百度APP iOS端包体积50M优化实践(五) HEIC图片和无用类优化实践

一、前言

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之前的文章介绍了图片优化和代码优化的几种方式，本篇文章重点介绍HEIC图片和无用类检测的优化实践。HEIC是High Efficiency Image Format（高效图像格式）的缩写，是一种新的图像文件格式，它是2017年苹果公司在iOS 11中引入，用于代替JPEG图像格式，以更高效地压缩图像并减少存储空间占用。HEIC支持多帧图像、透明度和16位深度色彩，使得它成为高质量图像和动画的理想选择。本文重点探究HEIC图片在百度APP中使用的可行性和包体积收益，验证HEIC图片在Bundle和Asset Catalog的兼容性，重点研究了Asset Catalog管理图片的机制，记录了验证过程中发现的特殊问题和解决思路。无用类则是详细介绍了如何用静态分析和动态分析相结合的方式，精简代码体积。

百度APP iOS端包体积优化实践系列文章回顾：

测试环境	基本工具
xcode：Version 14.1 (14B47b)	sips、convert：图片格式转换工具
Mac：macOS 12.5 (21G72)	actool：Asset Catalog内图片打包工具
iPhone：iOS10及以上系统	assetutil：car文件解析工具

二、 HEIC图片格式转换和使用方式

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2.1 格式转换

有三种常见的HEIC图片转换方式：Mac图片转换功能、Mac自带sips命令、多平台支持的ImageMagick命令。

2.1.1 Mac图片转换功能：

1. 右键图片，快速操作—>转换图像
2. 格式选HEIF，图像大小根据需求选择

2.1.2 sips工具：

sips是一个MacOS自带的命令行的图片处理工具，具有转换图片格式、修改图片大小（扩充或者重新采样缩小图片）、修改质量，设置版权信息等功能。

举例：sips -s format heic -s formatOptions default [e-mail] --out [e-mail]

2.1.3 ImageMagick工具：

ImageMagick 包括一个用于执行复杂图像处理任务的命令行界面，以及用于将其功能集成到软件应用程序中的 API。它是用 C 编写的，可以在各种操作系统上使用，包括 Linux、Windows 和 macOS。

用法参考：

https://imagemagick.org/index.php

需要手动安装：

brew install imagemagick 

convert [e-mail] [e-mail]

2.2 HEIC在iOS中使用

在iOS系统中，ImageIO、Core Image、UIKit、PhotoKit都支持HEIC图片。HEIC图片可以放Bundle里也可以放Asset Catalog里。使用原生方法就可以创建UIImage对象，和JPEG、PNG等图片使用方式一致。

// 加载本地图片
UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"heifFileName"];
UIImage *image = [UIImage imageWithContentsOfFile:filePath];

// 由 网络请求的 NSData 解码
UIImage *image = [UIImage imageWithData:heifImageData];

2.3 HEIC图片兼容性

编码：

硬编：A10及以上芯片 iOS 设备（iPhone7）

解码：

硬解：A9 及以上芯片 iOS 设备（iPhone6s），配备 6 代及以上 Inter Core 处理（Skylake）。

软解：iOS12 和 macOS 支持软解码，（官方说是iOS11，实测iOS11并不能解码）

可以调用ImageI/O相关函数获取支持的图片编解码支持的格式，这里值得注意的是，在iPhone6p，iOS11.0.4实测不支持HEIC，即调用CGImageSourceCopyTypeIdentifiers();查询可解码格式包含public.heic，依旧是无法正常显示出HEIC图片；在iPhone6p，iOS12.5.6测试机上可以正常显示HEIC图片。

//获取所支持的图片格式数组,解码
CFArrayRef decodeArr = CGImageSourceCopyTypeIdentifiers();
NSArray *decodeUTI = (__bridge NSArray *)decodeArr;
NSLog(@"解码支持%@", decodeUTI);

//获取所支持的图片格式数组,编码
CFArrayRef encodeArr = CGImageDestinationCopyTypeIdentifiers();
NSArray *encodeUTI = (__bridge NSArray *)encodeArr;
NSLog(@"编码支持%@", encodeUTI);

百度APP最低支持的系统版本是iOS10，iOS10的5s和iPhone6、iPhone6p无法直接解码HEIC图片，这三款机型会受到影响。但是这并不意味着这些机型不能兼容HEIC图片。常规思路是引入三方SDK，如：SDWebImageHEIFCoder（https://github.com/SDWebImage/SDWebImageHEIFCoder），增加解码支持，不过引入三方SDK变相增加了包体积，顾此失彼。在测试中发现，将HEIC图片放入Asset Catalog管理，是可以在上述三款机型上正常显示图片的。

