[iOS]CPU 資源消耗原因和解決方案[轉(zhuǎn)載]

轉(zhuǎn)自:http://blog.ibireme.com/2015/11/12/smooth_user_interfaces_for_ios/

對象創(chuàng)建

對象的創(chuàng)建會(huì)分配內(nèi)存、調(diào)整屬性、甚至還有讀取文件等操作,比較消耗 CPU 資源。盡量用輕量的對象代替重量的對象,可以對性能有所優(yōu)化。比如 CALayer 比 UIView 要輕量許多,那么不需要響應(yīng)觸摸事件的控件,用 CALayer 顯示會(huì)更加合適。如果對象不涉及 UI 操作,則盡量放到后臺(tái)線程去創(chuàng)建,但可惜的是包含有 CALayer 的控件,都只能在主線程創(chuàng)建和操作。通過 Storyboard 創(chuàng)建視圖對象時(shí),其資源消耗會(huì)比直接通過代碼創(chuàng)建對象要大非常多,在性能敏感的界面里,Storyboard 并不是一個(gè)好的技術(shù)選擇。
盡量推遲對象創(chuàng)建的時(shí)間,并把對象的創(chuàng)建分散到多個(gè)任務(wù)中去。盡管這實(shí)現(xiàn)起來比較麻煩,并且?guī)淼膬?yōu)勢并不多,但如果有能力做,還是要盡量嘗試一下。如果對象可以復(fù)用,并且復(fù)用的代價(jià)比釋放、創(chuàng)建新對象要小,那么這類對象應(yīng)當(dāng)盡量放到一個(gè)緩存池里復(fù)用。

對象調(diào)整

對象的調(diào)整也經(jīng)常是消耗 CPU 資源的地方。這里特別說一下 CALayer:CALayer 內(nèi)部并沒有屬性,當(dāng)調(diào)用屬性方法時(shí),它內(nèi)部是通過運(yùn)行時(shí) resolveInstanceMethod 為對象臨時(shí)添加一個(gè)方法,并把對應(yīng)屬性值保存到內(nèi)部的一個(gè) Dictionary 里,同時(shí)還會(huì)通知 delegate、創(chuàng)建動(dòng)畫等等,非常消耗資源。UIView 的關(guān)于顯示相關(guān)的屬性(比如 frame/bounds/transform)等實(shí)際上都是 CALayer 屬性映射來的,所以對 UIView 的這些屬性進(jìn)行調(diào)整時(shí),消耗的資源要遠(yuǎn)大于一般的屬性。對此你在應(yīng)用中,應(yīng)該盡量減少不必要的屬性修改。
當(dāng)視圖層次調(diào)整時(shí),UIView、CALayer 之間會(huì)出現(xiàn)很多方法調(diào)用與通知,所以在優(yōu)化性能時(shí),應(yīng)該盡量避免調(diào)整視圖層次、添加和移除視圖。

對象銷毀

對象的銷毀雖然消耗資源不多,但累積起來也是不容忽視的。通常當(dāng)容器類持有大量對象時(shí),其銷毀時(shí)的資源消耗就非常明顯。同樣的,如果對象可以放到后臺(tái)線程去釋放,那就挪到后臺(tái)線程去。這里有個(gè)小 Tip:把對象捕獲到 block 中,然后扔到后臺(tái)隊(duì)列去隨便發(fā)送個(gè)消息以避免編譯器警告,就可以讓對象在后臺(tái)線程銷毀了。

  • 測試用的代碼(同步釋放時(shí)耗時(shí))
 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0), ^{
        NSMutableArray *t_list = [[NSMutableArray alloc] init];
        for (int i = 0; i < 9999999 * 3; i++) {
            TestObject *ob = [[TestObject alloc] init];
            [t_list addObject:ob];
        }
        NSDate *s_date = [NSDate date];
        t_list = nil;
        NSDate *e_date = [NSDate date];
        NSLog(@"相差的時(shí)間是:%d秒",(int)[e_date timeIntervalSinceDate:s_date]);
    });
  • 修改后的代碼(異步釋放時(shí)耗時(shí))
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0), ^{
        NSMutableArray *t_list = [[NSMutableArray alloc] init];
        for (int i = 0; i < 9999999 * 3; i++) {
            TestObject *ob = [[TestObject alloc] init];
            [t_list addObject:ob];
        }
        
        NSMutableArray *m_list = t_list;
        NSDate *s_date = [NSDate date];
        t_list = nil;
   dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            [m_list class];
        });
        
        NSDate *e_date = [NSDate date];
        
        NSLog(@"相差的時(shí)間是:%d秒",(int)[e_date timeIntervalSinceDate:s_date]);
    });

