iOS和macOS性能優(yōu)化：Cocoa、Cocoa Touch、Objective-C和Swift

1 CPU：原理 ...................................................................................................................... 1

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子 ......................................................................................................................... 2

（微）基準(zhǔn)的危險(xiǎn) ............................................................................................................. 3

更多整數(shù)求和的方式 ....................................................................................................... 4

Swift.................................................................................................................................. 5

其他語(yǔ)言 ........................................................................................................................... 7

混編的力量 ................................................................................................................................ 9

趨勢(shì) .......................................................................................................................................... 10

操作成本 .................................................................................................................................. 12

復(fù)雜度計(jì)算 ............................................................................................................................... 14

總結(jié) .......................................................................................................................................... 16

2 CPU：測(cè)量和工具 ......................................................................................................... 17

命令行工具 ............................................................................................................................... 18

top ................................................................................................................................. 18

time ............................................................................................................................... 19

sample ........................................................................................................................... 19

Xcode 測(cè)量工具 ........................................................................................................................ 22

Instruments................................................................................................................................ 23

設(shè)置和數(shù)據(jù)收集 ............................................................................................................. 24

性能分析選項(xiàng) ................................................................................................................. 25

基本分析 ......................................................................................................................... 27

源代碼 ............................................................................................................................. 29

數(shù)據(jù)挖掘I：Focus ......................................................................................................... 31

數(shù)據(jù)挖掘II：Pruning ..................................................................................................... 34

內(nèi)部測(cè)量 .................................................................................................................................. 35

測(cè)試 ................................................................................................................................ 36

dtrace（dynamic tracing，動(dòng)態(tài)跟蹤） .................................................................................... 37

職責(zé)之外的優(yōu)化 ....................................................................................................................... 38

總結(jié) .......................................................................................................................................... 39

3 CPU：陷阱和優(yōu)化技巧 .................................................................................................. 41

數(shù)據(jù)表示 .................................................................................................................................. 41

基本類型 ......................................................................................................................... 42

字符串 ............................................................................................................................. 45

對(duì)象 .......................................................................................................................................... 47

存取器 ............................................................................................................................. 48

公共訪問（Public Access） ........................................................................................... 51

對(duì)象創(chuàng)建和緩存 ............................................................................................................. 52

可變性和緩存 ................................................................................................................. 53

惰性求值 ......................................................................................................................... 55

緩存注意事項(xiàng) ................................................................................................................. 55

陷阱：通用（中級(jí)）表示 ............................................................................................. 57

數(shù)組和批處理 ................................................................................................................. 58

字典 ................................................................................................................................ 60

消息傳遞 .................................................................................................................................. 63

IMP 緩存 ......................................................................................................................... 65

轉(zhuǎn)發(fā) ................................................................................................................................ 67

均勻性和優(yōu)化 ................................................................................................................. 69

方法 .......................................................................................................................................... 70

陷阱：CoreFoundation ................................................................................................... 70

多核 .......................................................................................................................................... 71

線程（Thread） .............................................................................................................. 72

工作隊(duì)列 ......................................................................................................................... 73

有節(jié)制地優(yōu)化 ........................................................................................................................... 74

4 CPU 實(shí)戰(zhàn)：XML 解析 ................................................................................................... 77

HTML 掃描器 ........................................................................................................................... 78

將回調(diào)映射為消息.................................................................................................................... 81

對(duì)象 .......................................................................................................................................... 83

對(duì)象的高效性能 ....................................................................................................................... 85

性能評(píng)估 .................................................................................................................................. 88

調(diào)整 .......................................................................................................................................... 91

優(yōu)化整個(gè)組件：MAX .............................................................................................................. 92

MAX 實(shí)現(xiàn) ................................................................................................................................ 94

總結(jié) .......................................................................................................................................... 95

5 內(nèi)存：原理 .................................................................................................................... 97

內(nèi)存層次結(jié)構(gòu) ........................................................................................................................... 97

Mach 虛擬內(nèi)存 ....................................................................................................................... 103

堆和棧 .................................................................................................................................... 104

棧分配 ........................................................................................................................... 106

使用malloc()進(jìn)行堆分配 ....................................................................................... 108

資源管理 ................................................................................................................................ 111

垃圾回收 ....................................................................................................................... 111