三、 Bundle和Asset Catalog的兼容性

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在iOS系统中，APP内的图片资源可以放Bundle和Asset Catalog。若图片放Bundle中，ipa包安装到设备上后，图片占用的磁盘空间和图片实际大小一致。不过放Bundle的缺点是需要针对不同分辨率的进行放不同大小的倍图，明显增加了包体积。

苹果推荐使用Asset Catalog管理内置资源，包括图片资源、音视频等，同样也支持HIEC图片。Asset Catalog的好处显然易见，支持app slicing、支持设置拉伸区域、给不同的机型配置不同的图片、配置渲染颜色等。最终所有的文件最终会打包成.car压缩文件。

对此，我们选择了两张具有代表性的图片，log.png是带有Alpha通道的图片和[e-mail]是不带Alpha通道的图片。然后分别生成对应的HEIC图片log.heic和[e-mail]，图片没有经过任何其余压缩处理。

△[e-mail]

△log.png

3.1 生成car文件

从Xcode编译的log中发现，系统使用自有actool工具对workspace内所有的.xcassets压缩生成一个.car文件，对于Xcode是否连接测试机，编译Assets.car的参数又有所不同。

对于未连接测试机，选择Any iOS Device(arm64)，生成通用的Assets.car文件，编译参数如下：

// Any iOS Device(arm64)
/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr/bin/actool --output-format human-readable-text --notices --warnings --export-dependency-info /Users/xxxxx/Library/Developer/Xcode/DerivedData/ImageDemoS-auwsocxqgbwbgmfoiguzuahzizre/Build/Intermediates.noindex/ImageDemoS.build/Debug-iphoneos/ImageDemoS.build/assetcatalog_dependencies --output-partial-info-plist /Users/xxxxx/Library/Developer/Xcode/DerivedData/ImageDemoS-auwsocxqgbwbgmfoiguzuahzizre/Build/Intermediates.noindex/ImageDemoS.build/Debug-iphoneos/ImageDemoS.build/assetcatalog_generated_info.plist --app-icon AppIcon --accent-color AccentColor --compress-pngs --enable-on-demand-resources YES --development-region en --target-device iphone --target-device ipad --minimum-deployment-target 16.0 --platform iphoneos --compile /Users/xxxxx/Library/Developer/Xcode/DerivedData/ImageDemoS-auwsocxqgbwbgmfoiguzuahzizre/Build/Products/Debug-iphoneos/ImageDemoS.app /Users/xxxxxR/baidu/personal-code/ImageDemoS/ImageDemoS/Assets.xcassets /Users/xxxxx/baidu/personal-code/ImageDemoS/Media.xcassets

若连接了测试机，则根据测试机的机型和系统生成对应的Assets.car文件。关键参数--filter-for-thinning-device-configuration iPhone7,1 --filter-for-device-os-version 11.4.1，这两个参数可以解释HEIC图片在iOS11的iPhone6p上的兼容性问题。实测中发现HEIC图片放Asset Catalog中，实际上是可以在iOS11的iPhone6p上显示的，只不过这时候Asset Catalog里的图片已经不是HEIC编码了。具体的编译参数如下：

// iPhone6p（iOS11.4.1）
/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr/bin/actool --output-format human-readable-text --notices --warnings --export-dependency-info /Users/xxxxx/Library/Developer/Xcode/DerivedData/ImageDemoS-auwsocxqgbwbgmfoiguzuahzizre/Build/Intermediates.noindex/ImageDemoS.build/Debug-iphoneos/ImageDemoS.build/assetcatalog_dependencies --output-partial-info-plist /Users/xxxxx/Library/Developer/Xcode/DerivedData/ImageDemoS-auwsocxqgbwbgmfoiguzuahzizre/Build/Intermediates.noindex/ImageDemoS.build/Debug-iphoneos/ImageDemoS.build/assetcatalog_generated_info.plist --app-icon AppIcon --accent-color AccentColor --compress-pngs --enable-on-demand-resources YES --optimization space --filter-for-thinning-device-configuration iPhone7,1 --filter-for-device-os-version 11.4.1 --development-region en --target-device iphone --target-device ipad --minimum-deployment-target 9.0 --platform iphoneos --compile /Users/xxxxx/Library/Developer/Xcode/DerivedData/ImageDemoS-auwsocxqgbwbgmfoiguzuahzizre/Build/Products/Debug-iphoneos/ImageDemoS.app /Users/xxxxx/baidu/personal-code/ImageDemoS/ImageDemoS/Assets.xcassets /Users/xxxxx/baidu/personal-code/ImageDemoS/Media.xcassets

