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Memory

我们可以联想：内存使用情况是否也可以通过类似CPU的方式获取到呢？答案是肯定的。

相关系统原理

内存是有限且系统共享的资源，一个程序占用越多，系统和其他程序所能用的就越少。程序启动前都需要先加载到内存中，并且在程序运行过程中的数据操作也会占用一定的内存资源。减少内存占用也能同时减少其对 CPU 时间维度上的消耗，从而使不仅使 App 以及整个系统也都能表现的更好。

MacOS 和 iOS 都采用了虚拟内存技术来突破物理内存的大小限制，每个进程都有一段由多个大小相同的页（Page）所构成的逻辑地址空间。处理器和内存管理单元（MMU，Memory Management Unit）维护着由逻辑地址到物理地址的 页面映射表（简称 页表），当程序访问逻辑内存地址时，由 MMU 根据页表将逻辑地址转换为真实的物理地址。在早期的苹果设备中，每个页的大小为 4KB；基于 A7 和 A8 处理器的系统为 64 位程序提供了 16KB 的虚拟内存分页和 4KB 的物理内存分页；在 A9 之后，虚拟内存和物理内存的分页大小都达到了 16KB。

虚拟内存分页（Virtual Page，VP）有两种类型：

  • Clean：指能够被系统清理出内存且在需要时能重新加载的数据，包括：
    • 内存映射文件
    • Frameworks 中的 __DATA_CONST 部分
    • 应用的二进制可执行文件
  • Dirty：指不能被系统回收的内存占用，包括：
    • 所有堆上的对象
    • 图片解码缓冲数据
    • Framework 中的 DATA 和 DATA_DIRTY 部分
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CPU

CPU 占用率的采集原理其实很简单：App 作为进程运行时会有多个线程，每个线程对 CPU 的使用率不同。各个线程对 CPU 使用率的总和，就是当前 App 对 CPU 的占用率。

wiki上比较全的iPhone CPU信息 : Apple-designed_processors)

相关系统原理

iOS 是基于 Apple Darwin 内核，由 kernel、XNU 和 Runtime 组成，XNU（X is not UNIX） 是 Darwin 的内核，一个混合内核，由 Mach 微内核和 BSD 组成。Mach 内核是轻量级的平台，只能完成操作系统最基本的职责，如：进程和线程、虚拟内存管理、任务调度、进程通信和消息传递机制。其他的工作，如文件操作和设备访问，都是由 BSD 层实现。

事实上，Mach 并不能识别 UNIX 中的所有进程，而是采用一种稍微不同的方式，使用了比进程更轻量级的概念：任务（Task）。经典的 UNIX 采用了自上而下的方式：最基本的对象是进程，然后进一步划分为一个或多个线程；Mach 则采用了自底向上的方式：最基本的单元是线程，一个或多个线程包含在一个任务中。

  • 线程
    • 线程定义了 Mach 中最小的执行单元。线程表示的是底层的机器寄存器状态以及各种调度统计数据，其从设计上提供了调度所需要的大量信息。
  • 任务
    • 任务是一种容器对象，虚拟内存空间和其他资源都是通过这个容器对象管理的。这些资源包括设备和其他句柄。资源进一步被抽象为端口。因此，资源的共享实际上相当于允许对对应端口进行访问。
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介绍下常见的几种对图片的像素级操作
1.修改颜色 2. 颜色空间变化 3.lsb 隐藏信息 4. 颜色混合 5. 马赛克

介绍

在 iOS图片-位图信息与图片解码 中介绍了位图信息中像素 颜色空间等概念。这次来实践一下如何对图片的像素进行操作。位图又被叫做点阵图像，也就是说位图包含了一大堆的像素点信息，这些像素点就是该图片中的点，有了图片中每个像素点的信息，我们就知道如何对图片进行像素级操作了。

将一张图片修改为蓝色

由于在iOS开发中使用的位图大部分是32位RGBA模式，所以我们先说下这种模式的简单图像处理。
首先我们需要知道什么是32位RGBA模式的位图。32位就表示一个这种模式位图的一个像素所占内存为32位，也就是4个字节的长度。R、G、B、A分别代表red，green，blue和alpha，也就是颜色组成的三原色与透明度值。RGBA每一个占用一个字节的内存。
知道了上面这些，我们就有了思路：通过改变每一个像素中的RGBA值来进行一些位图图像的处理了。

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介绍下几种iOS中位图信息 与相关解压缩
ref 谈谈 iOS 中图片的解压缩
ref Quartz 2D Programming Guide

