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iOS之性能优化·内置图片瘦身

x33g5p2x  于2022-03-08 转载在 其他  
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一、iOS 内置资源的集中方式

① 将图片存放在 bundle

  • 将图片存放在 bundle,是一种很常见的方式,项目中各类文件分类放在各个 bundle 下,项目既整洁又能达到隔离资源的目的。采用 bundle 的加载方式为 [UIImage imageNamed:“xx.bundle/xx.png”]。
  • 将图片存放在 bundle 有比较明显的缺点:
    • iOS 系统不会对其进行压缩存储,造成了应用体积的增大;
    • 使用 bundle 存储图片放弃了 APP thinning。明显的表现是 2 倍屏手机和 3 倍屏手机下载的应用包大小一样。如果能够实现 APP thinning,那么往往 2 倍屏幕的手机包大小会小于 3 倍屏手机的,起到差异性优化的目的。
  • 在调研过程中发现,应用的体积与图片资源的数量密切相关。换句话说,iPhone 的 rom 存在 4K 对齐的情况,一张 498B 大小的图片在应用包中也要占据 4KB 大小。因此项目中每添加一张图片就至少增大了 4KB。
  • 下面来证实:首先创建空应用,其大小在 iPhone7 上为 131KB ,引入一张 3KB 的图片前后对比如下:

  • 以上未经过 App Store 上线认证,仅仅通过本地真机运行测试,仅供参考。

② 使用 .ttf 字体文件替代图标

  • 使用字体文件替代图片也是一种比较常见的资源内置方式,很多应用都使用过这种方案,如淘宝、爱奇艺等知名应用。
  • 使用字体文件的好处是显而易见的,如果 App 中某个图片比较大,那么为了保证清晰度,UI 可能会提供比较大的图标。使用字体文件会避免这个问题,而且不必导入 @2x 和 @3x 图片,一套字体文件就能保证 UI 的清晰度。
  • 字体文件使用起来比较简单,但是使用方法与 png 图片的使用方法有很大的不同,因为字体文件实际所展示的图标都是 UTF8 编码转来的字符串。因此当需要展示一个图标的时候不再是使用 UIImageView,而是 UILabel。
UILabel *iconLabel = [[UILabel alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 50, 50)];
iconLabel.font = [UIFont fontWithName:@"icomoon" size:50];
iconLabel.text = [NSString stringWithUTF8String:"\ue902"];
  • 由于使用了字体来替代图片,所以可以通过设置字体的颜色来改变图标的颜色。之前经常会遇到一个场景,如两个一模一样的图标但是由于颜色不同,UI 就需要提供两套图片,每套图片中包含 @2x 和 @3x 图片。如果采用了字体替代简单的图标,那么 UI 只需要提供一套字体即可,并且拉伸后也不会失真。
  • 优点:
    • 可以降低应用图片内置资源的体积;
    • 可以随意缩放和修改颜色。
  • 缺点:
    • 图标的查找和替换比较麻烦,不如直接使用图片那样简单;
    • 有些情况无法替换之前存在的图片,只能起到缩小增量的目的,无法减小全量;
    • 任何一种需要大刀阔斧改革的优化都是一种不明智的行为。

③ 图片存在 Assets.xcassets

  • 使用 Assets.xcassets 是苹果推荐的一种方式。
  • Assets.xcassets 是 iOS7 推出的一种图片资源管理工具,将图片内置到Assets.xcassets 下系统会对图片资源进行压缩,并且支持 APP thinning。

二、优化

  • 项目优化不能脱离场景,很多很好的方案由于场景的限制并不能起到优化的作用。为了达到跨团队快速开发的目的,项目很早就利用 cocoapods 实现组件化。项目中存在多个业务 pod,每个 pod 都有各自的团队维护,各个团队的代码彼此不开放,各个 pod 最终会被编译为 .a 的形式。
  • 与 .a 相对应的是 .framework,它们之间有一个重要的区别就是资源的问题。.framework 中可以存放资源,但 .a 不可以,因此生成 .a 的 pod 下的资源会被转移到 main bundle 下,这为资源冲突造成了隐患。采用的 bundle 管理资源大大降低了资源冲突的可能性,因为 bundle 名很少会重复。
  • 优化的前提之一也是不破坏这种组件化开发的模式,换句话说也就是各个业务线不产生资源耦合、业务线的 RD 不必担心彼此资源的冲突、业务 Pod 下的资源文件彼此隔离。
  • 先要抛出两个问题:
    • cocoapods 是否支持使用 Assets.xcassets;
    • 各个 pod 维护自己的 Assets.xcassets 会不会造成资源冲突。
  • 为了弄清楚上面两个问题,先要看下 podspec 的几个重要参数,如下所示:

  • 说明:
    • s.source_files:源文件路径;
    • s.public_header_files:表明了哪些路径下的文件可以在 framework 外被引用;
    • s.resources:资源文件路径及文件类型;
    • s.resource_bundles:资源文件路径及类型,同时资源文件会被打成 bundle(推荐使用)。
  • 实验发现各个 pod 下都可以创建自己的 xcassets,因此问题一确定。
  • 如果在各个业务 pod 下都创建 .xcassets 文件内置图片,那么 cocoapods 的脚本会在编译时将各个目录下的 xcassets 文件内容提取出来,合并到一个 xcassets 中并生成一个 .car 文件。这样的话如果资源文件重名,那么很可能其中某一个文件会被覆盖替换,因此主要是要解决问题二。
  • 查看 podspec 的写法发现 s.resource_bundles 貌似是我们所需要的法宝:

  • 最终打包结果很理想,确实能够生成 Demo.bundle,并且 bundle 下存在 Assets.car:

  • 运行发现通过 [UIImage imageNamed:@“Demo.bundle/1”];加载不出来图片,必须使用 [UIImage imageNamed:@“1” inBundle:bundle compatibleWithTraitCollection:nil]; 才能加载出来,也就是说如果 Assets.car 不在 main bundle 下,那么加载图片需要指定 bundle。
  • 既然需要指定 bundle 加载图片,那么如何获取这个 bundle 呢?换句话说如何才能低成本的将项目中的图片放到特定 bundle 下的 Assets.car 文件中呢?对此,我们提出了一个解决方案:
    • 在 pod 下新建一个空文件夹。找出该 pod 存放图片的所有 bundle,在新建文件夹下创建与 bundle 数量相等的 Asset;
    • 修改 podspec 文件,设置 resource_bundles 将 Asset 指定为资源,并指定 bundle 名称,如 A.bundle,其对应的 Asset 最终资源 bundle 为 A_Asset.bundle;
    • 新增方法 imageWithName:,从符合 xx.bundle/yy.png 特征的参数中获取 bundle 名和图片名 xx_Asset.bundle 和 yy.png,获取图片并返回;
    • 查找并全部替换 imageNamed: 和 imageWithContentOfFile: 为 imageWithName:。
  • 只要能拿到原来代码中 imageNamed: 的参数就能知道现在图片存在哪个 bundle 下,这样就能通过 imageNamed:inBundle: 获取到图片,其思路如下图所示:

  • 看到这里已经应该能预见这种优化的成本,加载图片都需要指定 bundle 也就意味着成千上万处的 API 需要修改。探讨到这里的时候首先想到的是脚本,但是这个方案很快就被否定了,因为项目中存在大量的 Xib,Xib 中设置图片无法通过脚本替换 API。
  • 为了解决 Xib 设置图片的问题,我们首先想到了 AOP。通过 hook Xib 加载图片的方法将方法偷偷替换为 imageNamed:inBundle:,但是很遗憾 hook 了 UIImage 所有加载图片的方法,没有一个方法能拿到 Xib 上所设置的图片名,也就意味着无法得知优化后的图片在哪个 bundle 下,也就不知道图片该如何加载。虽然有坎坷,但是我们始终坚信 Xib 一定是通过某些方法将图片加载出来的,一定能拿到这个过程。为了验证这个问题,首先定义一个 UIImageView 的子类,并将Xib 上的 UIImageView 指定为这个子类,大家都知道通过 Xib 加载的视图都一定会执行 initWithCoder: 方法:

  • 发现在执行 [super initWithCoder:aDecoder] 之前通过 lldb 查看 self.image 是 nil。当执行完这行代码后 self.image 就有值了,因此推断图片的信息(图片名称、路径等信息)都在 aDecoder 中。在网上搜索了一些资料后发现 aDecoder 有一些固定的 key,可以通过这些固定的 key 得到一部分信息。如:

2021-10-18 15:38:51.704002+0000
WBAsset [4072:676647] <UIImage: 0x17008dde0> {
15}
2021-10-18 15:38:51.784716+0800
WBAsset [4072:676647] (null)
  • 很显然通过 UIImage 这个 key 能拿到图片,但是很遗憾经过多次尝试没能找到图片的路径信息。因此这个问题的关键是怎么找到合适的 key,为了解决这个问题,最好是能拿到 aDecoder 的解码过程。因此 hook aDecoder 的解码方法 decodeObjectForKey:是个不错的选择。如果能拿到 xib 上设置的图片名称,那么就可以根据图片名称获取到正确的图片路径。经过断点查看 aDecoder 是 UINibDecoder(私有类)类型:

