iOS版微信安装包“减肥”实战记录

只是路过 · 8 年前

前言

微信经过多次版本迭代，产生不少冗余代码和无用资源。之前微信也没有很好的手段知道哪个模块增量多少。另外去年10月微信开始做ARC支持，目的是为了减少野指针带来的Crash，但代价是可执行文件增大20%左右。而苹果规定今年6月提交给Appstore的应用必须支持64位，32位和64位两个架构的存在使得可执行文件增加了一倍多。安装包大小优化迫在眉睫。

Appstore安装包是由资源和可执行文件两部分组成，安装包瘦身也是从这两部分进行。（您也可以查看本文的iOS姊妹篇：《移动端IM实践：Android版微信界面卡顿监测方案》）

第一弹：引用资源“减肥”

资源瘦身主要是去掉无用资源和压缩资源，资源包括图片、音视频文件、配置文件以及多语言wording。无用资源是指资源在工程文件里，但没有被代码引用。检查方法是，用资源关键字（通常是文件名，图片资源需要去掉@2x @3x），搜索代码，搜不到就是没有被引用。当然，有些资源在使用过程中是拼接而成的（如loading_xxx.png），需要手工过滤。

资源压缩主要对png进行无损压缩，用的是ImageOptim工具和compress命令（需要安装XQuartz-2.7.5.dm插件）。不建议对资源做有损压缩，有损压缩需要设计一个个检查，通常压缩后效果不尽人意。

第二弹：可执行文件减肥

可执行文件瘦身问题，LinkMap文件可以帮助我们寻找优化点，关于“Xcode's Link Map File”的说明请参考附录哦。

1找出无用的selector

‘
以往C++在链接时，没有被用到的类和方法是不会编进可执行文件里。但Objctive-C不同，由于它的动态性，它可以通过类名和方法名获取这个类和方法进行调用，所以编译器会把项目里所有OC源文件编进可执行文件里，哪怕该类和方法没有被使用到。

结合LinkMap文件的__TEXT.__text，通过正则表达式([+|-][.+\s(.+)])，我们可以提取当前可执行文件里所有objc类方法和实例方法（SelectorsAll）。再使用otool命令otool -v -s __DATA __objc_selrefs逆向__DATA.__objc_selrefs段，提取可执行文件里引用到的方法名（UsedSelectorsAll），我们可以大致分析出SelectorsAll里哪些方法是没有被引用的（SelectorsAll-UsedSelectorsAll）。注意，系统API的Protocol可能被列入无用方法名单里，如UITableViewDelegate的方法，我们只需要对这些Protocol里的方法加入白名单过滤即可。

另外第三方库的无用selector也可以这样扫出来的。

2找出无用Objective-C类

查找无用oc类有两种方式，一种是类似于查找无用资源，通过搜索"[ClassName alloc/new"、"ClassName *"、"[ClassName class]"等关键字在代码里是否出现。另一种是通过otool命令逆向__DATA.__objc_classlist段和__DATA.__objc_classrefs段来获取当前所有oc类和被引用的oc类，两个集合相减就是无用oc类。

3Protobuf优化

protobuf是Google推出的一种轻量高效的结构化数据存储格式，在微信用于网络协议和本地文件序列化。但google默认工具生成的代码比较冗余，像序列化、反序列化、计算序列化大小等方法都生成在具体的pb类里，每个类的实现大同小异。通过代码分析以及结合protobuf原理，要想把这些方法抽象到基类，派生类提供每个字段相关信息就够了：

field number
field label, optional, required or repeated
wire type, double, float, int, etc
是否packed
repeated的数据类型

typedef struct {
    Byte _fieldNumber;
    Byte _fieldLabel;
    Byte _fieldType;
    BOOL _isPacked;
    int _enumInitValue;
    union {
        __unsafe_unretained NSString* _messageClassName;
        __unsafe_unretained Class _messageClass; // ClassName对应的Class
        IsEnumValidFunc _isEnumValidFunc; // 检测枚举值是否合法函数指针
    };
} PBFieldInfo;

