Instruments概述

本文内容来自于学习《instrument user guide》

一、启动方式

1. xcode：Xcode > Open Developer Tool > Instruments
2. docker
3. build时执行instrument

二、使用步骤

1. 打开instruments，选择target
2. 选择跟踪模板
3. 采集数据
4. 分析、检查数据

三、收集数据

1. target可以选择系统所有进程或者单独app

这里需要注意的是无线连接iOS设备的方法：

1）通过USB将iOS设备连接到PC；

2）按住Option键，点击target -> 选择iOS设备，enable wireless；

3）target -> 选择iOS设备的无线版本；

4）断开iOS和PC的USB连接；

注意设备关机后，数据收集会停止，需要重新连接后重新收集数据。

1. Dock中开启instruments

该方法支持后台收集、采样数据，支持的instruments模板有：

1）System Time Profile.

2）Time Profile Specific Process.

3）Automatically Time Profile Spinning Applications.

4）Allow Tracing of Any Process (10 hours).

1. 使用iprofile收集数据

iprofiler是一个命令行工具，不需要打开instruments就可以监控 app的性能，数据保存在.dtps文件中。数据收集结束之后可以导入到instruments模板中，图形化展示。支持的模板有：1）Activity Monitor. 2）Allocations. 3）Counters. 4）Event Profiler. 5）Leaks. 6）System Trace. 7）Time Profiler.

iprofiler使用样例:

1）使用time profiler和activity monitor instrument收集所有进程的数据，最终保存为allprocs.dtps.

iprofiler -timeprofiler -activitymonitor

2）使用Time Profiler instrument收集app数据，数据采集时间为8s，数据保存为/temp/YourApp_perf.dtps.

iprofiler -T 8s -d /temp -o YourApp_perf -timeprofiler -a YourApp

3）使用leaks和activity monitor采集PID=823进程的数据，采样时间为2.5s，最终保存为YourApp_perf.dtps.

iprofiler -T 2500ms -o YourApp_perf -leaks -activitymonitor -a 823

4）使用Time Profiler 和 Allocations instruments采集app数据，采集时间为默认时间（默认时间为10s），数据保存为/tmp/allprocs.dtps.

iprofiler -d /tmp -timeprofiler -allocations -a YourApp.app

5）app的地址为/path/to，参量为arg1，使用Time Profiler 和System Trace instruments采集数据，采集时间为15s，但是只保存最后2s的数据，文件保存为YourApp_perf.dtps.

iprofiler -T 15 -I 1000ms -window 2s -o YourApp_perf -timeprofiler -systemtrace /path/to/Your.app arg1

1. 将instrument工具对数据采集的影响最小化

1）降低采样间隔可以收集更多的数据，但是高采样率也可能会导致一些问题：每个采样都需要处理，高采样率消耗处理时间；采样间隔可能不一致； 采样数据过多会消耗内存；采样间隔的设置：打开Record Settings inspector

2）延迟模式：一般instruments都是在app执行的时候收集并且分析、展示数据。延迟模式下运行instruments是指等数据收集结束之后再分析数据，这种方式可以提高性能数据的准确性。设置方法：

为整个instruments设置deferred mode：instruments -> preferences > 勾选“always use deferred mode”；

为某一个trace设置derferred mode：file -> record options -> 勾选“deferred mode”；

四、检查数据

1. 符号化

当跟踪数据里面显示的是地址而不是可读性较强的符号，因此需要将地址转换为符号。地址和 符号的映射保存在dSYM文件中。instruments工具一般会自动找到dSYM文件，然后将地址转换为符号，如果instruments工具没有成 功找到dSYM文件，可以手动设置：files -> symbols > 选择需要符号化的可执行文件或者framework > “select dSYM or containing folder” > 找到dSYM文件（dSYM文件默认会保存在build文件夹下）。

1. 跟踪面板

1）在某一个时间点上添加标签flag：edit -> add flag;