同时我们发现，使用actool工具对.xcassets进行处理时，会出现以下warning，而不是error。从actool给的警告信息看，HIEC图片只在iOS11以后的系统上被支持，但是在生成Asset.car文件时，actool工具会根据指定的最小系统版本，对iOS11以下的机型生成兼容的图片，虽然图片体积可能有所变大，但是HIEC图片在Asset Catalog中对所有机型兼容。而HIEC图片放Bundle则无法兼容iOS11以下系统。进一步证明了actool自己对HEIC图片兼容性的处理。

/* com.apple.actool.document.warnings */
/Media.xcassets:./logHEICAlpha.imageset/[universal][][][3x][][][][][][][][][][]: warning: You're targeting iOS 9.0, but HEIF files can only be accessed from an Asset Catalog in iOS 11.0 and later.

3.2 解析car文件

解析Assets.car文件，可以使用Mac自带工具assetutil，可以移除通用的Assets.car里不需要的图片，也可以解析Assets.car的详细内容。也可以使用Asset Catalog Tinkerer显示图片，参考：https://github.com/insidegui/AssetCatalogTinkerer。在此我们使用assetutil对Assets.car内容进行解析。命令如下：

assetutil -I Assets.car > Assets.json

下面的表格中对于通用Assets.car里的文件信息进行分析，首先需要了解以下几个字段的含义：

SizeOnDisk：这是图片在Assets.car里实际的体积
Encoding：编码方式，HEIF就是HEIC图片的编码方式
Compression：压缩算法

我们可以得到以下结论：

1、PNG图片转HEIC图片体积会有所下降；

2、PNG图片和HEIC图片经过actool处理后，car文件里的图片大小和实际大小不一致；

3、car文件里图片大小包体积和编码方式和压缩算法相关，PNG和HEIC图片的最终大小以SizeOnDisk字段数据为准；

4、actool会对图片做iOS系统和设备兼容，在不支持HEIC的设备上会将HEIC图片转为其他可以显示的格式。

图片大小：15,444（log.png）10,867（log.heic)

PNG图片	{  "AssetType" : "Image",   "BitsPerComponent" : 8,   "ColorModel" : "RGB",   "Colorspace" : "srgb",   "Compression" : "deepmap2",   "Encoding" : "ARGB",   "Name" : "logPNGAlpha",   "NameIdentifier" : 62170,   "Opaque" : false,   "PixelHeight" : 258,   "PixelWidth" : 540,   "RenditionName" : "log.png",   "Scale" : 3,   "SizeOnDisk" : 9441,   "Template Mode" : "automatic" }
HIEC图片 （支持HEIC的设备）	{   "AssetType" : "Image",   "BitsPerComponent" : 8,   "ColorModel" : "RGB",   "DeploymentTarget" : "2017",   "Encoding" : "HEIF",   "Name" : "logHEICAlpha",   "NameIdentifier" : 2469,   "Opaque" : false,   "PixelHeight" : 258,   "PixelWidth" : 540,   "RenditionName" : "log.heic",   "Scale" : 3,   "SizeOnDisk" : 11239,   "Template Mode" : "automatic" }
HIEC图片 （支持HEIC的设备）	{   "AssetType" : "Image",   "BitsPerComponent" : 8,   "ColorModel" : "RGB",   "Colorspace" : "srgb",   "Compression" : "jpeg-lzfse",   "Encoding" : "ARGB",   "Name" : "logHEICAlpha",   "NameIdentifier" : 2469,   "Opaque" : false,   "PixelHeight" : 258,   "PixelWidth" : 540,   "RenditionName" : "log.heic",   "Scale" : 3,   "SizeOnDisk" : 38227,   "Template Mode" : "automatic" }

