IOS 开发高手课学习笔记（第一部分）

年前购买了三门课程，Android 开发高手课、IOS开发高手课与从0开始学架构，利用工作的空余时间匆匆忙忙的，快6个月了，终于把前两门课程都过了一遍，也把其中一些遗漏的知识补充了，可以开始看第二遍，再也没有刚看第一遍时那种天书的感觉，于是可以边看边实践边做笔记。

Part 1. App 冷启动的优化与监控

App 的启动主要包括三个阶段：

main() 函数执行前（pre-main阶段）
main() 函数执行后（从main函数执行，到设置self.window.rootViewController执行完成）
首屏渲染完成后（从self.window.rootViewController执行完成到didFinishLaunchWithOptions方法作用域结束）

main() 函数执行前

在 main() 函数执行前，系统主要会做下面几件事情：加载可执行文件（App 的.o 文件的集合）；加载动态链接库，进行 rebase 指针调整和 bind 符号绑定；Objc 运行时的初始处理，包括 Objc 相关类的注册、category 注册、selector 唯一性检查等；初始化，包括了执行 +load() 方法、attribute((constructor)) 修饰的函数的调用、创建 C++ 静态全局变量。

相应地，这个阶段对于启动速度优化来说，可以做的事情包括：
1）减少动态库加载。每个库本身都有依赖关系，苹果公司建议使用更少的动态库，并且建议在使用动态库的数量较多时，尽量将多个动态库进行合并。数量上，苹果公司建议最多使用 6 个非系统动态库。减少加载启动后不会去使用的类或者方法。
2）+load() 方法里的内容可以放到首屏渲染完成后再执行，或使用 +initialize() 方法替换掉。因为，在一个 +load() 方法里，进行运行时方法替换操作会带来 4 毫秒的消耗。不要小看这 4 毫秒，积少成多，执行 +load() 方法对启动速度的影响会越来越大。
3）控制 C++ 全局变量的数量。

main() 函数执行后

main() 函数执行后的阶段，指的是从 main() 函数执行开始，到 appDelegate 的 didFinishLaunchingWithOptions 方法里首屏渲染相关方法执行完成。首页的业务代码都是要在这个阶段，也就是首屏渲染前执行的，主要包括了：
首屏初始化所需配置文件的读写操作；
首屏列表大数据的读取；
首屏渲染的大量计算等。
很多时候，开发者会把各种初始化工作都放到这个阶段执行，导致渲染完成滞后。更加优化的开发方式，应该是从功能上梳理出哪些是首屏渲染必要的初始化功能，哪些是 App 启动必要的初始化功能，而哪些是只需要在对应功能开始使用时才需要初始化的。梳理完之后，将这些初始化功能分别放到合适的阶段进行。

首屏渲染完成后

这个阶段用户已经能够看到 App 的首页信息了，所以优化的优先级排在最后。但是，那些会卡住主线程的方法还是需要最优先处理的，不然还是会影响到用户后面的交互操作。

功能级别的启动优化

功能级别的启动优化，就是要从 main() 函数执行后这个阶段下手。优化的思路是： main() 函数开始执行后到首屏渲染完成前只处理首屏相关的业务，其他非首屏业务的初始化、监听注册、配置文件读取等都放到首屏渲染完成后去做。

方法级别的启动优化

在这之后，我们需要进一步做的，是检查首屏渲染完成前主线程上有哪些耗时方法，将没必要的耗时方法滞后或者异步执行。通常情况下，耗时较长的方法主要发生在计算大量数据的情况下，具体的表现就是加载、编辑、存储图片和文件等资源。那么，你觉得是不是只需要优化对资源的操作就可以了呢？当然不是。就像 +load() 方法，一个耗时 4 毫秒，100 个就是 400 毫秒，这种耗时用户也是能明显感知到的。比如，我以前使用的 ReactiveCocoa 框架（这是一个 iOS 上的响应式编程框架），每创建一个信号都有 6 毫秒的耗时。这样，稍不注意各种信号的创建就都被放在了首屏渲染完成前，进而导致 App 的启动速度大幅变慢。类似这样单个方法耗时不多，但是由于堆积导致 App 启动速度大幅变慢的方法数不胜数。所以，你需要一个能够对启动方法耗时进行全面、精确检查的手段。