Foundation 對(duì)象所有權(quán) ................................................................................................ 112

跟蹤垃圾回收 ............................................................................................................... 113

自動(dòng)引用計(jì)數(shù)（Automatic Reference Counting） ...................................................... 114

過程式資源回收 ........................................................................................................... 115

總結(jié) ........................................................................................................................................ 115

6 內(nèi)存：測(cè)量與工具 ....................................................................................................... 117

Xcode 計(jì)量表 .......................................................................................................................... 117

命令行工具 ............................................................................................................................. 118

top ............................................................................................................................... 118

heap .............................................................................................................................. 120

leaks 及malloc_debug ......................................................................................... 122

代碼內(nèi)進(jìn)行內(nèi)存測(cè)量 .............................................................................................................. 123

內(nèi)存監(jiān)測(cè)工具 ......................................................................................................................... 124

Leaks .............................................................................................................................. 124

Allocations ..................................................................................................................... 125

VM Tracker .................................................................................................................... 132

計(jì)數(shù)器與性能監(jiān)測(cè)事件 ............................................................................................... 133

總結(jié) ........................................................................................................................................ 134

7 內(nèi)存：陷阱和優(yōu)化技巧 ................................................................................................ 137

引用計(jì)數(shù) ................................................................................................................................ 137

避免內(nèi)存泄漏 ............................................................................................................... 139

Foundation 對(duì)象和基本類型對(duì)比 .......................................................................................... 141

更小的結(jié)構(gòu) ............................................................................................................................. 143

千禧危機(jī) ....................................................................................................................... 145

壓縮 ............................................................................................................................... 145

可清除內(nèi)存 ................................................................................................................... 146

內(nèi)存與并發(fā) ............................................................................................................................. 146

架構(gòu)注意事項(xiàng) ......................................................................................................................... 147

臨時(shí)分配與對(duì)象緩存 .............................................................................................................. 152

NSCache 與libcache ............................................................................................................... 153

內(nèi)存映射文件 ......................................................................................................................... 154

madvise ................................................................................................................................ 157

iOS 注意事項(xiàng) .......................................................................................................................... 158

ARC 優(yōu)化 ............................................................................................................................... 158

總結(jié) ........................................................................................................................................ 161

8 內(nèi)存管理實(shí)戰(zhàn)：FilterStream 架構(gòu) ............................................................................... 163

UNIX 管道及過濾器 ............................................................................................................... 163

面向?qū)ο蟮倪^濾器.................................................................................................................. 165

DescriptionStream .................................................................................................................... 166

消除description 中的無限遞歸 ........................................................................... 170

數(shù)據(jù)流層次結(jié)構(gòu) ..................................................................................................................... 172

總結(jié) ........................................................................................................................................ 173

9 Swift ............................................................................................................................ 175

Apple 所聲稱的Swift 性能 .................................................................................................... 175

語(yǔ)言特性 ....................................................................................................................... 177

基準(zhǔn)代碼 ....................................................................................................................... 179

Swift 性能評(píng)估 ........................................................................................................................ 180

基本性能特征 ............................................................................................................... 180

集合 ............................................................................................................................... 181

更進(jìn)一步 ................................................................................................................................ 190

Nginx HTTP 解析器 ..................................................................................................... 190

Freddy JSON 解析器 .................................................................................................... 191

圖片處理 ....................................................................................................................... 191

觀察 ............................................................................................................................... 192

編譯時(shí)間 ................................................................................................................................ 193

類型推斷 ....................................................................................................................... 193

泛型特化 ....................................................................................................................... 195

全模塊優(yōu)化 ................................................................................................................... 197

控制編譯時(shí)間 ............................................................................................................... 197

面向優(yōu)化器編程 ..................................................................................................................... 198

一個(gè)足夠智能的編譯器 .......................................................................................................... 199

優(yōu)化編譯器之死 ........................................................................................................... 201

實(shí)用建議 ....................................................................................................................... 203

備用方案 ....................................................................................................................... 204

總結(jié) ........................................................................................................................................ 207

10 I/O：原理 .................................................................................................................. 209

硬件 ........................................................................................................................................ 209

硬盤驅(qū)動(dòng)器 ................................................................................................................... 209