图片大小：72,547（[e-mail]）33,589（[e-mail]）

PNG图片	{   "AssetType" : "Image",   "BitsPerComponent" : 8,   "ColorModel" : "RGB",   "Colorspace" : "srgb",   "Compression" : "deepmap2",   "Encoding" : "ARGB",   "Name" : "guideviewPNG",   "NameIdentifier" : 13256,   "Opaque" : true,   "PixelHeight" : 1026,   "PixelWidth" : 993,   "RenditionName" : "[e-mail]",   "Scale" : 3,   "SizeOnDisk" : 89531,   "Template Mode" : "automatic" }
HIEC图片 （支持HEIC的设备）	{   "AssetType" : "Image",   "BitsPerComponent" : 8,   "ColorModel" : "RGB",   "DeploymentTarget" : "2017",   "Encoding" : "HEIF",   "Name" : "guideviewHIEC",   "NameIdentifier" : 30493,   "Opaque" : true,   "PixelHeight" : 1026,   "PixelWidth" : 993,   "RenditionName" : "[e-mail]",   "Scale" : 3,   "SizeOnDisk" : 33963,   "Template Mode" : "automatic" }
HIEC图片 （支持HEIC的设备）	{   "AssetType" : "Image",   "BitsPerComponent" : 5,   "ColorModel" : "RGB",   "Colorspace" : "srgb",   "Compression" : "lzfse",   "Encoding" : "RGB555",   "Name" : "guideviewHIEC",   "NameIdentifier" : 30493,   "Opaque" : true,   "PixelHeight" : 1026,   "PixelWidth" : 993,   "RenditionName" : "[e-mail]",   "Scale" : 3,   "SizeOnDisk" : 225090,   "Template Mode" : "automatic" }

四、Alpha通道兼容性问题

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在实际操作过程中，我们发现某些带有alpha通道的PNG图片在转HEIC图片后，在iOS11、iOS12、iOS13系统上会出现图片无法显示、显示为白色、绿色等各种问题，但是也有一部分带alpha通道的图片显示完全正确。针对此类问题我们做了一系列的探索，最终确定问题原因。所有被pngquant：https://pngquant.org 有损（60-90）压缩过的带有alpha通道的图片，转换成HEIC图片后会出现上述问题。以下是具体的分析过程和相关数据。

△图片显示为白色

△透明显示为绿色

4.1 问题分析思路

首先有几个问题需要考虑：

1、为什么同一张HIEC图片，iOS14和iOS15显示正常，而iOS11、iOS12、iOS13会出现问题？

2、为什么同样是带Alpha通道的HEIC图片，有的会在iOS11、iOS12、iOS13系统上出现问题，有的图片在所有系统都可以正常显示？

第一步：确定图片编码解码数据，将PNG和问题HEIC图片转Bitmap，查看RGBA值

上述问题只在带有alpha通道的部分HEIC图片上出现，首先从编码和解码两个角度分析alpha通道HIEC图片颜色失真问题。iOS设备上所有的图片都会先解码生成Bitmap位图，然后渲染成图片，所以需要获取一张图片的Bitmap数据和图片信息。获取Bitmap数据非常关键的一个结构体是CGImageRef， CGImageRef常见的有三种获取方式：

1. UIKit提供放UIImage的CGImage属性，这是最常用的方式；
2. ImageI/O提供的CGImageSourceCreateImageAtIndex 函数，这种适用于从文件解析图片；
3. Core graphics提供的CGBitmapContextCreateImage，这种适用于已知bitmap graphics context情况下使用；

此处直接从UIImage获取CGImageRef。

/// 获取图片信息和像素
/// - Parameters:
///   - image: <#image description#>
 -(void)dumpImageInfo:(UIImage *)image
{
    // 获取CGImageRef
    CGImageRef cgimage = image.CGImage;

    size_t width  = CGImageGetWidth(cgimage);
    size_t height = CGImageGetHeight(cgimage);
    size_t bpr = CGImageGetBytesPerRow(cgimage);
    size_t bpp = CGImageGetBitsPerPixel(cgimage);
    size_t bpc = CGImageGetBitsPerComponent(cgimage);
    size_t bytes_per_pixel = bpp / bpc;

