2021-03-03 • 于 iOS, 启动黑屏, 问题排查阅读

iOS 端启动页黑屏解决方案

问题背景

目前 iOS 端应用在安装后概率性会出现黑屏问题，主要表现为某次安装（有些设备是100%必现）后，每次启动时，在出现启动图之前都会出现一段持续 1 ~ 2s 的黑屏现象。这种现象并不是每个用户都会遇到，但是一旦在某次安装时出现，那么在未卸载的这段时间内，每次启动都会遇到该问题

分析报告

出现黑屏的原因

猜测

启动阶段耗时任务导致阻塞了UI线程的加载
系统对启动图片缓存导致
启动图尺寸问题
启动配置有误导致无法正常加载

排查

启动阶段耗时任务导致阻塞了UI线程的加载

通过设置环境变量来查看App的启动时间，在 Scheme 的参数中添加 DYLD_PRINT_STATISTICS 和 DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS 查看，未发现明显异常情况，排除启动阶段过长导致的加载延迟 ❌

2021-03-03 12:30:29.872999+0800 DataTrack-Debug[13475:3206592] WF: _WebFilterIsActive returning: NO
Total pre-main time: 1.5 seconds (100.0%)
         dylib loading time: 118.27 milliseconds (7.7%)
        rebase/binding time: 121.23 milliseconds (7.9%)
            ObjC setup time:  43.85 milliseconds (2.8%)
           initializer time: 1.2 seconds (81.5%)
           slowest intializers :
             libSystem.B.dylib :   8.82 milliseconds (0.5%)
    libMainThreadChecker.dylib :  35.91 milliseconds (2.3%)
          libglInterpose.dylib : 477.57 milliseconds (31.1%)
               DataTrack-Debug : 1.2 seconds (82.5%)

  total time: 3.0 seconds (100.0%)
  total images loaded:  522 (507 from dyld shared cache)
  total segments mapped: 55, into 2872 pages
  total images loading time: 1.5 seconds (51.1%)
  total load time in ObjC:  43.85 milliseconds (1.4%)
  total debugger pause time: 1.4 seconds (47.3%)
  total dtrace DOF registration time:   0.00 milliseconds (0.0%)
  total rebase fixups:  624,012
  total rebase fixups time:  56.78 milliseconds (1.8%)
  total binding fixups: 108,035
  total binding fixups time:  68.05 milliseconds (2.2%)
  total weak binding fixups time:  65.72 milliseconds (2.1%)
  total redo shared cached bindings time:  69.34 milliseconds (2.2%)
  total bindings lazily fixed up: 0 of 0
  total time in initializers and ObjC +load: 1.2 seconds (41.0%)
                         libSystem.B.dylib :   8.82 milliseconds (0.2%)
               libBacktraceRecording.dylib :   7.47 milliseconds (0.2%)
                           libobjc.A.dylib :   3.27 milliseconds (0.1%)
                libMainThreadChecker.dylib :  35.91 milliseconds (1.1%)
                      libglInterpose.dylib : 477.57 milliseconds (15.7%)
                       libMTLCapture.dylib :  15.86 milliseconds (0.5%)
              libViewDebuggerSupport.dylib :  16.14 milliseconds (0.5%)
                              LookinServer :   7.18 milliseconds (0.2%)
                           DataTrack-Debug : 1.2 seconds (41.6%)
total symbol trie searches:    369778
total symbol table binary searches:    0
total images defining weak symbols:  55
total images using weak symbols:  130

屏蔽 didFinishLaunchingWithOptions 中除设置根视图以外的代码，运行后发现无变化，依旧存在黑屏，排除启动阶段，由于代码执行逻辑阻塞UI线程导致的黑屏问题 ❌
- 此时就非常令人感到疑惑了，既然没有阻塞UI线程的代码逻辑，为何还会出现加载延迟的现象呢？
- 尝试屏蔽了 didFinishLaunchingWithOptions 中的所有代码逻辑（理论上只会影响进入落地页，而不会影响启动图），黑屏问题依旧存在，说明也不是根视图设置有问题❌
- 那么，有没有可能是在 didFinishLaunchingWithOptions 执行前做了什么，导致加载被阻塞了呢？

断点停留在 didFinishLaunchingWithOptions 函数第一行，查看调用链以及启动图变化，发现果然存在一个针对 didFinishLaunchingWithOptions 函数的 hook 操作，会不会就是它呢？

找到这个函数后，发现是在 +load 函数内进行的方法交换，以此来做 Crash 防护的若干工作，于是屏蔽了这段代码，发现黑屏问题依旧存在，根本就不是因为启动阶段的代码导致的❌
不甘心，又用 Instruments 详细查看了启动阶段各个函数的耗时，并且将耗时较多的任务逐一屏蔽，毫无帮助❌
此时问题就来了，既然不是我们自身的代码导致，是否有可能是启动阶段的优化，如二进制重拍而导致的问题呢？但是鉴于这个黑屏问题的表现，这种可能性我认为不大，如果是因为启动优化造成的，那么这个问题必然是100%出现在每个用户的设备商，所以排除❌

