Flutter 启动优化

Dart VM在Flutter中的作用是什么？它负责执行Dart代码，无论是JIT还是AOT模式都需要它。在JIT模式下，VM随应用一起运行，而在AOT模式下，代码已经被编译成机器码，VM可能不需要运行时存在？不过实际上，即使在AOT模式下，某些功能可能仍需要VM的支持，比如动态加载或某些平台特定的操作。

用户提到的“预初始化”可能是指在应用启动前预先准备好VM环境，以减少冷启动时间。这在JIT模式下尤其重要，因为每次启动都需要加载VM并编译代码。预初始化可能涉及提前加载VM、共享VM实例或者复用之前的VM状态。

Dart VM 的作用

1. 代码执行：负责解析、编译和执行 Dart 代码。
2. 内存管理：自动处理垃圾回收（GC）。
3. 运行时服务：提供反射、类型检查、异步调度等功能。
4. 插件交互：通过 Platform Channel 与原生代码通信。

Dart虚拟机的创建过程

Dart虚拟机是一个解释器，它可以将Dart代码编译成字节码，并通过解释器将其转换成机器码并执行。在Flutter应用程序中，Dart虚拟机是通过Flutter引擎来创建和运行的。

下面是Dart虚拟机的创建过程：

1. 首先，Flutter引擎会创建一个新的Isolate（独立的Dart执行环境），并将Dart代码加载到该Isolate中。
2. 接着，Flutter引擎会启动Dart虚拟机，并为该Isolate创建一个Dart虚拟机实例。
3. Dart虚拟机实例会初始化一个Dart运行时环境，并在该环境中创建一个Isolate对象，该对象用于管理和控制当前的执行环境。
4. Dart虚拟机实例会为该Isolate分配一些资源，包括栈空间、堆内存和文件描述符等。
5. Dart虚拟机实例会将Dart代码编译成字节码，并将其加载到该Isolate中。
6. 然后，Dart虚拟机实例会创建一个Dart解释器，该解释器会解释和执行该Isolate中的Dart代码。
7. 最后，Dart虚拟机实例会启动该Isolate，从而开始执行Dart代码。

1. 启动速度优化

Flutter启动流程:

1). 一个Native进程只有一个DartVM

2). 第一个FlutterEngine初始化时，会创建并初始化DartVM

3). 一个DartVM可以有多个FlutterEngine，每个FlutterEngine都运行在自己的Isolate中，他们的内存数据不共享，需要通过Isolate事先设置的port(顶级函数)通讯。

作者：淘淘养乐多
链接：https://juejin.cn/post/7350868887322263552
来源：稀土掘金
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一、启动阶段的核心问题

1. 冷启动（Cold Start）

• 定义：应用首次启动时，需要完成从 Dart VM 初始化、加载核心框架代码、解析资产文件 到 渲染首屏界面 的完整流程。
• 关键瓶颈：
  • Dart VM 启动：初始化虚拟机、加载基础库。
  • AOT 编译产物加载：解析编译后的二进制代码（如 app.so）。
  • 路由与初始化逻辑：执行 main() 函数中的业务代码。
  • 资源解析：加载字体、图片、本地化文件等。

2. 热启动（Hot Restart）

• 定义：在已运行的 VM 上重启应用（如通过 flutter run 时的热重载）。
• 优化重点：复用 VM 和大部分已加载的代码/资源。

二、底层优化原理

1. AOT 编译（Ahead-Of-Time）

原理：

• 将 Dart 源码 静态编译 为 目标平台的机器码（如 x86_64、ARM64），生成 app.so（Linux/macOS）或嵌入到二进制包中（Android/iOS）。
• 对比 JIT（Just-In-Time）：
  • JIT 启动时动态编译代码，但会引入编译开销；AOT 启动时直接执行机器码，无编译延迟。

优化效果：

• 冷启动时间减少 30%~50%（尤其是复杂应用）。
• 内存占用降低：无需维护 JIT 编译器堆栈。

实现细节：

• Dart VM 启动流程：
  1. 加载 AOT 编译后的 vm isolate（包含基础 VM 运行时）。
  2. 加载 root isolate（包含应用代码的字节码或 AOT 机器码）。
  3. 执行 main() 函数。

2. Tree Shaking

原理：

• 通过 静态分析，移除未使用的代码（函数、类、变量）。
• 实现方式：
  • Dart 编译器：在 aot 模式下自动标记未引用代码。
  • 构建工具：Gradle（Android）和 CocoaPods（iOS）集成 Tree Shaking。

优化效果：

• 包体积减少 10%~30%（例如移除未使用的第三方库功能）。
• 启动时间间接优化：减少需加载的代码量。

3. Dart VM 初始化优化

关键机制：

• VM 预初始化：
  • 在某些嵌入引擎（如 Flutter Engine）中，VM 可能在应用启动前预先初始化。
  • Android 示例：通过 flutter.startInitialization 提前加载 VM。
• ** isolates**：
  • main isolate 负责业务逻辑，vm isolate 负责运行时服务（如垃圾回收）。
  • 优化方向：减少 main isolate 启动时的初始化开销。