App 启动速度的监控

第一种方法是，定时抓取主线程上的方法调用堆栈，计算一段时间里各个方法的耗时。Xcode 工具套件里自带的 Time Profiler ，采用的就是这种方式。
第二种方法是，对 objc_msgSend 方法进行 hook 来掌握所有方法的执行耗时。
具体Hook代码参考https://github.com/ming1016/GCDFetchFeed/blob/master/GCDFetchFeed/GCDFetchFeed/Lib/SMLagMonitor/SMCallTraceCore.c

Part 2. Auto Layout自动布局性能

苹果公司后来又提供了 VFL (Visual Format Language) 这种 DSL（Domain Specific Language，中文可翻译为“领域特定语言”）语言来简化 Auto Layout 的写法
本质上，Auto Layout 只是一种最基础的布局思路。在前端出现了 Flexbox 这种高级的响应式布局思路后，苹果公司也紧跟其后，基于 Auto Layout 又封装了一个类似 Flexbox 的 UIStackView，用来提高 iOS 开发响应式布局的易用性

Part 3. 软件架构如何设计

对于 iOS 这种面向对象编程的开发模式来说，我们应该遵循以下五个原则，即 SOLID 原则。
单一功能原则：对象功能要单一，不要在一个对象里添加很多功能。
开闭原则：扩展是开放的，修改是封闭的。
里氏替换原则：子类对象是可以替代基类对象的。
接口隔离原则：接口的用途要单一，不要在一个接口上根据不同入参实现多个功能。
依赖反转原则：方法应该依赖抽象，不要依赖实例。iOS 开发就是高层业务方法依赖于协议。

同时，遵守这五个原则是开发出容易维护和扩展的架构的基础。

组件化是解决项目大、人员多的一种很好的手段，这在任何公司或团队都是没有歧义的。组件间关系协调却没有固定的标准，协调的优劣，成为了衡量架构优劣的一个基本标准。所以在实践中，一般分为了协议式和中间者两种架构设计方案。

协议式架构设计主要采用的是协议式编程的思路：在编译层面使用协议定义规范，实现可在不同地方，从而达到分布管理和维护组件的目的。这种方式也遵循了依赖反转原则，是一种很好的面向对象编程的实践。

另一种常用的架构形式是中间者架构。它采用中间者统一管理的方式，来控制 App 的整个生命周期中组件间的调用关系。同时，iOS 对于组件接口的设计也需要保持一致性，方便中间者统一调用。

casatwy 以前设计了一个 CTMediator 就是按照中间者架构思路设计的。

作者设计的中间件架构模式范例：https://github.com/ming1016/ArchitectureDemo.git

Part 4. IOS 编译相关

链接器：符号是怎么绑定到地址上的？

简单地说，链接器最主要的作用，就是将符号绑定到地址上。
总结来说，LLVM 是编译器工具链技术的一个集合。而其中的 lld 项目，就是内置链接器。编译器会对每个文件进行编译，生成 Mach-O（可执行文件）；链接器会将项目中的多个 Mach-O 文件合并成一个。
dyld 做了这么几件事儿：先执行 Mach-O 文件，根据 Mach-O 文件里 undefined 的符号加载对应的动态库，系统会设置一个共享缓存来解决加载的递归依赖问题；加载后，将 undefined 的符号绑定到动态库里对应的地址上；最后再处理 +load 方法，main 函数返回后运行 static terminator。

实践：dlopen 和 dlsym的使用

App 如何通过注入动态库的方式实现极速编译调试？

Swift Playground
Flutter hot reload
Injection for Xcode(重点)
以插件方式安装（貌似Xcode8以上不支持）
Git clone https://github.com/johnno1962/injectionforxcode.git
Git clone https://github.com/johnno1962/unhide.git 替换上面的unhide
然后构建 InjectionPluginLite/InjectionPlugin.xcodeproj，生成文件为：
~/Library/Application Support/Developer/Shared/Xcode/Plug-ins/InjectionPlugin.xcplugin