另外通过无用selector列表，发现不少pb类属性的getter或setter没有被使用。原先的pb类属性是用@synthesize修饰，编译器会自动生成getter和setter。如果不想编译器生成，则要用@dynamic。甚至我们可以把pb类的成员变量去掉。做法如下：

基类增加id类型数组ivarValues（参考了objc_class结构体ivars做法），用于存放对象的属性值。对象属性值统一用oc对象表示，如果类型是基础类型（primitive，如int、float等），则用NSValue存
重载methodSignatureForSelector:方法，返回属性getter、setter的方法签名
重载forwardInvocation:方法，分析invocation.selector类型。如果是getter，从ivarValues获取属性值并设置为invocation的returnValue；如果是setter，从invocation第二个argument获取属性值，并存放到ivarValues里
重载setValue:forUndefinedKey:、valueForUndefinedKey:，防止通过KVO访问属性Crash
做下性能优化，如pb类在initialize做一次初始化，缓存属性名的hash值，属性的getter、setter方法的objcType等；属性值不用std::map（属性名->属性值），而是改用数组；MRC代替ARC（有些时候ARC自动添加的retain/release挺影响性能的）；等等

class PBClassInfo {
public:
    PBClassInfo(Class cls, PBFieldInfo* fieldInfo);
    ~PBClassInfo();

public:
    unsigned int _numberOfProperty;
    std::string* _propertyNames;
    size_t* _propertyNameHashes;
    std::string* _getterObjCTypes;
    std::string* _setterObjCTypes;

    PBFieldInfo* _fieldInfos;
};

@interface WXPBGeneratedMessage () {
    uint32_t _has_bits_[3]; // 最多96个属性，表示属性是否有赋值
    int32_t _serializedSize;
    PBClassInfo* _classInfo;
    id* _ivarValues;
}
- (NSMethodSignature*) methodSignatureForSelector:(SEL) aSelector;
- (void) forwardInvocation:(NSInvocation*) anInvocation;
- (void) setValue:(id) value forUndefinedKey:(NSString*) key;
- valueForUndefinedKey:(NSString*) key;
@end

把冗余代码去掉后，整个类清爽多了。像GameResourceReq只有3个属性的proto结构体，类方法代码行数由以前的127行变成现在的8行。protobuf精简改造中，精简类方法减少了可执行文件8.8M，去掉类成员变量和类属性改用@dynamic减少了2.5M。

message GameResourceReq {
    required BaseRequest BaseRequest = 1;
    required int32 PropsCount = 2;
    repeated uint32 PropsIdList = 3[packed=true];
}
// 老实现
@implementation GameResourceReq

@synthesize hasBaseRequest;
@synthesize baseRequest;
@synthesize hasPropsCount;
@synthesize propsCount;
@synthesize mutablePropsIdListList;
@dynamic propsIdList;

- (id) init {...}
- (void) SetBaseRequest:(BaseRequest*) value {...}
- (void) SetPropsCount:(int32_t) value {...}
- (NSArray*) propsIdListList {...}
- (NSMutableArray*)propsIdList {...}
- (void)setPropsIdList:(NSMutableArray*) values {...}
- (BOOL) isInitialized {...}
- (void) writeToCodedOutputStream:(PBCodedOutputStream*) output {...}
- (int32_t) serializedSize {...}
+ (GameResourceReq*) parseFromData:(NSData*) data {...}
- (GameResourceReq*) mergeFromCodedInputStream:(PBCodedInputStream*) input {...}
- (void) addPropsIdList:(uint32_t) value {...}
- (void) addPropsIdListFromArray:(NSArray*) values {...}
@end
// 新实现
@implementation GameResourceReq

PB_PROPERTY_TYPE baseRequest;
PB_PROPERTY_TYPE opType;
PB_PROPERTY_TYPE brandUserName;