    CGBitmapInfo info = CGImageGetBitmapInfo(cgimage);
    NSLog(
        @"\n"
//        "===== %@ =====\n"
        "CGImageGetHeight: %d\n"
        "CGImageGetWidth:  %d\n"
        "CGImageGetColorSpace: %@\n"
        "CGImageGetBitsPerPixel:     %d\n"
        "CGImageGetBitsPerComponent: %d\n"
        "CGImageGetBytesPerRow:      %d\n"
        "CGImageGetBitmapInfo: 0x%.8X\n"
        "  kCGBitmapAlphaInfoMask     = %s\n"
        "  kCGBitmapFloatComponents   = %s\n"
        "  kCGBitmapByteOrderMask     = %s\n"
        "  kCGBitmapByteOrderDefault  = %s\n"
        "  kCGBitmapByteOrder16Little = %s\n"
        "  kCGBitmapByteOrder32Little = %s\n"
        "  kCGBitmapByteOrder16Big    = %s\n"
        "  kCGBitmapByteOrder32Big    = %s\n",
//        file,
        (int)width,
        (int)height,
        CGImageGetColorSpace(cgimage),
        (int)bpp,
        (int)bpc,
        (int)bpr,
        (unsigned)info,
        (info & kCGBitmapAlphaInfoMask)     ? "YES" : "NO",
        (info & kCGBitmapFloatComponents)   ? "YES" : "NO",
        (info & kCGBitmapByteOrderMask)     ? "YES" : "NO",
        (info & kCGBitmapByteOrderDefault)  ? "YES" : "NO",
        (info & kCGBitmapByteOrder16Little) ? "YES" : "NO",
        (info & kCGBitmapByteOrder32Little) ? "YES" : "NO",
        (info & kCGBitmapByteOrder16Big)    ? "YES" : "NO",
        (info & kCGBitmapByteOrder32Big)    ? "YES" : "NO"
    );

    // 获取位图数据
    CGDataProviderRef provider = CGImageGetDataProvider(cgimage);
    NSData* data = (__bridge NSData *)CGDataProviderCopyData(provider);
//    [data autorelease];
    const uint8_t* bytes = [data bytes];

    printf("Pixel Data:\n");
    for(size_t row = 0; row < height; row++)
    {
        for(size_t col = 0; col < width; col++)
        {
            const uint8_t* pixel =
                &bytes[row * bpr + col * bytes_per_pixel];

            printf("(");
            for(size_t x = 0; x < bytes_per_pixel; x++)
            {
                printf("%.2d", pixel[x]);
                if( x < bytes_per_pixel - 1 )
                    printf(",");
            }

            printf(")");
            if( col < width - 1 )
                printf(", ");
        }

        printf("\n");
    }
}

对有问题的HEIC图片，分析Bitmap值可以发现，对于以RGBA方式排列的Bitmap，白色透明应该为（0，0，0，0），sips工具将PNG转HEIC的编码，在iOS12、13、14上是（71,112,77,112），在iOS15和iOS16上是（71,112,77,00），明显看出sips工具转的HEIC图片之所以在iOS15和iOS16系统上保持无色透明，主要是alpha通道值为0，然而它的实际颜色是绿色。经过实验得知，iOS12、13、14系统的[UIImage imageNamed:]对有Alpha的图片解析Bitmap会稍有误差，导致iOS12、13、14系统上Alpha值不为0，因此显现出绿色。

第二步：确定转码工具和压缩工具对图片的影响

第一步基本可以确定是图片本身的问题，百度APP的图片都是经过压缩工具压缩后才集成到APP中的，可能是原PNG图片被处理过导致上述问题。用支持硬编的iOS12系统的测试机（iPhone7p iOS12），调用Image I/O提供的函数CGImageSourceCreateImageAtIndex先解码PNG图片，然后调用CGImageDestinationCreateWithData 重新编码为HEIC图片。转换的代码：

/// 从支持解码的图片创建CGImageRef
/// - Parameter path: 图片路径
CGImageRef createCGImageFromFile (NSString* path)
{
    // Get the URL for the pathname passed to the function.
    NSURL *url = [NSURL fileURLWithPath:path];
    CGImageRef        myImage = NULL;
    CGImageSourceRef  myImageSource;
    CFDictionaryRef   myOptions = NULL;
    CFStringRef       myKeys[2];
    CFTypeRef         myValues[2];

