iOS-Instruments

Instruments是一款XCode自带的性能分析工具。

简介

Instruments其本身是独立App,可以单独使用。Instruments可用于：

测验一个或多个App进程的行为;
测验设备的相关元素，例如Wi-Fi，蓝牙;
在真机或者虚拟机上进行分析;
创建自定义的DTrack Instruments来分析系统以及App的行为;
跟踪问题在源码中的位置;
对App进行性能分析;
发现App的内存问题，例如泄漏，越界等;
提升App的电池节能;
进行系统级别的分析解决问题;
将Instruments设置保存为模板。

工作流

Instruments的工作流如下：

使用方式

打开

打开方式有如下几种：

Xcode中打开：

Dock中打开：

Terminal中打开：

1	open /Applications/Xcode.app/Contents/Applications/Instruments.app

使用

使用方式有如下几种：

Product->Profile:

Run->Profile:

模板

如果需要多次使用同一个模板，可以Edit Scheme：

Profile里面设置:

数据录制

打开Instruments后，可以看到以下窗口：

想要查看单独某项的，例如内存或者网络连接，可以直接点击进去，如果想要同时查看多项，点击“Blank”，生成一个空白的面板。然后点击右上角的“+”号，可以将某一项拖到左边的面板上。

完成后，可以点击左上角的红色按钮开始录制。

数据分析

下面以内存分配为例，录制过程中，下面的详细面板会出现对应的统计信息。

如果要查看某个时间段，可以在右上角的时间线那里，拖动选择，还可以通过触摸板手势进行缩放。

除了统计信息，还可以查看调用的函数栈：

如果不想查看这么详细的，也可以通过右下角的详情按钮查看核心的函数栈:

对于App自身的函数，非系统函数的，可以双击查看源码:

如果想在XCode中查看源码，点击下面的Xcode按钮:

常见场景

CPU

在追求性能时，我们需要查看App对于CPU的使用情况，方式如下:

使用Activity Monitor查看设备的CPU使用率对比。

使用Time Profiler查看CPU的多核的负载情况，包括App、多线程以及对应到某个函数对CPU的负载。例如，如果单个核的负载远高于其他核，那么说明需要进行优化。如果主线程负载过重，那么可能会导致界面相应缓慢，应该把工作移到其他线程上。

使用Performance monitor Counters(PMC)来寻找性能瓶颈。例如，通过查看某个硬件相关的Event，例如ARM64Instructions，来查看是否有过度复杂的条件分支，可以进行优化。

内存

使用Activity Monitor查看设备的物理内存和虚拟内存的使用情况。

其中，名词对应如下：

Physical Memory Wired:操作系统使用的内存大小;
Physical Memory Active:进程(非操作系统)使用的内存大小;
Physical Memory Inactive:刚释放的内存大小;
Physical Memory Used:在录制期间使用的内存大小;
Physical Memory Free:空闲可用的内存大小;
Total VM Size:虚拟内存的总大小;
VM Page Out Bytes:存到硬盘的内存大小;
VM Swap Used:加载硬盘的内存大小。

使用Allocations查看App的内存分配情况。

Allocations可以用于发现Abandoned Memory。Abandoned Memory指被分配，但是没有用到的内存。例如，对同一张图片进行了两次缓存，或者没有用到的数组。Abandoned Memory一般会被App某处引用，Instruments无法判断其重要性，只能通过重复执行一组操作，观察内存是否会持续增长来寻找。例如，重复多次的启动和关闭一个游戏App，打开和关闭一个Window，都不应该导致内存的持续增长，而应该是比较稳定的内存状态。

使用Leaks查找App的内存泄漏。

Leaks可以用于发现Leaked Memory。Abandoned Memory指被分配，但是没有被释放，并且不再被App引用的内存。因为没有引用，所以也没办法进行内存释放。例如，App每次在绘画时，都生成一个新的矩形对象，但绘画完成后并没有释放，则绘画次数越多，内存泄漏越严重。

在查看详细信息时，可以点击地址旁边的箭头来查看引用次数，然后点击右边的按钮来屏蔽系统函数。

对于使用ARC的App，可以通过Cycels & Roots视图来寻找循环引用的对象。

使用Zombies查找App依然被引用的已释放内存。

Zombies是指那些已经被释放，且不再使用的内存，但仍然被App在某处引用。例如，图片的缓存已经删除了，但是，App依然对该张图片存在引用对象。

如果在录制过程中，出现NSZombie对象，则该对象会被标记，App会自动Crash，并且出现一个Zombie消息弹窗。可以通过其查看该对象的分配和释放过程。尽管Instruments会帮助识别NSZombie对象，但是最好还是自己再对其分配和释放过程进行确认，并小心的修改代码，解决问题。