三、具体优化措施

1. 代码优化

(1) 精简 main() 函数

• 问题：复杂的 main() 函数会触发大量初始化逻辑。
• 优化方案：

  void main() async {
    // 延迟初始化非核心服务（如 Firebase）
    await Firebase.initializeApp();
    runApp(const MyApp());
  }

• 原理：将耗时操作（如网络请求、第三方库初始化）延迟到首屏渲染之后。

(2) 按需加载路由

• 问题：传统路由模式会在启动时注册所有页面。
• 优化方案：

  // 使用动态路由注册
  final router = FlutterNativeRouter();
  router.defineRoute('/login', LoginScreen());
  // 在需要时注册路由
  await router.registerRoutes();
  runApp(MyApp());

• 原理：按需加载路由，避免一次性注册所有页面。

(3) 移除未使用的代码

• 工具：
  • flutter analyze：检测未使用的变量、函数。
  • pub deps：查看依赖树，移除冗余库。

2. 配置优化

(1) 启用 AOT 并关闭调试模式

• Android (build.gradle)：

  flutter {
    target: lib/main.dart
    aot: true
    debugEnabled: false
  }

• iOS (ios/Runner/Info.plist)：

  <key>FLUTTER_ENABLE_AOT</key>
  <true/>
  <key>FLUTTER_DEBUG_MODE</key>
  <false/>

• 原理：AOT 编译减少启动时的 JIT 开销，关闭调试模式禁用断言和日志。

(2) 调整 Dart VM 参数

• Android (build.gradle)：

  flutter {
    dartOptions {
      vmArguments: --no-sound-null-safety
    }
  }

• 原理：关闭 sound null safety 可加速非空安全模式的检查。

3. 构建优化

(1) 启用持久化构建缓存

• 命令行：

  flutter clean
  flutter build --cache

• 原理：复用构建缓存，避免重复编译相同的依赖。

(2) 使用 Split APKs（Android）

• 配置：

  android {
    splits {
      abi {
        enable true
        reset()
        include 'armeabi-v7a', 'arm64-v8a', 'x86', 'x86_64'
      }
    }
  }

• 原理：为不同 CPU 架构生成独立的 APK，减少包体积。

4. 资源优化

(1) 压缩与子集化资源

• 图片压缩：
  • 使用 WebP 格式（透明度支持更好）或 PNG8（无透明度）。
  • 工具：TinyPNG、ImageOptim。
• 字体子集化：

  fonts:
    - family: Roboto
      subsets: latin

• 原理：减少资源文件体积，加快加载速度。

(2) 按需加载 Assets

• 动态加载：

  Future<void> loadAssets() async {
    await rootBundle.load('assets/large_image.png');
  }

• 原理：首屏加载完成后按需加载非关键资源。

5. 平台特定优化

(1) Android 优化

• 移除冗余主题：

  <!-- AndroidManifest.xml 中移除默认主题 -->
  <application
      android:theme="@style/Theme.AppCompat.Light.NoActionBar">
  </application>

• 启用代码混淆与 ProGuard：

  buildTypes {
      release {
          minifyEnabled true
          proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
      }
  }

• 原理：混淆代码可减少逆向工程风险，同时 Tree Shaking 依赖 ProGuard 规则。

(2) iOS 优化

• 移除调试符号：

  post_install do |installer|
    installer.pods_project.targets.each do |target|
      target.build_configurations.each do |config|
        if config.name == 'Debug'
          config.build_settings['ENABLE_BITCODE'] = 'NO'
        end
      end
    end
  end

• 使用 strip_unused_code：

  flutter build ios --release --strip-unused-code

• 原理：移除未使用的符号和代码，减小可执行文件体积。

四、性能分析工具

1. Flutter DevTools

• Timeline 视图：
  • 分析启动阶段的各个阶段耗时（如 VM 初始化、Dart 初始代码加载、渲染首屏）。
• CPU Profiler：
  • 检测启动时热点函数（如 main() 中的初始化逻辑）。

2. 命令行工具

• flutter run --trace-skia：
  • 输出 Skia 绘制指令，分析渲染性能。
• flutter dump-tree：
  • 查看渲染树结构，识别不必要的视图层级。

五、高级优化技巧

1. 冷启动预加载

• 方案：在应用安装后立即启动一个后台进程，预加载核心数据。
• 限制：可能违反平台政策（如 iOS 的后台执行限制）。

2. 使用 flet 或 flutter_native_router

• 路由优化：通过声明式路由减少初始化开销。
• 示例：

  final router = FlutterNativeRouter();
  router.defineRoute('/home', (context) => const HomeScreen());

3. Dart VM 预初始化

• Android：通过 flutter.startInitialization() 提前加载 VM。
• iOS：在 AppDelegate 中手动初始化 Dart VM。

六、总结

优化分层：

关键指标：

• 启动时间：从 main() 开始到首屏渲染完成的时间。
• 包体积：通过 flutter build 生成的可执行文件大小。
• CPU 占用：分析工具检测的启动阶段峰值 CPU 使用率。

通过上述优化，可将复杂应用的冷启动时间从 2~3 秒 缩短至 0.5~1 秒，显著提升用户体验。