目錄

1、Instruments功能

2、線上性能監控

? ? ? ? ? ? 2-1、CPU 使用率的線上監控方法 ??

? ? ? ? ? ? 2-2、FPS 線上監控方法

? ? ? ? ? ? 2-3、內存使用量的線上監控方法

3、開發一款自定義 Instruments 工具

4、總結：

1、Instruments功能 ：為了能夠主動、高效地發現性能問題，避免 App 質量進入無人監管的失控狀態，我們就需要對 App 的性能進行監控。目前，對 App 的性能監控，主要是從線下和線上兩個維度展開。

1、最新版本的 Instruments 10 還有以下兩大優勢：Instruments 基于 os_signpost 架構，可以支持所有平臺。Instruments 由于標準界面（Standard UI）和分析核心（Analysis Core）技術，使得我們可以非常方便地進行自定義性能監測工具的開發。當你想要給 Instruments 內置的工具換個交互界面，或者新創建一個工具的時候，都可以通過自定義工具這個功能來實現。

2、蘋果公司在 WWDC 2018 Session 410 鏈接?Creating Custom Instruments 里提供了一個范例：通過 os_signpost API 將圖片下載的數據提供給 Analysis Core 進行監控觀察。這個示例在 App 的代碼如下所示：

Instruments 的各種性能檢測工具

2、線上性能監控

1、監控代碼不要侵入到業務代碼中；

2、采用性能消耗最小的監控方案。

線上性能監控，主要集中在 【CPU 使用率、FPS 的幀率 和 內存】?這三個方面。接下來，我們就分別從這三個方面展開討論吧。

2-1、CPU 使用率的線上監控方法 ? App 作為進程運行起來后會有多個線程，每個線程對 CPU 的使用率不同。各個線程對 CPU 使用率的總和，就是當前 App 對 CPU 的使用率。明白了這一點以后，我們也就摸清楚了對 CPU 使用率進行線上監控的思路。

在 iOS 系統中，你可以在 usr/include/mach/thread_info.h 里看到線程基本信息的結構體，其中的 cpu_usage 就是 CPU 使用率。結構體的完整代碼如下所示：

因為每個線程都會有這個 thread_basic_info 結構體，所以接下來的事情就好辦了，你只需要定時（比如，將定時間隔設置為 2s）去遍歷每個線程，累加每個線程的 cpu_usage 字段的值，就能夠得到當前 App 所在進程的 CPU 使用率了。實現代碼如下：

在下面這段代碼中，task_threads 方法能夠取到當前進程中的線程總數 threadCount 和所有線程的數組 threads。

接下來，我們就可以通過遍歷這個數組來獲取單個線程的基本信息。其中，線程基本信息的結構體是 thread_basic_info_t，這個結構體里就包含了我們需要的 CPU 使用率的字段 cpu_usage。

然后，我們累加這個字段就能夠獲取到當前的整體 CPU 使用率。到此，我們就實現了對 CPU 使用率的線上監控。

計算CPU使用率

2-2、FPS 線上監控方法

FPS 是指圖像連續在顯示設備上出現的頻率。FPS 低，表示 App 不夠流暢，還需要進行優化。但是，和前面對 CPU 使用率和內存使用量的監控不同，iOS 系統中沒有一個專門的結構體，用來記錄與 FPS 相關的數據。但是，對 FPS 的監控也可以比較簡單的實現：通過注冊 CADisplayLink 得到屏幕的同步刷新率，記錄每次刷新時間，然后就可以得到 FPS。具體的實現代碼如下：

FPS 線上監控方法

2-3、內存使用量的線上監控方法

通常情況下，我們在獲取 iOS 應用內存使用量時，都是使用 task_basic_info 里的 resident_size 字段信息。但是，我們發現這樣獲得的內存使用量和 Instruments 里看到的相差很大。后來，在 2018 WWDC Session 416 iOS Memory Deep Dive 鏈接?中，蘋果公司介紹說 phys_footprint 才是實際使用的物理內存。

內存信息存在 task_info.h （完整路徑 usr/include/mach/task.info.h）文件的 task_vm_info 結構體中，其中 phys_footprint 就是物理內存的使用，而不是駐留內存 resident_size。結構體里和內存相關的代碼如下：

內存信息結構

OK，類似于對 CPU 使用率的監控，我們只要從這個結構體里取出 phys_footprint 字段的值，就能夠監控到實際物理內存的使用情況了。具體實現代碼如下：

使用內存計算方法

3、開發一款自定義 Instruments 工具

主要包括以下這幾個步驟：

1> 在 Xcode 中，點擊 File > New > Project；

2> 在彈出的 Project 模板選擇界面，將其設置為 macOS；

3>選擇 Instruments Package，點擊后即可開始自定義工具的開發了。如下圖所示。

項目中添加該擴展

經過上面的三步之后，會在新創建的工程里面生成一個.instrpkg 文件，接下來的開發過程主要就是對這個文件的配置工作了。這些配置工作中最主要的是要完成 Standard UI 和 Analysis Core 的配置。

上面這些內容，就是你在開發一個自定義 Instruments 工具時，需要完成的編碼工作了。可以看到，Instruments 10 版本的自定義工具開發還是比較簡單的。與此同時，蘋果公司還提供了大量的代碼片段，幫助你進行個性化的配置。你可以點擊這個鏈接，查看官方指南中的詳細教程。

Analysis Core 收集和處理數據的過程，可以大致分為以下這三步：

1>處理我們配置好的各種數據表，并申請存儲空間 store；

2> store 去找數據提供者，如果不能直接找到，就會通過 Modeler 接收其他 store 的輸入信號進行合成；

3> store 獲得數據源后，會進行 Binding Solution 工作來優化數據處理過程。

這里需要強調的是，在我們通過 store 找到的這些數據提供者中，對開發者來說最重要的就是 os_signpost。os_signpost 的主要作用，是讓你可以在程序中通過編寫代碼來獲取數據。你可以在工程中的任何地方通過 os_signpost API ，將需要的數據提供給 Analysis Core。

蘋果公司在 WWDC 2018 Session 410 Creating Custom Instruments 鏈接?里提供了一個范例：通過 os_signpost API 將圖片下載的數據提供給 Analysis Core 進行監控觀察。這個示例在 App 的代碼如下所示：需要注意的是，上面代碼中，os_signpost 的 begin 和 end 需要成對出現。

4、總結：

作為一名 iOS 開發者，與其一起開始到處去尋找各種解決方案，不如先摸透蘋果公司自己的庫和工具，這里面的設計思想和演進包含有大量可以吸取和學習的知識。掌握好了這些知識，你也就能夠開發出適合自己團隊的工具了。所以沒有在這篇文章中和你介紹第三方線上性能監控工具的原因。