    // Set up options if you want them. The options here are for
    // caching the image in a decoded form and for using floating-point
    // values if the image format supports them.
    myKeys[0] = kCGImageSourceShouldCache;
    myValues[0] = (CFTypeRef)kCFBooleanTrue;
    myKeys[1] = kCGImageSourceShouldAllowFloat;
    myValues[1] = (CFTypeRef)kCFBooleanTrue;
    // Create the dictionary
    myOptions = CFDictionaryCreate(NULL, (const void **) myKeys,
                   (const void **) myValues, 2,
                   &kCFTypeDictionaryKeyCallBacks,
                   & kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
    // Create an image source from the URL.
    myImageSource = CGImageSourceCreateWithURL((CFURLRef)url, myOptions);
    CFRelease(myOptions);
    // Make sure the image source exists before continuing
    if (myImageSource == NULL){
        fprintf(stderr, "Image source is NULL.");
        return  NULL;
    }
    // Create an image from the first item in the image source.
    myImage = CGImageSourceCreateImageAtIndex(myImageSource, 0, NULL);

    CFRelease(myImageSource);
    // Make sure the image exists before continuing
    if (myImage == NULL){
         fprintf(stderr, "Image not created from image source.");
         return NULL;
    }

    return myImage;
}

/// 将任意一种格式的图片由UIImage编码为HEIC图片存储
/// - Parameters:
///   - image: <#image description#>
///   - path: <#path description#>
- (void)generateNewHEIC:(UIImage *)image savePath:(NSString *)path{
    
    NSMutableData *imageData = [NSMutableData data];
    // HEIC图片编码格式
    CFStringRef imageUTType =  CFSTR("public.heic");
    CGImageDestinationRef destination = CGImageDestinationCreateWithData((__bridge CFMutableDataRef)imageData, imageUTType, 1, NULL);
    if (!destination) {
        // 无法编码，基本上是因为目标格式不支持
        NSLog(@"无法编码");
        return;
    }
    CGImageRef imageRef = image.CGImage; // 待编码的CGImage
    // 可选元信息，比如EXIF方向
    CGImagePropertyOrientation exifOrientation = kCGImagePropertyOrientationDown;
    NSMutableDictionary *frameProperties = [NSMutableDictionary dictionary];
//    imageProperties[(__bridge_transfer NSString *) kCGImagePropertyExifDictionary] = @(exifOrientation);
    // 添加图像和元信息
    CGImageDestinationAddImage(destination, imageRef, (__bridge CFDictionaryRef)frameProperties);
    if (CGImageDestinationFinalize(destination) == NO) {
        // 编码失败
        imageData = nil;
    }
    // 编码成功，清理……
    CFRelease(destination);
    // 保存新生成的HEIC图片
    if(imageData) {
        NSURL *url = [NSURL fileURLWithPath:path];
        [imageData writeToURL:url atomically:YES];
    }
}

iPhone7p使用ImageI/O将PNG转HEIC的编码则为(00,00,01,01)，对测试机自己转换生成的HEIC图片，调用[UIImage imageNamed:]获取UIImage对象,显示出的图片alpha通道没有绿边问题。经过以上操作，基本定位到带Alpha通道图片绿边问题是发生在sips将PNG图片转HEIC图片这一过程中，而且由于这个问题只发生在部分PNG图片上，因此可以得出结论：是原PNG图片被其他压缩算法处理过，导致sips转HEIC图片发生问题。最终经过排查得出：被pngquant有损压缩过的带有Alpha通道的PNG图片，无法正确的转为HEIC图片。

	iOS16显示效果	iOS12显示效果
原图PNG	正常	正常
原图sips转HEIC	正常	正常
pngquant压缩PNG	正常	正常
压缩PNG转HEIC	没有绿幕，边缘稍微出现锯齿	出现绿幕，边缘明显出现锯齿

五、图片最佳实践

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iOS包体积主要由代码和资源组成，在包体积优化实践中发现，相较于代码，资源收益更容易落地。百度APP内常用的的资源优化方式有：PMS下发、ZIP压缩、图片压缩和格式转换等。为了防止后续新增大资源和大图片问题，在RD提交代码时，优化git hook功能：

1、修改拦截阈值，大资源和大图片准入拦截阈值从50KB降低至20KB；

2、增加图片优化提示功能，提交新图片时自动对图片进行压缩和格式转换，给出图片最佳大小建议。

5.1 方案

1、在执行git commit时，检测提交的文件，如果为非代码文件，检测文件大小。大资源和大图片准入拦截阈值从50KB降低至20KB；

2、计算各种优化后的图图片在Bundle和Asset Catalog里的大小，计算出最佳的优化方式，文字提示RD优化，不会拦截提交

3、图片优化方式分为两类，一类是存放位置，放Bundle和放Asset Catalog；另一类是对图片进行处理，有压缩和转换格式两种处理方式，两种相互结合得到最佳方式:

• 放Bundle：不推荐，图片在安装包内体积为图片本身大小，Xcode不会处理，在iOS11以下系统中无法兼容HEIC图片；

• 放Asset Catalog：推荐，Xcode打包编译时会用actool工具处理图片，优化图片大小，可以兼容HEIC图片；

• pngquant压缩：有损压缩PNG图片，沿用百度APP之前的图片压缩参数，是git hook原有逻辑；

• MozJPEG压缩：有损压缩JPG图片，新增的压缩工具，https://calendar.perfplanet.com/2014/mozjpeg-3-0/；

• HEIC图片：无损转换，百度APP中只能在Asset Catalog中使用，需要回归iOS11系统是否正常显示；

需要注意: 由于图片放置在Asset Catalog中，Xcode打包编译时会用actool工具处理图片，所以安装包内的图片大小并不等于图片本身大小。脚本会将图片编译生成Asset.car文件，读取在图片在安装包内的实际大小。

△图片提交检测

六、检测无用类

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6.1 无用类检测原理分析

百度APP是一个非常大的工程，每个版本都会新上很多需求，但是随着人员的变动、运营活动和版本迭代，有些功能已经没有入口，有些代码已经不会被引用到，比如已经固化了AB实验代码，云控开关代码等，代码重构过程中也会有冗余的代码忘记删除，活动下线后代码依旧遗留在工程中等。从代码角度优化包体积，无用代码检测是一种不错的解决方案，代码优化包含无用类、无用方法、重复代码、运营代码等纬度，下文重点介绍无用类的检测和优化。无用类检测的难点在于OC是一门动态语言，在检测时误报的概率会很大，会给RD造成人力浪费。无用类检测总体思路分为两部分，静态检测和动态检测相结合。

静态检测是从编译产物的角度分析代码引用关系和结构。分析Linkmap文件和Mach-O文件，根据Segment里的数据，查找出没用被引用的Class和method。但是这种方式具有很大的局限性，比如某些能受运营影响，如何执行是Server端云控决定的；还有些通过Runtime进行初试化的Class也无法被识别。

动态分析是从代码运行的角度分析代码是否被初始化，在APP运行期间，记录APP生命周期中初始化过的Class，用户使用到的功能所涉及的相关Class都会被记录到，反之某些功能没有被使用，那这些对应的类则不会被记录。动态检测是穷举APP所有功能在使用过程中使用过的Class。

△无用类分析与分发

七、静态分析

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静态分析需要用到Linkmap文件和Mach-O文件，Linkmap文件记录着所有Symbol address、Symbol、Symbol Size的对应关系，Mach-O文件记录着类结构和地址。结合Linkmap文件和Mach-O可以还原出每个Class的所有信息。

Mach-o文件中__DATA __objc_classrefs段记录了引用类的地址，__DATA __objc_classlist段记录了所有类的地址，取差集可以得到未使用的类的地址，然后进行符号化，就可以得到未被引用的类信息。

7.1 解析Mach-O

可以通过Mac自带的工具otool打印Mach-o中的段信息。

% file -b BaiduBoxApp.app/BaiduBoxApp #获取Mach-O架构
Mach-O 64-bit executable arm64

% otool -arch arm64 -oV BaiduBoxApp.app/BaiduBoxApp > ovrelease.txt #解析Mach-O内容

输出的内容主要包含以下几个部分，其中__DATA,__objc_classlist就是类的全集，__DATA,__objc_classrefs是被引用到的类。如果是Debug包，可以直接获取类名，但是release包一般只有符号地址，利用这些地址可以在对应和Linkmap文件中还原出符号，也就是可以得到具体的类名。 

'Contents of (__DATA,__objc_classlist) section',  # classlist节标识
'Contents of (__DATA,__objc_classrefs) section',  # classrefs节标
'Contents of (__DATA,__objc_superrefs) section',  # 父类节标
'Contents of (__DATA,__objc_catlist) section',  # category节标
'Contents of (__DATA,__objc_protolist) section',
'Contents of (__DATA,__objc_selrefs) section',
'Contents of (__DATA,__objc_imageinfo) section'

△debug包

△release包

7.2 注意点

1、在实际分析的过程中发现，如果一个类的子类被实例化，父类未被实例化，此时父类不会出现在__objc_classrefs这个段里，在未使用的类中需要将这一部分父类过滤出去。