至此，基本排除了因为启动阶段耗时任务导致阻塞了UI线程的加载的因素。

启动配置有误导致无法正常加载

检查过后发现配置毫无问题

系统对启动图片缓存导致

排除了代码问题，接下来很可能就是由于启动图缓存导致的黑屏了

每次启动，都进行清除缓存的操作，并无效果，排除设备缓存问题 ❌

#import <UIKit/UIKit.h> 
@interface UIApplication (LaunchScreen) 
- (void)clearLaunchScreenCache; 
@end 

#import "UIApplication+LaunchScreen.h" 
@implementation UIApplication (LaunchScreen) 
- (void)clearLaunchScreenCache {    
    NSError *error;     
    [NSFileManager.defaultManager removeItemAtPath:[NSString stringWithFormat:@"%@/Library/Caches/Snapshots",NSHomeDirectory()] error:&error];    
    if (error) {        
        NSLog(@"Failed to delete launch screen cache: %@",error);     
    }
}
@end
 
// 调用
#import "UIApplication+LaunchScreen.h" 
[UIApplication.sharedApplication clearLaunchScreenCache];

诡异的现象

怀疑可能根据图片名做了缓存，于是修改启动图片名称，发现更改名称后首次启动有效，启动图立即展示，但随后的启动再次回到之前的黑屏状态，虽然表现非常奇怪，但是也侧面证明了和加载的图片路径有关，因为每次替换图片名，也就相当于替换了图片的绝对路径，但首次有效，第二次无效这个问题，多半是对路径下的同名图片做了缓存，但为何一读缓存就加载失败，这显然非常的诡异
因为实在太诡异了，所以我把启动图放到一个新建的demo工程里，发现一切正常，启动的一瞬间就加载出来了，直到这个时候，我才意识到此前忽略的一点：启动图应当出现在 didFinishLaunchingWithOptions 之前才对，而先前打断点的时候明显感知到，在 didFinishLaunchingWithOptions 完全执行完毕后，才开始加载启动图，我觉得有些不对劲，打开工程目录发现同时存在着一个 strongBoard 和 xib 的同名 LaunchScreen 文件
我查看了工程内的引用，发现有一段代码引用这xib文件，并且有一段注释写道: 这段代码主要是为了解决，启动页后的白屏问题，恍惚间我意识到什么，用一个新的 UIView 替换了这个 xib，再次运行，果然，启动图全部消失，一片黑屏后，进入了首页，这说明 stroyBoard 的启动图压根就没有加载成功，先前看到的启动图实际上是这段 xib！
1
2
// 这段代码主要是为了解决，启动页后的白屏问题
UIView*lanuchView= [[[NSBundlemainBundle] loadNibNamed:@"LaunchScreen"owner:niloptions:nil] lastObject];
重新设置 storyBoard
进入 stroyBoard 后，看不出什么明显的问题，突然想到有没有可能是图片尺寸问题导致加载不出来，毕竟之前看到过类似的文章介绍，但转念一想，demo一模一样的图片就没问题，所以不太可能是图片本身的问题，那就可能是其他原因导致的，于是做出如下尝试
- 替换图片，随便替换了一张工程内的图片，发现依旧黑屏❌
- 换了图还不行，怀疑是 storyBoard 作为入口失效了，可能整体就没加载出来，于是删除所有控件的图片，更换背景色，背景色的启动页面加载成功！✅
- 说明 storyBoard 本身的加载没问题，是显示的内容出了问题，于是加上了一个 UILabel 控件，随便填了点内容，发现启动页面和 UILabel 控件加载正常！✅
- 控件也没问题？那有没有可能是拉的约束出了问题，毕竟 storyBoard 玩的溜的人不多，约束出问题也是有可能的（但如果真的这个问题造成的，黑屏就应该是100%出现的），删除所有 AutoLayout 约束，并填上之前的图片，依旧黑屏，不是约束的问题❌
- 难道这个 UIImageView 控件有问题，没法加载？于是删掉此前的 UIImageView，重新添加新的 UIImageView，再填充启动图片，依旧黑屏❌ 我可要爆粗口了啊
- 会不会是图片太大了？（但是demo咋没问题）不甘心的我又试了试，换了张很小的按钮的切图，加载成功！✅
- 难道是图片大小的关系？不应该啊，于是仔细观察加载成功和不成功的图片区别，发现：加载成功的图片都是存放在 Images.xcassets 中的，不成功的都是放在其他目录的！于是把启动图放到 Images.xcassets 中，再次 UIImageView 中填入启动图，加载成功！✅
结论
目前可以暂时得出一个简易的结论：必须放到 Images.xcassets 中的资源文件才可以被 storyBoard 准确加载，有个别文章还专门强调要放到根路径下，不知误导了多少同学。不过目前具体原理暂时不清楚，待我搜寻一番官方文档或 WWDC 看谁能解释清楚，有结论后会更新一篇新文章来介绍。

跃迁引擎