+ (void) initialize {
  static PBFieldInfo _fieldInfoArray[] = {
    {1, FieldLabelRequired, FieldTypeMessage, NO, 0, ._messageClassName = STRING_FROM(BaseRequest)},
    {2, FieldLabelRequired, FieldTypeInt32, NO, 0, 0},
    {3, FieldLabelRepeated, FieldTypeUint32, NO, 0, 0},
  };
  initializePBClassInfo(self, _fieldInfoArray);
}
@end

4选择合理的编译设置

Strip Link Product设成YES，WeChatWatch可执行文件减少0.3M
Make Strings Read-Only设为YES，也许是因为微信工程从低版本Xcode升级过来，这个编译选项之前一直为NO，设为YES后可执行文件减少了3M
去掉异常支持，Enable C++ Exceptions和Enable Objective-C Exceptions设为NO，并且Other C Flags添加-fno-exceptions，可执行文件减少了27M，其中__gcc_except_tab段减少了17.3M，__text减少了9.7M，效果特别明显。可以对某些文件单独支持异常，编译选项加上-fexceptions即可。但有个问题，假如ABC三个文件，AC文件支持了异常，B不支持，如果C抛了异常，在模拟器下A还是能捕获异常不至于Crash，但真机下捕获不了（有知道原因可以在下面留言：）。去掉异常后，Appstore后续几个版本Crash率没有明显上升。个人认为关键路径支持异常处理就好，像启动时NSCoder读取setting配置文件得要支持捕获异常，等等

5其他可能的优化

iOS8 Embed-Framework：提取WeChatWatch、ShareExtention和微信主工程的公共代码，可执行文件可以减少5M+，不过这特性需要最低版本iOS8才能用，iOS7设备启动会crash
iOS9 App Thinning：严格来说App Thinning不会让安装包变小，但用户安装应用时，苹果会根据用户的机型自动选择合适的资源和对应CPU架构的二进制执行文件（也就是说用户本地可执行文件不会同时存在armv7和arm64），安装后空间占用更小

6建立版本增量日志

通过对LinkMap文件的分析，可以得知每个模块可执行文件占用大小。再对比两个版本，就知道业务模块的增量大小。参考如下：

iOS版微信安装包“减肥”实战记录_微信安装包瘦身监控.jpg

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附录：有关QQ、微信的文章汇总

[1] 有关QQ、微信的技术文章：
《微信后台团队：微信后台异步消息队列的优化升级实践分享》
《微信团队原创分享：微信客户端SQLite数据库损坏修复实践》
《腾讯原创分享(一)：如何大幅提升移动网络下手机QQ的图片传输速度和成功率》
《腾讯原创分享(二)：如何大幅压缩移动网络下APP的流量消耗（下篇）》
《腾讯原创分享(二)：如何大幅压缩移动网络下APP的流量消耗（上篇）》
《微信Mars：微信内部正在使用的网络层封装库，即将开源》
《如约而至：微信自用的移动端IM网络层跨平台组件库Mars已正式开源》
《开源libco库：单机千万连接、支撑微信8亿用户的后台框架基石 [源码下载]》
《微信新一代通信安全解决方案：基于TLS1.3的MMTLS详解》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(进程保活篇)》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)》
《Android版微信从300KB到30MB的技术演进(PPT讲稿) [附件下载]》
《微信团队原创分享：Android版微信从300KB到30MB的技术演进》
《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简(演讲全文)》
《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简(PPT讲稿) [附件下载]》
《如何解读《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简》》
《微信海量用户背后的后台系统存储架构(视频+PPT) [附件下载]》
《微信异步化改造实践：8亿月活、单机千万连接背后的后台解决方案》
《微信朋友圈海量技术之道PPT [附件下载]》
《微信对网络影响的技术试验及分析（论文全文）》
《一份微信后台技术架构的总结性笔记》
《架构之道：3个程序员成就微信朋友圈日均10亿发布量[有视频]》
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《移动端IM实践：WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析》
《移动端IM实践：谷歌消息推送服务(GCM)研究（来自微信）》
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[2] 有关QQ、微信的技术故事：
《技术往事：创业初期的腾讯——16年前的冬天，谁动了马化腾的代码》
《技术往事：史上最全QQ图标变迁过程，追寻IM巨人的演进历史》
《开发往事：深度讲述2010到2015，微信一路风雨的背后》
《开发往事：微信千年不变的那张闪屏图片的由来》
《开发往事：记录微信3.0版背后的故事（距微信1.0发布9个月时）》
《一个微信实习生自述：我眼中的微信开发团队》
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（原文链接：点此查看）

