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iOS 底层原理39：Instruments系列（一）Instruments介绍

Style_月月 2023-03-28 原文

前言

通常程序运行时常见的错误大致分为两类

  • 用户使用引起的外部错误，例如缺少参数、参数错误等

  • 程序运行时产生的内部错误，例如内存溢出、空指针、以0做除数等

针对第一种外部错误，一般是不可控的，因为用户的行为是随机的，所以一般只能采取相应的预防措施，尽最大程度去避免这类问题

针对第二种内部错误，可以通过一些工具及时的找出问题并修正。这里就不得不提及Xcode自带的检测调试工具Instruments了。

介绍

Instruments是一个非常灵活、且强大的工具，可以进行性能分析、动态追踪、代码分析等，让我们对程序的内部运行更加了解。主要可以做以下事情：

  • 用于动态调追踪和分析OS X和iOS的代码的性能分析和测试工具

  • 支持多线程调试

  • 支持录制和回放图形界面的操作过程

  • 追踪代码中的问题（甚至是难以复现的）

  • 分析程序的性能

  • 实现程序的自动化测试

  • 部分实现程序的压力测试

  • 执行系统级别的通用问题最终调试

打开方式有以下三种：

  • 快捷键：CMD + I（对应小写的i）

  • Xcode -> Open Developer Tool -> Instruments

  • 项目 -> Product -> Profile

Instruments具体的界面如下所示


Instruments界面

  • Blank：创建一个空的模板，可以自定义添加各种工具

  • Activity Monitor：跟踪整个系统的活动，包括 CPU、内存、网络和磁盘。默认情况下，活动监视器模板不会在时间线窗格中显示网络或磁盘活动

  • Allocations：使用Allocations和VM Tracker工具来测量应用程序中的常规和虚拟内存使用情况

  • Animation Hitches：用于检测滚动和动画问题，以帮助您可视化和研究应用程序的图形管道。通俗来讲就是检测界面流畅度，是否有卡顿情况

  • App Launch：使用 5 秒时间配置文件和线程状态跟踪调整应用程序启动性能

  • Core Data：可以检测应用程序中数据的存储交互，例如数据提取、缓存缺失和存储等

  • CPU Counters：收集使用时间或基于事件的抽样方法的性能监控计数器（PMC）事件，使用 Counters 工具来跟踪 PMC 事件。

  • CPU Profiler：用于分析 CPU 工作负载的基于周期的分析器，使用硬件性能监控中断（PMI）来提供更稳定的测量，无论代码是在性能 CPU 还是效率 CPU 上运行

  • File Activity：用于检查系统文件的使用情况，可以检查文件的打开、关闭、读和写操作，同时也可以检测文件系统本身的改变，包括权限和所有权发生的改变。

  • Game Performance：用于检测游戏性能和帧率

  • Leaks：用来检测内存的泄漏

  • Logging：来自统一日志系统的日志和路标的可视化。用于导入日志存档文件的默认模板

  • Metal System Trace：是apple 2014年在ios平台上推出的高效底层的3D图形API，它通过减少驱动层的API调用CPU的消耗提高渲染效率。

  • Network：使用连接工具来分析iOS应用程序的TCP/IP和UDP/IP连接

  • SceneKit：检测的app是使用了screenKit。用于确定每一帧的工作类型，例如动画、物理、场景剔除和渲染。

  • SwiftUI：SwiftUI分析工具，用于跟踪视图类型的 .body 调用、动态视图属性随时间的更新以及识别慢帧

  • System Trace：操作系统中事件发生的全视图。了解线程是如何跨 CPU 调度的，并了解系统调用和虚拟内存故障如何影响应用程序的性能

  • Time Profiler：使用时间分析器工具对系统CPU上运行的进程执行低开销、基于时间的采样。随着时间的推移，多核和线程的使用效率越高，应用程序的性能就越好。时间分析器工具中的CPU和线程策略显示了应用程序对内核和线程的利用程度。

  • Zombies：使用分配工具来测量应用程序中的一般内存使用情况，重点是检测过度释放的“zombie”对象，即在释放后调用的对象，这些对象不再存在。

其中常用的是以下几种，后续会分别介绍如何使用及自定义

  • Allocation

  • Animation Hitches

  • App Launch

  • Leaks

  • Network

  • Time Profiler：

  • Zombies

Instruments底层strongli的

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