个人实践：Xcode12 上不支持插件安装，使用update_xcode_plugins
–unsign，可以安装，但打开Xcode同步代码时就卡死了，可能是我使用的是虚拟机的原因。

gem install update_xcode_plugins
update_xcode_plugins --unsign

Part 5. Clang、Infer 和 OCLint ，我们应该使用谁来做静态分析？

对于 iOS 的静态分析，这三个工具都是基于 Clang 库开发的。其中 Clang 静态分析器和 Xcode 的集成度高，也支持命令行。不过，它们检查的规则少，基本都是只能检查出较大的问题，比如类型转换问题，而对内存泄露问题检查的侧重点则在于可用性。OCLint 检查规则多、定制性强，能够发现很多潜在问题。但缺点也是检查规则太多，反而容易找不到重点；可定制度过高，导致易用性变差。Infer 的效率高，支持增量分析，可小范围分析。可定制性不算最强，属于中等。综合来看，Infer 在准确性、性能效率、规则、扩展性、易用性整体度上的把握是做得最好的，我认为这些是决定静态分析器好不好最重要的几点。所以，我比较推荐的是使用 Infer 来进行代码静态分析。

Infer的安装使用，注意，这是基于pod的使用方式：

安装：Brew install infer
配置：echo “export PATH=”$PATH:pwd/infer/infer/bin"" \ >> ~/.bash_profile &&source ~/.bash_profile
使用：infer – xcodebuild -workspace “ImageSender.xcworkspace” -scheme “ImageSender”

网上搜到的命令为：
infer – xcodebuild -target HelloWorldApp -configuration Debug -sdk iphonesimulator

这种方式编译pod的工程会因为找不到第三方库而失败。

Part 6. 无侵入的埋点方案如何实现？

这章最重要是如何Hook的代码。
运行时方法替换方式进行埋点：

#import "SWHook.h"
#import <objc/runtime.h>@implementation SWHook+ (void)hookClass:(Class)clsObj fromSelector:(SEL)fromSelector toSelector:(SEL)toSelector{Class class = clsObj;Method fromMethod = class_getInstanceMethod(class, fromSelector);Method toMethod = class_getInstanceMethod(class, toSelector);if(class_addMethod(class, fromSelector, method_getImplementation(toMethod),     method_getTypeEncoding(toMethod))){class_replaceMethod(class, toSelector, method_getImplementation(fromMethod), method_getTypeEncoding(fromMethod));} else {method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod);}
}

实践，对UIViewTable的Hook：

#import "UITableView+Logger.h"
#import "SWHook.h"
#import <objc/runtime.h>@implementation UITableView (Logger)+ (void)load{static dispatch_once_t once_token;dispatch_once(&once_token, ^{SEL fromSelector = @selector(setDelegate:);SEL toSelector = @selector(swDelegate:);[SWHook hookClass:self fromSelector:fromSelector toSelector:toSelector];});
}- (void)swDelegate:(id <UITableViewDelegate>) delegate{[self swDelegate:delegate];NSLog(@"swDelegate");static dispatch_once_t once_token;dispatch_once(&once_token, ^{SEL fromSelector = @selector(tableView:didSelectRowAtIndexPath:);SEL toSelector = @selector(sw_tableView:didSelectRowAtIndexPath:);Method fromMethod = class_getInstanceMethod(delegate.class, fromSelector);Method toMethod = class_getInstanceMethod(self.class, toSelector);class_addMethod(delegate.class, toSelector, method_getImplementation(toMethod), method_getTypeEncoding(toMethod));Method hookMethod = class_getInstanceMethod(delegate.class, toSelector);method_exchangeImplementations(fromMethod, hookMethod);});
}-(void)sw_tableView:(UITableView *)tableView didSelectRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath{[self sw_tableView:tableView didSelectRowAtIndexPath:indexPath];NSLog(@"click row=%lu", indexPath.row);
}@end

未完待续，第二部就要涉及各种性能相关了~