2、多个类中可能存在相同的方法名。因为MachO文件中__cstring和__objc_methname这两个代码段记录的是方法名字符的ASCII码的十六进制表示。如果多个类中有相同的方法名，相同的方法名会进入link map的Dead Stripped Symbols中，最后只留一个。

3、如果做了段迁移，可能导致otool工具无法解析对应方法名，但是通过符号地址我们可以在linkmap里还原出具体符号。

△Symbol解析

八、动态分析

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8.1 动态分析原理

OC的类结构体中，都存在一个isa指针，指向对应类的meta-class。我们通过对meta-class的结构体的分析，能够发现在meta-class的class_rw_t中，有一个flag标志位，通过flag标志位计算，可以获知当前类在运行时中是否被初始化过。

// class is initialized
#define RW_INITIALIZED        (1<<29)

struct objc_class : objc_object {

    bool isInitialized() {
    return getMeta()->data()->flags & RW_INITIALIZED;
    }
};

以上摘取objc-runtime源码中，objc_class结构下获取当前类是否已被初始化的函数。但在应用中，我们无法直接调用类结构体中的函数，所以在百度APP工程中，自定义与系统类相同的结构体，并实现相应isInitialized()函数。通过赋值转换，我们可以拿到指定类对应meta-class中的数据，即可以判断指定类是否在当前生命周期中是否被初始化过（被使用过）。

8.2 技术实现

#define RW_INITIALIZED        (1<<29)

# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
# endif

struct lazyFake_objc_class : lazyFake_objc_object {
    //提供metaClass函数，获取元类对象
    lazyFake_objc_class* metaClass() {
        #if __LP64__
        //isa指针需要经过一次 &ISA_MASK操作之后才得到真正的地址
            return (lazyFake_objc_class *)((long long)isa & ISA_MASK);
        #else
            return (lazyFake_objc_class *)((long long)isa);
        #endif
    }
    bool isInitialized() {
        return metaClass()->data()->flags & RW_INITIALIZED;
    }
};

2. 首先获取百度APP工程中所有自定义OC类

Dl_info info;
dladdr(&_mh_execute_header, &info);
classes = objc_copyClassNamesForImage(info.dli_fname, &classCount);

3. 遍历自定义类，并逐个对其进行赋值转换为自定义结构体，并通过自定义类结构方法，获取当前类是否被初始化过。

struct lazyFake_objc_class *objectClass = (__bridge struct lazyFake_objc_class *)cls;

BOOL isInitial = objectClass->isInitialized();

九、 总结

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1、HEIC图片相较于PNG，对部分图片可以降低图片体积，收益从10%-70%不等，具体问题具体分析，编写git hook检查脚本提供指导；

2、HEIC图片放Asset Catalog可以兼容iOS10以上的所有机型和系统；

3、HEIC图片放Bundle只能在iOS12系统上解码，这个和Apple给出的结论相悖。若APP最低支持系统小于iOS12，则HEIC图片禁止放Bundle。A9以上芯片的机型为硬解，速度更快；

4、带有Alpha通道的PNG图片，未经过pngquant有损压缩的，利用sips命令直接转HEIC图片可以正常显示；

5、带有Alpha通道的PNG图片，已经被pngquant有损压缩过的在iOS12，13，14系统上会显示绿幕，iOS115，iOS16显示正常。虽然显示正常，但是RGB位图颜色解码错误，只是因为alpha为0，绿色变成了透明；

6、无论是PNG还是HEIC图片，在Asset Catalog管理下，打包生成的体积和原图片不同，都会经过不同的处理压缩，可能变大也可能变小，以最终产物为准；

7、pngquant适合对Bundle里的PNG压缩，获取收益，对Asset Catalog里的图片不应该处理，因为这个收益其实是有损压缩获取的，并且会导致压缩过的带Alpha通道的PNG无法转HEIC；

8、无用类检测结合动态检测和静态检测，检测较为严格，主要是为了降低误报率，降低对RD的影响，实际操作过程中发现有些无用类会被漏检。准确度和覆盖度需要根据需求动态调整。

 END

参考文献：

[1]、503_WWDC 2017 CMF_03_D：

https://devstreaming-cdn.apple.com/videos/wwdc/2017/503i6plfvfi7o3222/503/503_introducing_heif_and_hevc.pdf

[2]、iOS代码瘦身实践:删除无用的类：

httpshttps://juejin.cn/post/6844903922201526285

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