CPU 資源消耗原因和解決方案

CPU 資源消耗原因和解決方案

對(duì)象創(chuàng)建

對(duì)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(duì)象代替重量的對(duì)象，可以對(duì)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(duì)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(guò) Storyboard 創(chuàng)建視圖對(duì)象時(shí)，其資源消耗會(huì)比直接通過(guò)代碼創(chuàng)建對(duì)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(duì)象創(chuàng)建的時(shí)間，并把對(duì)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(lái)比較麻煩，并且?guī)?lái)的優(yōu)勢(shì)并不多，但如果有能力做，還是要盡量嘗試一下。如果對(duì)象可以復(fù)用，并且復(fù)用的代價(jià)比釋放、創(chuàng)建新對(duì)象要小，那么這類對(duì)象應(yīng)當(dāng)盡量放到一個(gè)緩存池里復(fù)用。

對(duì)象調(diào)整

對(duì)象的調(diào)整也經(jīng)常是消耗 CPU 資源的地方。這里特別說(shuō)一下 CALayer：CALayer 內(nèi)部并沒(méi)有屬性，當(dāng)調(diào)用屬性方法時(shí)，它內(nèi)部是通過(guò)運(yùn)行時(shí)?resolveInstanceMethod 為對(duì)象臨時(shí)添加一個(gè)方法，并把對(duì)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(lái)的，所以對(duì) 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(duì)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(duì)象銷毀

對(duì)象的銷毀雖然消耗資源不多，但累積起來(lái)也是不容忽視的。通常當(dāng)容器類持有大量對(duì)象時(shí)，其銷毀時(shí)的資源消耗就非常明顯。同樣的，如果對(duì)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(duì)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(duì)象在后臺(tái)線程銷毀了。

NSArray *tmp  =  self.array;
self.array  =  nil;
dispatch_async(queue,  ^{
????[tmp class];
});

?布局計(jì)算

視圖布局的計(jì)算是 App 中最為常見(jiàn)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(duì)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(wèn)題了。

不論通過(guò)何種技術(shù)對(duì)視圖進(jìn)行布局，其最終都會(huì)落到對(duì) UIView.frame/bounds/center 等屬性的調(diào)整上。上面也說(shuō)過(guò)，對(duì)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(duì)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(kāi)發(fā)效率，但是 Autolayout 對(duì)于復(fù)雜視圖來(lái)說(shuō)常常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的性能問(wèn)題。隨著視圖數(shù)量的增長(zhǎng)，Autolayout 帶來(lái)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(jiàn)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(duì)文本顯示沒(méi)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(lái)計(jì)算文本寬高，用 -[NSAttributedString drawWithRect:options:context:] 來(lái)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(duì)象，然后自己計(jì)算了，并且 CoreText 對(duì)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(guò) CoreText 排版、繪制為 Bitmap 顯示的。常見(jiàn)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(duì)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(duì)文本異步繪制。盡管這實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常麻煩，但其帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)也非常大，CoreText 對(duì)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(duì)象占用內(nèi)存較少，可以緩存下來(lái)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(kāi)這個(gè)機(jī)制，常見(jiàn)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(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)圖片庫(kù)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(kāi)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(guò)程。這個(gè)最常見(jiàn)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(jiǎn)單異步繪制的過(guò)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;
????????});
????});
}