上篇文章说道，RunLoop总结与面试，搞懂了RunLoop底层原理，当然要写东西练手喽，参考之前同事写的工具和一些文章，输出此文。
1.寻找卡顿切入点
监控卡顿，说白了就是找到主线程都在干些啥。 我们知道一个线程的消息事件处理都是依赖于NSRunLoop来驱动,所以要知道线程正在调用什么方法，就需要从NSRunLoop来入手。
RunLoop的执行代码大致如下：
{
/// 1. 通知Observers，即将进入RunLoop
/// 此处有Observer会创建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);
do {
/// 2. 通知 Observers: 即将触发 Timer 回调。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);
/// 3. 通知 Observers: 即将触发 Source (非基于port的,Source0) 回调。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 4. 触发 Source0 (非基于port的) 回调。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 6. 通知Observers，即将进入休眠
/// 此处有Observer释放并新建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop(); _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeWaiting);
/// 7. sleep to wait msg.
mach_msg() -> mach_msg_trap();
/// 8. 通知Observers，线程被唤醒
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);
/// 9. 如果是被Timer唤醒的，回调Timer
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);
/// 9. 如果是被dispatch唤醒的，执行所有调用 dispatch_async 等方法放入main queue 的 block
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(dispatched_block);
/// 9. 如果如果Runloop是被 Source1 (基于port的) 的事件唤醒了，处理这个事件
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);
} while (...);
/// 10. 通知Observers，即将退出RunLoop
/// 此处有Observer释放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);
}
从上可以看出RunLoop处理事件的时间主要出在两个阶段：
- kCFRunLoopBeforeSources和kCFRunLoopBeforeWaiting之间
- kCFRunLoopAfterWaiting之后
2.RunLoop 函数
我们可以使用CFRunLoopObserverRef来监控NSRunLoop的状态,通过它可以实时获得这些状态值的变化。
设置Runloop observer的运行环境
CFRunLoopObserverContext context = {0, (__bridge void *)self, NULL, NULL};创建Runloop observer对象
第一个参数：用于分配observer对象的内存
第二个参数：用以设置observer所要关注的事件，详见回调函数myRunLoopObserver中注释
第三个参数：用于标识该observer是在第一次进入runloop时执行还是每次进入runloop处理时均执行
第四个参数：用于设置该observer的优先级
第五个参数：用于设置该observer的回调函数
第六个参数：用于设置该observer的运行环境
CFRunLoopObserverCreate(<#CFAllocatorRef allocator#>, <#CFOptionFlags activities#>, <#Boolean repeats#>, <#CFIndex order#>, <#CFRunLoopObserverCallBack callout#>, <#CFRunLoopObserverContext *context#>)将新建的observer加入到当前thread的runloop
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);将observer从当前thread的runloop中移除
CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);释放 observer
CFRelease(_observer); _observer = NULL;
3.信号量
//创建信号量，参数：信号量的初值，如果小于0则会返回NULL
dispatch_semaphore_create（信号量值）
//等待降低信号量
dispatch_semaphore_wait（信号量，等待时间）
//提高信号量
dispatch_semaphore_signal(信号量)
注意：正常的使用顺序是先降低然后再提高，这两个函数通常成对使用。
4.量化卡顿的程度
原理：
利用观察Runloop各种状态变化的持续时间来检测计算是否发生卡顿
一次有效卡顿采用了“N次卡顿超过阈值T”的判定策略，即一个时间段内卡顿的次数累计大于N时才触发采集和上报：举例，卡顿阈值T=500ms、卡顿次数N=1，可以判定为单次耗时较长的一次有效卡顿；而卡顿阈值T=50ms、卡顿次数N=5，可以判定为频次较快的一次有效卡顿
实践：
我们需要开启一个子线程,实时计算两个状态区域之间的耗时是否到达某个阀值。另外卡顿需要覆盖到多次连续小卡顿和单次长时间卡顿两种情景。
static void runLoopObserverCallBack(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
MJMonitorRunloop *instance = [MJMonitorRunloop sharedInstance];
// 记录状态值
instance->_activity = activity;
// 发送信号
dispatch_semaphore_t semaphore = instance->_semaphore;
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}
// 注册一个Observer来监测Loop的状态,回调函数是runLoopObserverCallBack
- (void)registerObserver
{
// 设置Runloop observer的运行环境
CFRunLoopObserverContext context = {0, (__bridge void *)self, NULL, NULL};
// 创建Runloop observer对象
_observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
kCFRunLoopAllActivities,
YES,
0,
&runLoopObserverCallBack,
&context);
// 将新建的observer加入到当前thread的runloop
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);
// 创建信号
_semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
__weak __typeof(self) weakSelf = self;
// 在子线程监控时长
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
__strong __typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
if (!strongSelf) {
return;
}
while (YES) {
if (strongSelf.isCancel) {
return;
}
// N次卡顿超过阈值T记录为一次卡顿
long dsw = dispatch_semaphore_wait(self->_semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, strongSelf.limitMillisecond * NSEC_PER_MSEC));
if (dsw != 0) {
if (self->_activity == kCFRunLoopBeforeSources || self->_activity == kCFRunLoopAfterWaiting) {
if (++strongSelf.countTime < strongSelf.standstillCount){
NSLog(@"%ld",strongSelf.countTime);
continue;
}
[strongSelf logStack];
[strongSelf printLogTrace];
NSString *backtrace = [MJCallStack mj_backtraceOfMainThread];
NSLog(@"++++%@",backtrace);
if (strongSelf.callbackWhenStandStill) {
strongSelf.callbackWhenStandStill();
}
}
}
strongSelf.countTime = 0;
}
});
}
5.测试用例
用一个tableView视图，上下拖动，人为设置卡顿(休眠)，来测试我们实时监控困顿的代码是否有效。
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath
{
static NSString *identify =@"cellIdentify";
UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:identify];
if(!cell) {
cell = [[UITableViewCell alloc]initWithStyle:UITableViewCellStyleValue1 reuseIdentifier:identify];
}
if (indexPath.row % 10 == 0) {
usleep(1 * 1000 * 1000); // 1秒
cell.textLabel.text = @"卡咯";
}else{
cell.textLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"%ld",indexPath.row];
}
return cell;
}
6.记录卡顿数据
当检测到卡顿时,抓取堆栈信息,然后在客户端做一些过滤处理,(Debug)可以保存在本地，(Release)可以上传服务器，通过收集一定量的卡顿数据后，经过分析便能准确定位需要优化的地方。
获取堆栈信息后，可以使用Demo中MJCallStack类(参考：BSBacktraceLogger—轻量级调用栈分析器) 或 KSCrash、PLCrashReporter等来解析。
至此这个实时卡顿监控就大功告成了。GitHub地址：
MJRunLoopDemo
参考文章：
简单监测iOS卡顿的demo
iOS实时卡顿监控
BSBacktraceLogger
RunLoop总结与面试
dispatch_semaphore（信号量）的理解及使用