WWDC25: Optimize SwiftUI performance with Instruments | Apple

Как улучшить производительность SwiftUI приложений?

Введение в проблемы производительности

• Приветствие от Джеда и Стивена, обсуждение важности анализа кода для выявления узких мест.

• Симптомы проблем с производительностью: задержки, зависания, проблемы с анимацией и прокруткой.

• Основное внимание будет уделено диагностике проблем производительности в коде SwiftUI.

Инструменты для диагностики

• Использование нового инструмента SwiftUI в Instruments 26 для выявления ненужных обновлений.

• Пример приложения "Landmarks", которое показывает расстояние до достопримечательностей и проблемы с плавностью прокрутки.

Новый инструмент SwiftUI

• Обзор нового инструмента SwiftUI, который помогает идентифицировать проблемы с производительностью.

• Включает Time Profiler для анализа работы CPU и инструменты Hangs and Hitches для отслеживания отзывчивости приложения.

Анализ данных профилирования

• Первоначальный анализ информации из инструмента SwiftUI: "Update Groups" показывает работу SwiftUI.

• Три ключевых типа обновлений: Long View Body Updates, Long Representable Updates и Other Long Updates. Эти категории помогают определить долгие обновления.

Начало профилирования приложения

• Установка Xcode 26 и обновление ОС на устройстве для записи трассировок SwiftUI.

• Процесс профилирования приложения "Landmarks": запуск Instruments через Xcode и выбор шаблона SwiftUI.

Исследование результатов профилирования

• Остановка записи после прокрутки списка достопримечательностей; данные обрабатываются для анализа.

• Проверка верхнего уровня длинных обновлений в инструменте SwiftUI; акцент на длительных обновлениях тела представления как основной причине проблем с производительностью.

Подробный анализ подкатегорий обновлений

• Расширение трека SwiftUI для просмотра подкатегорий: View Body Updates, Representable Updates и Other Updates.

• Иерархический обзор всех модулей обновлений тела представления во время сеанса профилирования.

Как оптимизировать обновления представлений в SwiftUI?

Фильтрация и анализ обновлений

• Для фильтрации длинных обновлений можно использовать выпадающее меню, выбрав "Long View Body Updates". Это позволяет увидеть количество длинных обновлений для дальнейшего анализа.

• Выбор опции "Show Updates" открывает последовательный список всех длинных обновлений для данного представления. Установка диапазона инспекции помогает сосредоточиться на конкретном интервале времени.

Профилирование производительности

• Time Profiler собирает данные о работе CPU, фиксируя текущие выполняемые функции и сохраняя эту информацию для профилирования. В панели деталей профиля отображаются стеки вызовов зафиксированных образцов.

• При расширении основного стека вызовов видно, что большая часть времени тратится на вычисляемое свойство distance, которое вызывает два разных форматтера.

Оптимизация работы с форматтерами

• Свойство distance преобразует расстояние до объекта в отформатированную строку. Создание форматтеров занимает много времени, что влияет на производительность приложения.

• Каждое выполнение тела представления требует ожидания завершения форматирования текста расстояния, что может замедлить обновление интерфейса пользователя.

Влияние времени выполнения на производительность

• Важно понимать, как работает цикл рендеринга: приложение обрабатывает события и затем обновляет интерфейс до истечения временного лимита кадра.

• Если одно из обновлений UI занимает слишком много времени, это может привести к задержкам (hitches), когда предыдущий кадр остается видимым дольше необходимого.

Решение проблемы с задержками

• Задержки делают анимацию менее плавной. Рекомендуется заранее рассчитывать строки расстояний и кэшировать их вместо выполнения этого во время работы тела представления.

• Перемещение вычисления строк расстояний в класс управления местоположением позволяет избежать затрат на создание новых форматтеров каждый раз при выполнении тела представления.

Кэширование данных для повышения эффективности

• Создание строк формата заранее и их кэширование обеспечит доступность уже рассчитанных значений при необходимости отображения в представлении.

• Инициализация форматтеров в классе LocationFinder позволит повторно использовать их без дополнительных затрат на создание новых экземпляров.

Управление обновлениями представлений в SwiftUI

Оптимизация обновлений расстояний

• В коде используется массив для хранения ориентиров и словарь для кэширования строк расстояний. Функция updateDistances пересчитывает строки при изменении местоположения.

• При обновлении местоположения необходимо также обновить кэш строк. Это делается в функции didUpdateLocations, вызываемой CoreLocation.

Улучшение производительности приложения

• После внесенных изменений, долгие обновления представлений исчезли, что улучшило производительность приложения.

• Долгие обновления происходили только в начале трассировки, когда приложение готовилось отобразить первый кадр, что не вызывает задержек при прокрутке.

Проблемы с избыточными обновлениями

• Избыточные обновления представлений могут также негативно сказаться на производительности приложения.

• Много быстрых обновлений может привести к пропуску дедлайна на отправку кадра, что вызывает задержки.

Новая функция "Избранное"

• Добавлена кнопка "сердечко" для добавления и удаления объектов из избранного. Код реализует эту функциональность через метод toggleFavorite.

• Модель хранит массив избранных объектов и добавляет или удаляет их по мере необходимости.

Анализ производительности новой функции

• Для проверки работы новой функции используется инструмент Instruments. Записываются действия пользователя при выборе объектов из списка.

