iOS性能调优工具

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总结:

三类工具

  • 基础工具 (NSLog的方式记录运行时间.)
  • 性能工具.检测各个部分的性能表现,找出性能瓶颈
  • 内存工具.检查内存正确性和内存使用效率

性能工具:

可以衡量CPU的使用,时间的消耗,电池的消耗

一、Time Profile

启动Time Profile:Xcode ——> Product ——> Profile ——> Time Profile

使用Time Profiler调试程序,能获取到整个应用程序运行中所消耗的时间分布和百分比

使用Time Profile前有两点需要注意的地方:

1、一定要使用真机调试

在开始进行应用程序性能分析的时候,一定要使用真机。因为模拟器运行在Mac上,然而Mac上的CPU往往比iOS设备要快。相反,Mac上的GPU和iOS设备的完全不一样,模拟器不得已要在软件层面(CPU)模拟设备的GPU,这意味着GPU相关的操作在模拟器上运行的更慢,尤其是使用CAEAGLLayer来写一些OpenGL的代码时候,这就导致模拟器性能数据和用户真机使用性能数据相去甚远

2、应用程序一定要使用发布配置

在发布环境打包的时候,编译器会引入一系列提高性能的优化,例如去掉调试符号或者移除并重新组织代码。另iOS引入一种"Watch Dog"[看门狗]机制,不同的场景下,“看门狗”会监测应用的性能,如果超出了该场景所规定的运行时间,“看门狗”就会强制终结这个应用的进程。开发者可以crashlog看到对应的日志,但Xcode在调试配置下会禁用"Watch Dog"

 

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启动后如图

 

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点击左上角红色按钮,开始调试

 

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调试时注意右下方选项

 

Separate by Thread:每个线程应该分开考虑,只有这样你才能揪出那些大量占用CPU的"重"线程

Invert Call Tree:从上倒下跟踪堆栈,这意味着你看到的表中的方法,将已从第0帧开始取样,这通常你是想要的,只有这样你才能看到CPU中话费时间最深的方法,也就是说FuncA{FunB{FunC}} 勾选此项后堆栈以C->B-A 把调用层级最深的C显示在最外面

Hide System Libraries:勾选此项你会显示你app的代码,这是非常有用的。因为通常你只关心cpu花在你自己写的代码上的时间 而不是花在系统代码上的时间

Flatten Recursion:递归函数, 每个堆栈跟踪一个条目

Top Functions:一个函数花费的时间直接在该函数中的总和,以及在函数调用该函数所花费的时间的总时间。因此,如果函数A调用B,那么A的时间报告在A花费的时间加上B花费的时间,这非常有用,因为它可以让你每次下到调用堆栈时挑最大的时间数字,归零在你最耗时的方法

 

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最终调试界面如图
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双击选中行查看代码

发现循环中的UIImage *image = [UIImage imageNamed:imageName];语句的时间消耗最长,度娘之:

UIImage初始化方法有两种

A:imagedNamed初始化

B:imageWithContentsOfFile初始化

二者不同之处在于,imageNamed默认加载图片成功后会内存中缓存图片,这个方法用一个指定的名字在系统缓存中查找并返回一个图片对象,如果缓存中没有找到相应的图片对象,则从指定地方加载图片然后缓存对象,并返回这个图片对象

而imageWithContentsOfFile则仅只加载图片,不缓存

大量使用imageNamed方式会在不需要缓存的地方额外增加开销CPU的时间来做这件事,当应用程序需要加载一张比较大的图片并且使用一次性,那么其实是没有必要去缓存这个图片的,用imageWithContentsOfFile是最为经济的方式,这样不会因为UIImage元素较多情况下,CPU会被逐个分散在不必要缓存上浪费过多时间

使用场景需要编程时,应该根据实际应用场景加以区分,UIimage虽小,但使用元素较多问题会有所凸显

内存工具:

关心内存泄露和内存垃圾问题

一、Analyze静态分析

一. 静态内存分析

  1. 所谓静态内存分析, 是指在程序没运行的时候, 通过工具对代码直接进行分析
    • 根据代码的上下文的语法结构, 让编译器分析内存情况, 检查是否有内存泄露
  2. 作用
    • 逻辑错误: 访问未初始化的变量或者野指针
    • 声明错误: 声明了一个对象, 但是从未使用过
    • 内存管理错误: 内存泄露
    • 缺点: 静态内存分析由于是编译器根据代码进行的判断, 做出的判断不一定会准确, 因此如果遇到提示, 应该去结合代码上文检查一下
  3. OC中的静态内存分析:
    • 曾经在MRC环境下, OC的代码需要手动管理内存, 任何对象的引用, 都要伴随一次release操作, 否则很容易发生内存泄露, 因此在MRC环境下, 使用静态内存分析很有必要
    • 而在目前的ARC环境下, 很少会发生内存泄露, 但是也会有很少数的情况导致内存泄露
      • 如Foundation对象与CoreFoundation对象的相互转化, CoreFoundation对象享用ARC机制, 所以容易发生内存泄露
  4. Swift的静态内存分析
    • Swift中, 使用了类型重映射机制, 他可以将对象转换成能够自动管理内存的对象, 不需要我们手动释放, 因此Swift在内存管理方面更为安全

