法。 Core Data 代表一个对象的 graph model ,但 SQLite 就是一个 DBMS 。 Apple 在一般情况下建议使用 Core Data ,但是如果你有理由不使用它,那么就去使用更加底层的 SQLite 吧。


如果你使用 SQLite ,你可以用 FMDB(https://GitHub.com/ccgus/fmdb) 这个库来简化 SQLite 的操作,这样你就不用花很多经历了解 SQLite 的 C API 了。


23. 使用 Autorelease Pool


`NSAutoreleasePool` 负责释放 block 中的 autoreleased objects 。一般情况下它会自动被 UIKit 调用。但是有些状况下你也需要手动去创建它。


假如你创建很多临时对象,你会发现内存一直在减少直到这些对象被 release 的时候。这是因为只有当 UIKit 用光了 autorelease pool 的时候 memory 才会被释放。 好消息是你可以在你自己的 @autoreleasepool 里创建临时的对象来避免这个行为:


NSArray *urls = <# An array of file URLs #>;
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. */
}
}


这段代码在每次遍历后释放所有 autorelease 对象


24. 选择是否缓存图片


常见的从 bundle 中加载图片的方式有两种,一个是用 `imageNamed` ,二是用 `imageWithContentsOfFile` ,第一种比较常见一点。


既然有两种类似的方法来实现相同的目的,那么他们之间的差别是什么呢?


`imageNamed` 的优点是当加载时会缓存图片。 `imageNamed` 的文档中这么说 : 这个方法用一个指定的名字在系统缓存中查找并返回一个图片对象如果它存在的话。如果缓存中没有找到相应的图片,这个方法从指定的文档中加载然后缓存并返回这个对象。


相反的, `imageWithContentsOfFile` 仅加载图片。


下面的代码说明了这两种方法的用法 :


UIImage *img = [UIImage imageNamed:@"myImage"];// caching
// or
UIImage *img = [UIImage imageWithContentsOfFile:@"myImage"];// no caching


那么我们应该如何选择呢?


如果你要加载一个大图片而且是一次性使用,那么就没必要缓存这个图片,用 `imageWithContentsOfFile` 足矣,这样不会浪费内存来缓存它。


然而,在图片反复重用的情况下 `imageNamed` 是一个好得多的选择。


25. 避免日期格式转换


如果你要用 `NSDateFormatter` 来处理很多日期格式,应该小心以待。就像先前提到的,任何时候重用 `NSDateFormatters` 都是一个好的实践。


然而,如果你需要更多速度,那么直接用 C 是一个好的方案。 Sam Soffes 有一个不错的帖子 (http://soff.es/how-to-drastically-improve-your-app-with-an-afternoon-and-instruments) 里面有一些可以用来解析 ISO-8601 日期字符串的代码,简单重写一下就可以拿来用了。


嗯,直接用 C 来搞,看起来不错了,但是你相信吗,我们还有更好的方案!


如果你可以控制你所处理的日期格式,尽量选择 Unix 时间戳。你可以方便地从时间戳转换到 NSDate:


- (NSDate*)dateFromUnixTimestamp:(NSTimeInterval)timestamp {
return[NSDate dateWithTimeIntervalSince1970:timestamp];
}


这样会比用 C 来解析日期字符串还快! 需要注意的是,许多 web API 会以微秒的形式返回时间戳,因为这种格式在 javascript 中更方便使用。记住用 `dateFromUnixTimestamp` 之前除以 1000 就好了。


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