iOS App冷启动优化：二进制重排

news2025/2/27 21:04:52

原理

二进制文件中方法的加载顺序，取决于方法在代码文件中的书写顺序，而不是调用顺序。应用程序启动时会调用到的方法是有限的，但可能分散在很多个。由于内存是分页管理的，要加载就要整页加载。这就导致很多完全还用不到的方法，会在应用启动时就会被加载到内存，这需要开辟大量内存页，进而增加大量启动耗时。

如果将BeforeMain阶段用到的方法都找出来出来，让他们在同一或相近的内存页中顺序提前加载，就可以大大减少应用启动时缺页异常出现的概率。

技术要点

（1）枚举出应用启动时会调用到的方法，将其保存到.order文件中

可行的方案是Clang插桩：

首先，我们在项目的Build Settings中搜索并设置 Other C Flags/ Other C++ Flags 为 -fsanitize-coverage=func,trace-pc-guard。如果有swift代码，需要设置 Other Swift Flags 设置为 **** -sanitize-coverage=func -sanitize=undefined，这样应用启动时所有方法都的边缘都被插入了__sanitizer_cov_trace_pc_guard(...)方法的调用。

然后，我们只需要实现__sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start, uint32_t *stop)方法，然后使用dladdr()方法，就可以将被调用的方法信息枚举出来，然后将其写入.order文件中即可。

//原子队列
static  OSQueueHead symbolList = OS_ATOMIC_QUEUE_INIT;
//定义符号结构体
typedef struct {
    void *pc;
    void *next;
}SYNode;

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    [self genrateOrderFile];
}
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start, uint32_t *stop) {
  static uint64_t N;  // Counter for the guards.
  if (start == stop || *start) return;  // Initialize only once.
  printf("INIT: %p %p\n", start, stop);
  for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
    *x = ++N;  // Guards should start from 1.
}
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
    void *PC = __builtin_return_address(0);
    SYNode *node = malloc(sizeof(SYNode));
    *node = (SYNode){PC,NULL};
    //写入队列
    OSAtomicEnqueue(&symbolList, node, offsetof(SYNode, next));
}
// 解析队列并生成.order文件
- (void) genrateOrderFile{
    NSMutableArray <NSString *> * symbolNames = [NSMutableArray array];
    while (YES) {
        SYNode * node = OSAtomicDequeue(&symbolList, offsetof(SYNode, next));
        if (node == NULL) {
            break;
        }
        Dl_info info;
        dladdr(node->pc, &info);
        NSString * name = @(info.dli_sname);
        BOOL  isObjc = [name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["];
        NSString * symbolName = isObjc ? name: [@"_" stringByAppendingString:name];
        [symbolNames addObject:symbolName];
    }
    //取反
    NSEnumerator * enumerator = [symbolNames reverseObjectEnumerator];
    //去重
    NSMutableArray<NSString *> *funcs = [NSMutableArray arrayWithCapacity:symbolNames.count];
    NSString * name;
    while (name = [enumerator nextObject]) {
        if (![funcs containsObject:name]) {
            [funcs addObject:name];
        }
    }
    [funcs removeObject:[NSString stringWithFormat:@"%s",__FUNCTION__]];
    
    //写入.order文件
    NSString * funcStr = [funcs  componentsJoinedByString:@"\n"];
    NSString * filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"demo.order"];
    NSData * fileContents = [funcStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:filePath contents:fileContents attributes:nil];
    NSLog(@"%@",funcStr);
}
@end

（2）设置应用在链接时，根据.order文件顺序加载其中的符号

只需在项目的Build Settings中搜索“Order File”，配置.order文件即可