iOS App的启动与优化

App的启动流程

App启动分为冷启动和热启动

冷启动：从0开始启动App
热启动：App已经在内存中，但是后台还挂着，再次点击图标启动App。

一般对App启动的优化都是针对冷启动。

App冷启动可分为三个阶段：

dyld：加载镜像、动态库
RunTime方法
main函数初始化

动态库vs静态库

静态库：一堆.o文件的集合（通常是.a后缀），还没有被链接过，缺点是产物体积比较大，优点是链接到App之后体积比较小。

动态库：一个已经链接完全的镜像，优点是产物体积比较小，缺点是链接到App之后体积比较大。

两者最大的区别就是静态库没有被链接过，而动态库被链接过。

一.dyld

dyld是app的动态链接器。主要可以用来装载Mach-O文件（可执行文件、动态库等）

启动APP时，dyld所做的事情有：

加载过程从exec()函数开始，这是一个系统调用。操作系统首先为进程分配一段内存空间。然后执行以下操作：

1.把App的可执行文件加载到内存
2.把dyld加载到内存
3.dyld进行动态链接

具体内容：

1、加载动态库
- Dyld从主执行文件的header获取到需要加载的所依赖动态库列表，然后它需要找到每个 dylib，而应用所依赖的 dylib 文件可能会再依赖其他 dylib，所以所需要加载的是动态库列表一个递归依赖的集合
2、Rebase和Binding
- 1、Rebase（偏移修正）
  任何一个app生成的二进制文件，在二进制文件内部所有的方法、函数调用，都有一个地址，这个地址是在当前二进制文件中的偏移地址。一旦在运行时刻（即运行到内存中），每次系统都会随机分配一个ASLR（Address Space Layout Randomization，地址空间布局随机化）地址值（是一个安全机制，会分配一个随机的数值，插入在二进制文件的开头），例如，二进制文件中有一个 test方法，偏移值是0x0001，而随机分配的ASLR是0x1f00，如果想访问test方法，其内存地址（即真实地址）变为 ASLR+偏移值 = 运行时确定的内存地址（即0x1f00+0x0001 = 0x1f01）
- 2、Binding（绑定）
  例如NSLog方法，在编译时期生成的mach-o文件中，会创建一个符号！NSLog（目前指向一个随机的地址），然后在运行时（从磁盘加载到内存中，是一个镜像文件），会将真正的地址给符号（即在内存中将地址与符号进行绑定，是dyld做的，也称为动态库符号绑定），一句话概括：绑定就是给符号赋值的过程

二.RunTime阶段

dyld阶段结束之后就进入RunTime阶段，这个阶段主要进行如下内容：

1、Objc setup

1、注册Objc类 (class registration)
2、把category的定义插入方法列表 (category registration)
3、保证每一个selector唯一 (selector uniquing)

2、Initializers

1、Objc的+load()函数
2、C++的构造函数属性函数
3、非基本类型的C++静态全局变量的创建(通常是类或结构体)

三.main()函数初始化

App的启动由dyld主导，把可执行文件加载到内存，并且加载所有依赖的动态库，并由RunTime负责加载成objc定义的结构，所有初始化工作结束后，dyld就会调用mainn函数接下来就是UIApplicationMain函数，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

这个里面往往是最占用启动时间的地方，同时也是我们最为可控的地方。

• 进入 main() 函数，启动应用。

• 执行 UIApplicationMain() 函数，创建 UIApplication 对象并设置 AppDelegate。

• 加载应用的主 UI，包括 storyboard 或 xib 文件，以及 AppDelegate 的各种生命周期方法，如 application:didFinishLaunchingWithOptions:。

四.首屏渲染阶段

初始化rootViewController，加载和渲染界面

渲染完成后，用户将看到应用的首屏。

App冷启动流程总结：

1. dyld 加载阶段：

• 动态链接器 dyld 负责加载应用的可执行文件及其依赖的动态库。此时，系统将会做如下工作：

• 查找应用的可执行文件和动态库

• 将它们加载到内存中

• 进行符号解析和绑定

• 执行初始化函数（如 +load 方法和静态构造函数）

2. runtime 初始化阶段：

• ObjC 运行时对类和分类进行注册。

• 执行各类 +load 方法，这个阶段还会进行一些 Swift 类的初始化。

3. main() 函数执行阶段：

• 进入 main() 函数，启动应用。

• 执行 UIApplicationMain() 函数，创建 UIApplication 对象并设置 AppDelegate。

• 加载应用的主 UI，包括 storyboard 或 xib 文件，以及 AppDelegate 的各种生命周期方法，如 application:didFinishLaunchingWithOptions:。

4. 首屏渲染阶段：

• 初始化 rootViewController，加载和渲染界面。

• 渲染完成后，用户将看到应用的首屏。

+load与+initialize

1、+load

（1）+load方法是一定会在runtime中被调用的。只要类被添加到runtime中了，就会调用+load方法，因此+load方法总是在main函数之前调用。

（2）+load方法不会覆盖。也就是说，如果子类实现了+load方法，那么会先调用父类的+load方法（无需手动调用super），然后又去执行子类的+load方法。

（3）+load方法只会调用一次。

（4）+load方法执行顺序是：类 -> 子类 ->分类。而不同分类之间的执行顺序不一定，依据在Compile Sources中出现的顺序（先编译，则先调用，列表中在下方的为“先”）。

（5）+load方法是函数指针调用，即遍历类中的方法列表，直接根据函数地址调用。如果子类没有实现+load方法，子类也不会自动调用父类的+load方法。

2、+initialize

（1）+initialize方法是在类或它的子类收到第一条消息之前被调用的，这里所指的消息包括实例方法和类方法的调用。因此+initialize方法总是在main函数之后调用。

（2）+initialize方法只会调用一次。

（3）+initialize方法实际上是一种惰性调用，如果一个类一直没被用到，那它的+initialize方法也不会被调用，这一点有利于节约资源。

（4）+initialize方法会覆盖。如果子类实现了+initialize方法，就不会执行父类的了，直接执行子类本身的。如果分类实现了+initialize方法，也不会再执行主类的。

（5）+initialize方法的执行覆盖顺序是：分类 -> 子类 ->类。且只会有一个+initialize方法被执行。

（6）+initialize方法是发送消息（objc_msgSend()），如果子类没有实现+initialize方法，也会自动调用其父类的+initialize方法。

3、两者的异同

（1）相同点

load和initialize会被自动调用，不能手动调用它们。
子类实现了load和initialize的话，会隐式调用父类的load和initialize方法。
load和initialize方法内部使用了锁，因此它们是线程安全的。

（2）不同点

调用顺序不同，以main函数为分界，+load方法在main函数之前执行，+initialize在main函数之后执行。（存疑）
子类中没有实现+load方法的话，子类不会调用父类的+load方法；而子类如果没有实现+initialize方法的话，也会自动调用父类的+initialize方法。
+load方法是在类被装在进来的时候就会调用，+initialize在第一次给某个类发送消息时调用（比如实例化一个对象），并且只会调用一次，是懒加载模式，如果这个类一直没有使用，就不回调用到+initialize方法。