2）放大、缩小：放大：按住shift键，拖拽选择要放大的数据；缩小：按住control键，拖拽选择要缩小的数据；

3）查看特定时间段内的数据：选择起点/终点 -> view -> set inspection range start/end

4）隔离观察一段数据：按住option键，选择一段数据，detail panel中显示这段时间内的详细信息。

1. 详细信息面板

不同的instruments，详细面板中显示不同的信息。

1）extend detail inspector: view -> inspectors > show extend detail;

2）显示代码；

3）隐藏／显示系统调用堆栈；

五、保存、导出

1. 保存单个跟踪文档；
2. 保存instruments跟踪模板；
3. 导出跟踪数据，导出格式为CSV文件（注意：不是所有的instruments都支持导出为csv文件）；
4. 导入数据：使用命令行工具采样数据之后，可以导入到instruments中进行查看；
5. 自定义的instruments可以导出为脚本，然后用dtrace命令行工具执行该脚本。采样数据之后，可以导入到instruments进行查看。

六、定位内存问题

1. 使用activity monitor检查内存使用情况

activity monitor跟踪cpu、内存、网络，可以跟踪所有进程或者单个进程。它有一系列的系统统计信息可供选择：Physical Memory Wired，Physical Memory Active，Physical Memory Inactive，Physical Memory Used，Physical Memory Free，Total VM Size，VM Page In Bytes，VM Page Out Bytes，VM Swap Used

1. 内存不合理运用

Abandoned Memory，也就是存在已分配内存的引用，但实际上程序中不会使用。检测方法是重复进行一些操作heap不会持续增长。每次重复这些操作后，点击mark Generations button，会设置一个flag，然后查看每个迭代的详细数据。

1. 内存泄漏

内存泄露即内存被分配了，但程序中已经没有指向该内存的指针，导致该内存无法被释放。使用leak instruments检测。倘若对象发生内存泄露，detail panel中会看到对象的retain release历史记录。倘若是非对象发生内存泄露，会看到malloc和free的调用历史

1. Zombies

Zombie 问题即因程序员在代码中引用了“Zombie 对象”而导致应用程序崩溃。所谓 Zombie 对象，即已经deallocated 的对象，这些对象的 retainCount 都已经为 0，通过正常的手段我们无法在 debug 中跟踪和观察它们。zombies instruments可以用来跟踪这类问题。注意zombies instrumens使用debug模式，并且将环境变量NSZombieEnabled设为true。

七、检测I/O活动

1. 网络使用

activity monitor instruments可以跟踪网络，网络相关的统计信息有：1）Net Packets In；2）Net Bytes In；3）Net Packets Out；4）Net Bytes Out；5）Net Packets In Per Second；6）Net Packets Out Per Second；7）Net Bytes In Per Second；8）Net Bytes Out Per Second

1. 网络连接

检测iOS app如何使用TCP/IP 和 UDP/IP。与connections instruments一起使用，可以检测app发送和接收的包数目。

八、图像性能检测

1. core animation graphics：用来检测帧频率
2. OpenGL activity
3. GPU Driver

九、CPU使用

1. Performance Monitor Counters
2. 电量：Energy Diagnostics Trace Template

跟踪电量、CPU、网络、显示亮度、睡眠/唤醒、蓝牙、wifi、GPS。

可以全天开启 Energy Diagnostics Log模式（在开发手机设备中，设置->开发者选项，该设置重启设备后会消失）。注意如果设备电量低、关机了，log数据会丢失。数据收集结束后， 将log数据传到PC上，使用energy diagnostics instruments分析该数据。

1. 线程使用Multicore Trace Template

分析多核性能，比如线程状态、调度队列、块使用情况。Multicore Trace Template包含thread states和dispatch instruments。

1. Time Profiler Trace Template检测内核使用情况

十、UI automation

这一部分大家应该用的比较多，这里放一张UI元素的层次结构图。