- (id)swizzle_decodeObjectForKey:(NSString *)key {
    Method originalMethod = class_getInstanceMethod([HookTool class], @selector(swizzle_decodeObjectForKey:));
    IMP function = method_getImplementation(originalMethod);
    id (*functionPoint)(id, SEL, id) = (id (*)(id, SEL, id)) function;
    id value = functionPoint(self, _cmd, key);
    
    return value;
}
  • 打印系统 decode 的所有 key 后发现有个 key 为 UIResourceName,value 为图片的名称,也就是说能得到 Xib 上设置的图片名称。但是这个图片的名称怎么传递给这个 Xib 对应的 UIImageView 对象呢?换句话说我们怎么把图片传给这个 Xib 对应的 view 呢?为了将图片名称传给 UIImageView,需要给 aDecoder 添加一个 block 的关联引用:

  • 在 hook 到的 decodeObjectForKey: 方法中将图片名称回传给 initWithDecoder: 方法:

  • 这里需要注意的是一点是:Xib 默认设置图片是在 rentun value 之后,也就是说如果回调过早有可能图片被替换为 nil。因此需要 dispatch_after 一下,等 return 之后再回调图片名称并设置图片。受此启发,我们也可以 hook UIImage 的imageNamed: 方法,根据参数的规则到 xxxCopy.bundle 下获取图片,并返回图片。这就意味着放弃通过脚本修改 API,减少了代码的改动。
  • 看到这里似乎是没有什么问题,但是忽略了一个很严重的问题 aDecoder 对象和 UIImageView 类型的对象是一一对应的吗?一个 imageView 它的 aDecoder 是它唯一拥有的吗?带着这个问题,先来看下打印信息:

  • 重复生成对象并打印后发现 aDecoder 的地址都相同,也就是说存在一个 aDecoder 对应多个 UIImageView 的现象。因此异步方案不适用,需要同步进行设置图片,因此全局变量最为合适。其实这一点很容易理解,aDecoder 是与 XIB 对应的,Xib 是不变的所以 aDecoder 是不变的。因此异步回调的方案不适用,需要同步进行设置图片,在这种情况(主线程串行执行)下跨类传值全局变量最为合适。
- (id)swizzle_decodeObjectForKey:(NSString *)key {
    Method originalMethod = class_getInstanceMethod([HookTool class], @selector(swizzle_decodeObjectForKey:));
    IMP function = method_getImplementation(originalMethod);
    id (*functionPoint)(id, SEL, id) = (id (*)(id, SEL, id)) function;
    id value = functionPoint(self, _cmd, key);

    NSString* propKey = @"emaNecruoseRIU";
    // 反转字符串
    propKey = [XUtil stringByReversed:propKey];

    if ([key isEqualToString:propKey]) {
        if (normal_imageName) {
            select_imageName = value;
        }
        else {
            normal_imageName = value;
        }
    }
    
    return value;
}
  • hook UIImageView 的 initWithCoder:
- (id)swizzle_imageView_initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
    // 执行顺序:initWithCoder -》DecoderWithKey -》setImage:,所以每次给 imageView 设置图片时,需要将之前的置空。
    // tabbarItem 的图片设置不会执行 initWithCoder,如果不置空,会导致 imageView 设置成和 tabbarItem 一样的图片。
    normal_imageName = nil;
    select_imageName = nil;

    UIImageView * instance = (UIImageView *)[self swizzle_imageView_initWithCoder:aDecoder];

    if (normal_imageName && [normal_imageName isKindOfClass:[NSString class]] && normal_imageName.length > 0) {
        
        UIImage * normalImage = [HookTool imageAfterSearch:normal_imageName];
        // 赋值
        if (normalImage) {
            instance.image = normalImage;
        }
        normal_imageName = nil;
        select_imageName = nil;
    }
    
    return instance;
}
  • 上面两段代码仅仅介绍思路,同理 hook 项目中 UIImage 所用到的加载图片的 API 即可加载图片。如果将所有的 hook 方法放到一个类中,那么只要将这个类拖入到项目中,并将项目中所有的 bundle 下的图片都放到对应的 Assets.xcassets 文件下那么无需修改一行代码即可将所有的图片迁移到 Assets.xcassets 下,达到应用瘦身的目的。
  • 但是项目中 hook 如此重要的 API,那么肯定增加了项目维护的难度,这也引发了对项目中 AOP 场景的思考,项目中到底 hook 了多少 API?为此特地赶制了一个基于 fishhook 的一个 hook 打印工具,检测和统计项目中的 AOP 情况,但是缺点是必须调整编译顺序保证工具类最先被 load:
    • hook method_exchangeImplementations 方法:

    • 检测方法(字典写入时不要忘了加锁):

  • 这种方式不能区分 image 和 backgroundImage、normal 和 Selected。目前根据观察顺序应该是:
UIResourceName : normal - image(前景图)
UIResourceName : normal - backgroundImage(背景图)
UIResourceName : selected - image(前景图)
UIResourceName : selected - backgroundImage(背景图)

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