我们从网络下载或者从本地磁盘加载一张图片到屏幕上显示，要经过图片的解码过程，为什么呢？因为我们一般的图片格式例如 JPEG，PNG都是经过压缩后的图片，而显示在屏幕上的图片叫做位图(bitmap)，所谓的解码就是把压缩后的图片变成位图。

为什么非要解码成位图才能显示呢？因为位图又被叫做点阵图像，也就是说位图包含了一大堆的像素点信息，这些像素点就是该图片中的点，有了图片中每个像素点的信息，就可以在屏幕上渲染整张图片了。

那我们为什么还需要不同格式的各种图片呢？直接全部用位图不就好了？那不就不需要每次解码了？那些JPEG以及PNG等其实都是图像的压缩格式，我们都知道压缩的意思就是减小空间，所以我们可以想到，使用这些格式的原因就是位图实在太大了。

图片解压后的数据变化

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介绍下 wwdc 2018 Image and Graphics Best Practices 中图片处理解压相关知识点
ref: Image and Graphics Best Practices

图片处理过程

一张图片从磁盘中显示到屏幕上过程大致如下：从磁盘加载原始压缩的图片信息、解码二进制图片数据为位图、渲染图片最终绘制到屏幕上。

在实际的渲染过程中，UIImage负责解压Data Buffer内容并申请buffer（Image Buffer）存储解压后的图片信息，然后UIImageView负责将Image Buffer 拷贝至 framebuffer，用于给显示硬件提供颜色信息。

解压过程是一个大量占用CPU资源的工作，因此UIImage 会retain存储解压后信息的Image Buffer以便给重复的渲染工作提供信息，Image Buffer与图片的实际尺寸有关（理论值为height * width * 4 bytes），与图片文件大小无关。若是在TableView等列表中连续加载多张图片，便会引发连续的大块内存分配，这将对Memory和CPU带来沉重的负担。

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介绍下iOS中ImageIO的概览与应用
Image I/O Programming Guide

介绍

ImageIO框架提供了读取与写入图片数据的基本方法，使用它可以直接获取到图片文件的内容数据，ImageIO具有很多特性 Mac平台上最快的图像解码器和编码器 逐步加载图像的能力``支持图像元数据 有效缓存 ImageIO框架中包含6个头文件:

  1. ImageIO.CGImageAnimation
  2. ImageIO.CGImageDestination 负责写入图片数据。
  3. ImageIO.CGImageMetadata 图片文件元数据类
  4. ImageIO.CGImageProperties 定义了框架中使用的字符串常量和宏。
  5. ImageIO.CGImageSource 负责读取图片数据。
  6. ImageIO.ImageIOBase 预处理逻辑
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介绍下在iOS中的多种图片缩略方式
ref https://nshipster.com/image-resizing/

在UIKit CoreGraphics ImageIO CoreImage vImage多种缩略方法中 Core Image表现最差。Core Graphics 和 Image I/O最好。

实际上，在苹果官方在 Performance Best Practices section of the Core Image Programming Guide 部分中特别推荐使用Core Graphics或Image I / O功能预先裁剪或缩小图像。

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fishhook简介

C 语言往往会给我们留下不可修改的这一印象,而 fishhook 是一个由 facebook 开源的第三方框架，其主要作用就是动态修改 C 语言函数实现。

这个框架的代码其实非常的简单，只包含两个文件：fishhook.c 以及 fishhook.h；两个文件所有的代码加起来也不超过 300 行。不过它的实现原理是非常有意思并且精妙的

fishhook 提供非常简单的两个接口以及一个结构体：

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struct rebinding {
	const char *name;
	void *replacement;
	void **replaced;
};

int rebind_symbols(struct rebinding rebindings[], size_t rebindings_nel);

int rebind_symbols_image(void *header,intptr_t slide,
struct rebinding rebindings[],
size_t rebindings_nel);

我们可以从 fishhook 提供的demo中上手实践一下,这里的demo对 close 进行修改:

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概览

本次来学习下Mach-O文件的格式,Mach-O（Mach Object File Format） 是针对不同运行时可执行文件的文件类型。

文件类型：

Executable： 应用的主要二进制
Dylib： 动态链接库（又称 DSO 或 DLL）
Bundle： 不能被链接的 Dylib，只能在运行时使用 dlopen() 加载，可当做 macOS 的插件。

Mach-O 文件格式如下:

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