固態(tài)硬盤 ....................................................................................................................... 211

網(wǎng)絡(luò) ............................................................................................................................... 212

操作系統(tǒng) ................................................................................................................................ 212

抽象概念：字節(jié)流 ....................................................................................................... 212

文件I/O ......................................................................................................................... 214

網(wǎng)絡(luò)棧 ........................................................................................................................... 218

總結(jié) ........................................................................................................................................ 218

11 I/O：測(cè)量與工具 ........................................................................................................ 221

負(fù)形空間：top 與time ....................................................................................................... 222

信息概覽：iostat 和netstat......................................................................................... 223

Instruments.............................................................................................................................. 224

詳細(xì)追蹤：fs_usage .......................................................................................................... 228

總結(jié) ........................................................................................................................................ 231

12 I/O：陷阱和優(yōu)化技巧 ................................................................................................ 233

將字節(jié)封裝為NSData ............................................................................................................ 233

內(nèi)存映射異常 ............................................................................................................... 235

如何分塊 ....................................................................................................................... 237

UNIXy I/O ............................................................................................................................... 238

網(wǎng)絡(luò)I/O .................................................................................................................................. 240

堆疊傳輸 ....................................................................................................................... 241

限制請(qǐng)求 ....................................................................................................................... 243

數(shù)據(jù)處理 ....................................................................................................................... 244

異步I/O ......................................................................................................................... 245

HTTP 服務(wù) .................................................................................................................... 246

序列化 .................................................................................................................................... 250

內(nèi)存轉(zhuǎn)儲(chǔ) ....................................................................................................................... 251

一個(gè)簡(jiǎn)單的XML 格式 ................................................................................................. 252

屬性列表 ....................................................................................................................... 254

歸檔 ............................................................................................................................... 256

序列化總結(jié) ................................................................................................................... 258

CoreData ................................................................................................................................. 260

批量創(chuàng)建和更新 ........................................................................................................... 261

Fetch 和Fault 技術(shù) ....................................................................................................... 263

對(duì)象交互 ....................................................................................................................... 266

子集 ............................................................................................................................... 266

分析 ............................................................................................................................... 267

SQLite ..................................................................................................................................... 267

關(guān)系型和其他非數(shù)據(jù)庫(kù) ............................................................................................... 269

事件發(fā)布 ................................................................................................................................ 270

混合形式 ....................................................................................................................... 271

隔離存儲(chǔ) ................................................................................................................................ 272

總結(jié) ........................................................................................................................................ 272

13 I/O：實(shí)戰(zhàn) .................................................................................................................. 273

iPhone 游戲字典 ..................................................................................................................... 273

有趣的屬性列表 ..................................................................................................................... 277

二進(jìn)制屬性列表讀取器 ............................................................................................... 278

懶加載 ........................................................................................................................... 282

避免中間代碼 ............................................................................................................... 284

逗號(hào)分隔值 ............................................................................................................................. 287

公共交通調(diào)度數(shù)據(jù).................................................................................................................. 289

站點(diǎn)信息 ....................................................................................................................... 290

站點(diǎn)?？繒r(shí)間檢索 ....................................................................................................... 291

站點(diǎn)停靠時(shí)間導(dǎo)入 ....................................................................................................... 292

更快的CSV 解析 .................................................................................................................... 294

對(duì)象分配 ....................................................................................................................... 294

Push 與Pull 的比較 ...................................................................................................... 296

感興趣的鍵 ................................................................................................................... 296

并行 ............................................................................................................................... 296

總結(jié) ........................................................................................................................................ 299

14 圖像和UI：原理 ........................................................................................................ 301

響應(yīng)能力 ................................................................................................................................ 301

軟件和API .............................................................................................................................. 302

Quartz 和PostScript 圖像模型 ............................................................................................... 305

OpenGL .................................................................................................................................. 307

Metal ....................................................................................................................................... 307

圖形硬件加速 ......................................................................................................................... 307

從Quartz 到Core Animation .................................................................................................. 311

總結(jié) ........................................................................................................................................ 314

15 圖像和UI：測(cè)量和工具 ............................................................................................. 315

CPU 分析儀 ............................................................................................................................. 315

Quartz 調(diào)試 .............................................................................................................................. 317

Core Animation 工具 ................................................