• Ожидается, что нажатия кнопок "избранное" вызовут соответствующие изменения в представлении без лишних обновлений.

Отладка и понимание SwiftUI

• Обновления представлений LandmarkListItemView происходят чаще, чем ожидалось. Это требует дополнительной отладки.

• В отличие от UIKit, где можно использовать точки останова для анализа стека вызовов, SwiftUI сложнее анализировать из-за рекурсивных обновлений внутри AttributeGraph.

Как обновляются представления в SwiftUI?

Основы работы SwiftUI

• SwiftUI использует декларативный подход, что затрудняет понимание причин обновления представлений. Необходимо разобраться в механизме работы SwiftUI.

• Представления соответствуют протоколу View и реализуют свойство body для определения внешнего вида и поведения, возвращая другое значение View.

Модель данных и атрибуты

• При добавлении представления в иерархию, SwiftUI получает объект атрибута от родительского представления, который хранит структуру представления.

• Структуры представлений часто пересоздаются, но атрибуты сохраняют свою идентичность и состояние на протяжении всего времени жизни представления.

Обновление состояния

• Когда происходит изменение переменной состояния, SwiftUI создает новую транзакцию для обновления иерархии представлений перед следующим кадром.

• Транзакция помечает атрибут переменной состояния как устаревший. Затем SwiftUI проходит по цепочке зависимостей, помечая каждую из них как устаревшую.

Процесс обновления

• После завершения всех транзакций, SwiftUI определяет, что нужно нарисовать на экране. Он не может получить эту информацию из-за устаревших данных.

• Атрибуты обновляются до тех пор, пока все необходимые данные для отображения не будут актуализированы.

Граф причин и следствий

• Вопрос "почему запустилось мое тело представления?" сводится к вопросу "что отметило мое тело как устаревшее?" Это важно для контроля зависимостей между представлениями.

• Новый инструмент SwiftUI предоставляет график причин и следствий (Cause & Effect Graph), который показывает отношения между изменениями состояний и обновлением представлений.

Пример с приложением Landmarks

• Граф показывает цепочку причинно-следственных связей: изменения состояний из-за взаимодействия пользователя (например, нажатие кнопки).

• Узел графа LandmarkListItemView.body демонстрирует множество обновлений тела из-за изменений массива избранных объектов.

Проблемы с обновлением представлений в SwiftUI

Анализ проблемы с обновлением

• При нажатии на кнопку "Избранное" происходит обновление всех элементов на экране, а не только того, который был выбран. Необходимо разобраться в коде.

• Используется макрос @Observable для отслеживания изменений свойств в SwiftUI. Это создает зависимость между каждым элементом и массивом избранных объектов.

• Каждый элемент списка вызывает функцию isFavorite для определения, должен ли значок быть выделен. Это приводит к повторному выполнению тела каждого представления при изменении массива избранных.

Оптимизация зависимостей

• При добавлении нового избранного через кнопку toggleFavorite все элементы помечаются как устаревшие, что приводит к ненужным обновлениям.

• Для улучшения ситуации предлагается создать Observable view model для каждого представления, чтобы отслеживать статус избранного индивидуально.

Внедрение новых моделей

• Каждое представление будет иметь свою собственную модель, что позволит избежать зависимости от полного массива избранных.

• Теперь каждое представление может управлять своим состоянием без влияния на другие элементы интерфейса.

Результаты изменений

• После внедрения новых моделей количество обновлений уменьшилось до двух при изменении статуса двух избранных объектов.

• График причин и следствий показывает только два обновления вместо множества ненужных вызовов.

Работа с окружением в SwiftUI

Понимание окружения

• Значения окружения хранятся в структуре EnvironmentValues и создают зависимость между представлениями и окружающей средой приложения.

• При изменении любого значения окружения уведомляются все связанные представления о необходимости повторного выполнения их тела.

Обновления графа причин и следствий

• Существуют два типа узлов: внешние обновления окружения (например, изменение цветовой схемы системы).

• Если цветовая схема меняется из-за перехода устройства в темный режим, это отражается в графе как причина для запуска тела соответствующих представлений.

Оптимизация производительности SwiftUI

Влияние обновлений представлений на производительность

• Обновления представлений могут происходить одновременно, что облегчает их идентификацию. Даже если тело представления не требует выполнения из-за обновления окружения, все равно существует стоимость проверки обновлений значений, что может быстро накапливаться при большом количестве представлений.

• Избегайте хранения часто обновляющихся значений (например, геометрических значений или таймеров) в окружении. Граф причин и следствий помогает визуализировать поток данных в приложении и гарантирует, что ваши представления обновляются только по необходимости.

Лучшие практики для повышения производительности

• Необходимость минимизировать ненужные обновления тела представлений. Проектируйте поток данных так, чтобы ваши представления обновлялись только тогда, когда это действительно необходимо. Будьте особенно осторожны с зависимостями, которые изменяются очень часто.

• Используйте инструменты анализа (Instruments) на ранних этапах разработки для оценки производительности приложения. Основной вывод: обеспечьте быстрое обновление тел ваших представлений только по мере необходимости для достижения высокой производительности SwiftUI.

Дополнительные ресурсы

• Ознакомьтесь с документацией, упомянутой в описании видео, чтобы узнать о других функциях инструмента профилирования вашего приложения.