2 楼: JackJiang · 8 年前

这篇文章之前看过。可以借鉴的主要是编译选项的设置，这倒是可以试试。
其它涉及代码的删减和优化主要跟代码的实现联系一起，最好还是能具体项目具体分析。
安装包减重总归是有办法的，只要死磕它。

3 楼: 码神 · 8 年前

iOS的安装包大小确实太夸张了，动不动一个IPA就是几十M，尤其需要同时兼容32位和64位，几乎是双倍大小。这确实很恶心。

4 楼: lcqingx · 8 年前

使用图片资源的时候不需要@2x和@3x的图片了么？那是不是说现在的app里只要一套图片就可以了？求解~~

5 楼: lcqingx · 8 年前

WeChat的工程名竟然是MicroMessenger

6 楼: lcqingx · 8 年前

另一种是通过otool命令逆向__DATA.__objc_classlist段和__DATA.__objc_classrefs段来获取当前所有oc类和被引用的oc类，两个集合相减就是无用oc类。不知道这个咋操作？？哭哭哭

7 楼: lcqingx · 8 年前

楼主，我最近在公司也是做的这么一个工作，但是我的任务只是排布.o文件大小，删除资源，当然我是用的笨办法，关于下面这一段，读者看了还是不会操作，你可再详细指导一下，我的qq:914078998 多谢了。结合LinkMap文件的__TEXT.__text，通过正则表达式([+|-][.+\s(.+&#41;]&#41;，我们可以提取当前可执行文件里所有objc类方法和实例方法（SelectorsAll）。再使用otool命令otool -v -s __DATA __objc_selrefs逆向__DATA.__objc_selrefs段，提取可执行文件里引用到的方法名（UsedSelectorsAll），我们可以大致分析出SelectorsAll里哪些方法是没有被引用的（SelectorsAll-UsedSelectorsAll）。注意，系统API的Protocol可能被列入无用方法名单里，如UITableViewDelegate的方法，我们只需要对这些Protocol里的方法加入白名单过滤即可。

8 楼: JackJiang · 8 年前

引用：lcqingx 发表于 2016-03-11 01:52
使用图片资源的时候不需要@2x和@3x的图片了么？那是不是说现在的app里只要一套图片就可以了？求解~~

你理解错了文章里的意思了：作者说要要把@2x、@3x的图片的删除，意思是在删除不带@2x或@3x尾巴的图片时，不要忘了把@2x、@3x的同名高清图也删除，而不是说app里不需要这两种图了。

9 楼: JackJiang · 8 年前

引用：lcqingx 发表于 2016-03-11 01:53
另一种是通过otool命令逆向__DATA.__objc_classlist段和__DATA.__objc_classrefs段来获取当前所有oc类和被 ...

就是通过otool找出2个集合,相减得出的地址再去LinkMap file找出类名称。<br>而且还要减去__objc_superrefs段。<br>还存在2种误报情况：<br>1.NSClassFromString（“ABCClass”）动态调用；<br>2.被间接继承的基类；

10 楼: yz815 · 7 年前

MicroMessenger 这是标准的名称

11 楼: faruxue96 · 6 年前

最近正好在关注瘦身相关技术文档，👍

本文目录

前言

第一弹：引用资源“减肥”

第二弹：可执行文件减肥

1找出无用的selector

2找出无用Objective-C类

3Protobuf优化

4选择合理的编译设置

5其他可能的优化

6建立版本增量日志

全站即时通讯技术资料分类

附录：有关QQ、微信的文章汇总

本帖已收录至以下技术专辑

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