布局計(jì)算

視圖布局的計(jì)算是 App 中最為常見的消耗 CPU 資源的地方。如果能在后臺(tái)線程提前計(jì)算好視圖布局、并且對視圖布局進(jìn)行緩存,那么這個(gè)地方基本就不會(huì)產(chǎn)生性能問題了。
不論通過何種技術(shù)對視圖進(jìn)行布局,其最終都會(huì)落到對 UIView.frame/bounds/center 等屬性的調(diào)整上。上面也說過,對這些屬性的調(diào)整非常消耗資源,所以盡量提前計(jì)算好布局,在需要時(shí)一次性調(diào)整好對應(yīng)屬性,而不要多次、頻繁的計(jì)算和調(diào)整這些屬性。

Autolayout

Autolayout 是蘋果本身提倡的技術(shù),在大部分情況下也能很好的提升開發(fā)效率,但是 Autolayout 對于復(fù)雜視圖來說常常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的性能問題。隨著視圖數(shù)量的增長,Autolayout 帶來的 CPU 消耗會(huì)呈指數(shù)級(jí)上升。具體數(shù)據(jù)可以看這個(gè)文章:http://pilky.me/36/。 如果你不想手動(dòng)調(diào)整 frame 等屬性,你可以用一些工具方法替代(比如常見的 left/right/top/bottom/width/height 快捷屬性),或者使用 ComponentKit、AsyncDisplayKit 等框架。

文本計(jì)算

如果一個(gè)界面中包含大量文本(比如微博微信朋友圈等),文本的寬高計(jì)算會(huì)占用很大一部分資源,并且不可避免。如果你對文本顯示沒有特殊要求,可以參考下 UILabel 內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)方式:用 [NSAttributedString boundingRectWithSize:options:context:] 來計(jì)算文本寬高,用 -[NSAttributedString drawWithRect:options:context:] 來繪制文本。盡管這兩個(gè)方法性能不錯(cuò),但仍舊需要放到后臺(tái)線程進(jìn)行以避免阻塞主線程。
如果你用 CoreText 繪制文本,那就可以先生成 CoreText 排版對象,然后自己計(jì)算了,并且 CoreText 對象還能保留以供稍后繪制使用。

文本渲染

屏幕上能看到的所有文本內(nèi)容控件,包括 UIWebView,在底層都是通過 CoreText 排版、繪制為 Bitmap 顯示的。常見的文本控件 (UILabel、UITextView 等),其排版和繪制都是在主線程進(jìn)行的,當(dāng)顯示大量文本時(shí),CPU 的壓力會(huì)非常大。對此解決方案只有一個(gè),那就是自定義文本控件,用 TextKit 或最底層的 CoreText 對文本異步繪制。盡管這實(shí)現(xiàn)起來非常麻煩,但其帶來的優(yōu)勢也非常大,CoreText 對象創(chuàng)建好后,能直接獲取文本的寬高等信息,避免了多次計(jì)算(調(diào)整 UILabel 大小時(shí)算一遍、UILabel 繪制時(shí)內(nèi)部再算一遍);CoreText 對象占用內(nèi)存較少,可以緩存下來以備稍后多次渲染。

圖片的解碼

當(dāng)你用 UIImage 或 CGImageSource 的那幾個(gè)方法創(chuàng)建圖片時(shí),圖片數(shù)據(jù)并不會(huì)立刻解碼。圖片設(shè)置到 UIImageView 或者 CALayer.contents 中去,并且 CALayer 被提交到 GPU 前,CGImage 中的數(shù)據(jù)才會(huì)得到解碼。這一步是發(fā)生在主線程的,并且不可避免。如果想要繞開這個(gè)機(jī)制,常見的做法是在后臺(tái)線程先把圖片繪制到 CGBitmapContext 中,然后從 Bitmap 直接創(chuàng)建圖片。目前常見的網(wǎng)絡(luò)圖片庫都自帶這個(gè)功能。

圖像的繪制

圖像的繪制通常是指用那些以 CG 開頭的方法把圖像繪制到畫布中,然后從畫布創(chuàng)建圖片并顯示這樣一個(gè)過程。這個(gè)最常見的地方就是 [UIView drawRect:] 里面了。由于 CoreGraphic 方法通常都是線程安全的,所以圖像的繪制可以很容易的放到后臺(tái)線程進(jìn)行。一個(gè)簡單異步繪制的過程大致如下(實(shí)際情況會(huì)比這個(gè)復(fù)雜得多,但原理基本一致)

- (void)display {
    dispatch_async(backgroundQueue, ^{
        CGContextRef ctx = CGBitmapContextCreate(...);
        // draw in context...
        CGImageRef img = CGBitmapContextCreateImage(ctx);
        CFRelease(ctx);
        dispatch_async(mainQueue, ^{
            layer.contents = img;
        });
    });
}
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