二. 内存分配

  1. 作用
    • 查看当前运行情况的内存分配
    • 查看使用过的内存有没有释放掉
  2. 关于App中加载图片的注意点
    • -imageNamed:
      • 该方法用于加载小图片/使用频率高的图片
      • 此方法加载过得图片, 在App运行期间, 始终会保有缓存, 这个缓存是由系统管理的, 无法通过代码销毁缓存
      • 当系统察觉到内存消耗过高, 就会自动释放这部分内存
          Search for an object whose name was set explicitly using the setName: method and currently resides in the image cache.
          该方法首先会从图片内存中查找
          Search the app's main bundle for a file whose name matches the specified string. 
          如果没有找到, 就在App的mainBundle中查找
          Search the Application Kit framework for a shared image with the specified name.
          如果bundle中也没有, 就会去framework的库中寻找
    • -imageWithContentsOfFile:
      • 该方法用于加载大图片/使用率较低的图片
      • 它只是加载一次图片, 并且不会做缓存, 当对象释放的时候, 内存也就被释放掉了
      • 因此对于不常用的图片应该使用这个方法
  3. 图片在沙盒中的存在形式
    1. 如果当前项目部署版本 <= 6.x: 那么所有图片就会直接暴露在沙盒的资源包中(main bundle), 不会进行压缩为Assets.car文件
    2. 如果当前项目部署版本 >= 7.x
      • 放在Images.xcassets中的所有图片, 都会被压缩为Assets.car文件, 不会直接暴露在沙盒的资源包中
      • 而没有放在Images.xcassets的图片, 会直接暴露在沙盒的资源包中
    3. 使用对比
      • 压缩为Assets.car的文件:
        • 这些图片不会暴露在外, 但是无法或得到这些图片的路径, 只能通过图片名-imageName来加载图片, 并且会产生缓存
        • 小图片/使用频率高, 放在image.xcassets中
      • 未压缩的图片:
        • 图片暴露在外, 可以通过imageWithContentOfFile来获得图片的路径, 不会有缓存
        • 大图片/使用频率低, 如新特性界面, 放在外面

 

二、Leaks动态内存分析

对于有些内存泄漏情况通过静态分析无法解决的,可以通过动态分析来发现,分析起来更有针对性

点击XCode的Product菜单Profile启动Instruments:

选择Leaks,会自动启动Leaks工具和IOS模拟器:

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Leaks启动后会开始录制,随着对模拟器运行的App的操作,可以在Leaks中查看内存占用的情况。

Leaks顶部分为两栏:Allocations和Leaks

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Allocations纪录了内存分配,用来优化内存使用的

Leaks用来分析内存泄漏。ARC中引起的内存泄漏原因就是引用环。

看下效果图

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乍一看还不错啊,tableview非常流畅,图片能够惰性下载(cell屏幕上再下载),这也是我想要的雏形。可是,好奇的用leaks分析一下

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我擦

 然后,我们打开leaks,看看错误出现在哪

先选择Leaks和Leaks by Backtrace.这里可以看到那些对象内存泄漏了,泄漏了多少,这个就是简单看看,没有太多调试意义。

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然后看看Call Tree,因为Call Tree会给我们大概的位置,有时候会给我们精确的位置,不过要看运气了。

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然后,再又面选择Invert Call Tree和Hide System Library

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然后,我们就知道大概内存泄漏的位置在NSOperation的子类这里了。

然后双击上文图片中的任意一行,就会跳到代码处内存泄漏的地方(事实上,到这步,很多内存泄漏的问题都会被发现)

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那么怎么办呢?有问题下看文档,我们看到图片中引起引用计数加一的是

+ (NSURLSession*)sessionWithConfiguration:(NSURLSessionConfiguration*)configurationdelegate:(id)delegatedelegateQueue:(NSOperationQueue*)queue:

看下文档,发现了这个地方

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于是,我们要手动的去断开强引用,于是,我们手动去断开

-(void)setOperationFinished{

[self.sessioninvalidateAndCancel];

[selfwillChangeValueForKey:@"isFinished"];

[selfwillChangeValueForKey:@"isExecuting"];

executing =NO;    finished =YES;

[selfdidChangeValueForKey:@"isExecuting"];

[selfdidChangeValueForKey:@"isFinished"];

}

再运行下看看,能够正常的Dealloc了

2015-06-0510:28:36.814AsyncImageTableviewDemo[1245:83664]dealloc2015-06-0510:28:36.954AsyncImageTableviewDemo[1245:83664]dealloc

用leaks分析,也没有内存泄漏了

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总结:其实大多数问题在双击上文的代码部分就可以解决了,少数问题需要详细的分析ARC引用过程

 

三、Zombie内存垃圾

程序挂了的问题比性能问题严重得多.
可以在Instrument中开Zombie功能,使得内存crash的时候,能看到crash在哪个对象上.
还是那几个优缺点
这个东西一般在接到 EXEC_BAD_ACCESS的时候用.这个时候是内存访问的问题

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未经允许不得转载:作者:SheaYang, 转载或复制请以 超链接形式 并注明出处 技术Dog|博客
原文地址:《iOS性能调优工具》 发布于2019-10-25

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