iOS启动时间优化：二进制重排的实践

实现思路：

方法打桩，记录启动时调用的方法，
按时间排序，生成order文件。

方法打桩：

编写脚本通过正则表达式，匹配Object-C方法，在每一个方法中都插入记录代码，配合dispatch_once，一次启动即可记录到目标时间点所有执行的方法。
脚本核心代码（python实现）：
下边是oc方法的正则插入记录代码的脚本，还需要考虑oc工程中不少的c方法，Swift也可以如法炮制。

def change(value):
    global current_string
    line = value.group()
    if '\\' in line:
        return line
    temp = line + ' \\'
    if temp in current_string:
        return line
    temp2 = line + '\\'
    if temp2 in current_string:
        return line
    methods_record_code = "    // =========方法打桩 Start =======\n\
    static dispatch_once_t onceTokenRecordMethods;\n\
    dispatch_once(&onceTokenRecordMethods, ^{\n\
        NSMutableArray *array_ccc = [[NSClassFromString(@\"GCTRecordMethods\") performSelector:NSSelectorFromString(@\"new\")] valueForKey:@\"array\"];\n\
        NSDictionary *dictionary_ccc = @{@\"name\":[NSString stringWithFormat:@\"%s\", __FUNCTION__],@\"time\":[NSDate date],@\"sel\":NSStringFromSelector(_cmd)};\n\
        [array_ccc addObject:dictionary_ccc];\n\
    });\n\
    // =========方法打桩 End =======\n"
    return line + '\n' + methods_record_code

current_string  = file_object.read()//读取目标类型文件
re.sub(r"\n(\-|\+)[\s]*([(][\s]*(.*)[\s]*[*]?[\s]*[)])[\s]*[^{;]+[\s]*?{", change,
                                current_string)
current_string  = file_object.write()//正则替换后再写入

如何记录

项目中添加辅助类，实现一个单例，把辅助类放在compile source的第一个，保证程序启动时辅助类在其他类之前加载，启动打桩的标记存入辅助类单例的属性数组中，然后在目标时间点（比如首页的viewDidAppear），取出数组中的数据，按时间排序后生成字符串写入本地txt文件，通过xcode拉出手机中的txt文件即可获得原始数据。

NSArray *array = [[[NSClassFromString(@"GCTRecordMethods") performSelector:NSSelectorFromString(@"new")] valueForKey:@"array"] mutableCopy];
    [array sortedArrayUsingComparator:^NSComparisonResult(NSDictionary *  _Nonnull obj1, NSDictionary * _Nonnull obj2) {
        NSDate *time1 = obj1[@"time"];
        NSDate *time2 = obj2[@"time"];
        return [time1 timeIntervalSinceDate:time2] > 0;
    }];
    NSDateFormatter *dateFmt = [[NSDateFormatter alloc]init];
    dateFmt.dateFormat = @"yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
    NSMutableString *mstring = [[NSMutableString alloc] init];
    for (NSDictionary *dictionary in array) {
        NSString *name = dictionary[@"name"];
        name = [name stringByReplacingOccurrencesOfString:@"_block_invoke" withString:@""];
        [mstring appendString:name];
        [mstring appendString:@"\n"];
    }
    [self writeToTXTFileWithString:mstring fileName:@"iLifeMethod"];

获取到的txt文件示例：

+[AppDelegate(Debug) load]
+[GCTTest1 test]
+[GCTTest2 test]
+[GCTTest3 test]
_instanceMethodDefaultSwizzling
__alias_of_selector
_instanceMethodSwizzling
+[CommandQueue(Auth) load]
+[XXXViewController(Extension) load]

改名xx.order，在xcode中order file配置order文件的相对路径即可。

如何确认：

打开xcode配置项linkmap，配置order文件前和配置order文件后编译生成的linkmap比对即可，贴两张图：

重排前的linkmap文件symbols段

重排后的linkmap文件symbols段，和order文件顺序一致

验证重排效果

Instrument的App Launch测试，筛选主线程，选择virtual memory，下图是未设置order文件的测试结果，[AppDelegate load]方法中三个测试方法导致了三次缺页中断，设置order文件后，再次测试找到[AppDelegate load]的File Backed Page In执行堆栈，三个方法没有了，对就是不见了，说明这三个方法没有再导致缺页中断，这三个测试方法和[AppDelegate load]被加载进同一片4K的内存，[AppDelegate load]方法执行时间减少了523.83us，假设App启动一共执行了3000个方法，二进制重排优化了1000个方法没有导致缺页中断（缺页中断不能避免，只能减少，因为一片4K内存装不下所有的方法），二进制重排总减少启动时长就是523830us=523.830ms=0.523830s，当然这些都是理论值，一般App的总启动时间也不会超过500ms。

测试方法1导致的缺页中断

测试方法2导致的缺页中断

测试方法3导致的缺页中断

废话

项目越大，启动执行方法越多，提升越明显。

后续更新

具体的总体提升数据等待完善后再更新。