iOS 底层原理39：Instruments系列（五）Leaks

iOS 底层原理 文章汇总

引言

iOS 5.0之后apple引入了Xcode编译器特性ARC（Automatic Reference Counting，自动引用计数）来帮助开发者管理内存，但为了追求app的高性能与减少安装包大小，工作中很多时候需要我们手动管理内存。再牛的开发者也不能保证自己写的code 100%没有内存泄露，出现内存泄露不可怕，可怕的是我们时间与精力花了大把，但内存泄露依旧没解决,即影响了工作效率也影响自己的心情。

那么我们如何检测程序的内存泄漏呢？主要有以下两种方式：

• 静态分析（Analyse）
• 动态分析（Leaks）

静态分析（Leaks）

• 主要是通过 Xcode 菜单栏 Product - Analyse，或者快捷键 CMD + Shift +B
• 缺陷：只能检查编译时期的内存泄漏，并不能检测到所有的内存泄漏，主要是因为有些内存泄漏是发生在运行时，需要用户操作才会产生。

动态检测（Leaks）

• Instruments中的Leaks是因为有些内存泄露 是运行中用户操作过程中产生的内存泄露
• 在真机或模拟器都可以动态检测。

Leaks 介绍

从苹果官方文档可知，一个app的内存主要分3类

• Leaked memory: Memory unreferenced by your application that cannot be used again or freed (also detectable by using the Leaks instrument).

• Abandoned memory: Memory still referenced by your application that has no useful purpose.

• Cached memory: Memory still referenced by your application that might be used again for better performance.
  其中 Leaked memory 和 Abandoned memory 都属于应该释放而没释放的内存，都是内存泄露，而 Leaks 工具只负责检测 Leaked memory，而不管 Abandoned memory。在 MRC 时代 Leaked memory 很常见，因为很容易忘了调用 release，但在 ARC 时代更常见的内存泄露是循环引用导致的 Abandoned memory，Leaks 工具查不出这类内存泄露，应用有限。

• 对于 Abandoned memory，可以用 Instrument 的 Allocations 检测出来。检测方法是用 Mark Generation 的方式，当你每次点击 Mark Generation 时，Allocations 会生成当前 App 的内存快照，而且 Allocations 会记录从上回内存快照到这次内存快照这个时间段内，新分配的内存信息。缺点是需要重复操作，其无法及时得知泄漏

• 对于 Leaked memory，可以使用Leaks 工具检测，适用于运行时的检测

Leaks 工具

在Leaks中主要包含 4个统计项

Instruments_05_01.png

• Statistics
• Call Trees
• Allocations List
• Generations

在 Leaks下方包含三个选项

Instruments_05_02.png

• Mark Generation：生成当前 App 的内存快照

• Allocation Lifespan：筛选需要记录的Allocation，一般我们只勾选Created & Persistent

  • All Allocations：所有的
  • Created & Persistent：创建且存活的
  • Created & Destroyed：创建且被销毁的

• Allocation Type：记录Allocation的类型，一般关注All Heap Allocations较多

  • All Heap & Anonymous VM：所有真实内存和虚拟内存
  • All Heap Allocations：所有真实内存
  • All VM Regions：所有分配过的虚拟内存

Statistics 统计项

主要包含6个统计字段，分别对应的含义如下

Instruments_05_03.png

• Category：对象类型，包含Core Foundation对象、OC类、内存块
• Persistent：当前活跃的内存总量
• #Persistent：当前活跃的内存数量
• #Transient：已经释放的内存申请数
• Total Bytes：总字节数
• #Total：申请内存总次数

Call Trees 统计项

这个功能是将列表展示类型切换成调用树的形式，如下所示，有3个统计项：

Call Trees 统计项

• Bytes Used：相应方法使用的内存量
• Count：方法被调用的次数
• Symbol Name：方法名称

对应的在Call Trees下方还有三个配置项，下面分别来介绍

• 【调用过滤】Call Tree：配置调用树的显示，一般勾选1、3、4、5
  

  Instruments_05_03.png
  • 1、Separate by Category：按类别隔开，☑️后，可以更方便的看出是哪些类别的VM
  • 2、Separate by Thread：按线程划分
  • 3、Invert Call Tree：反转调用，通俗来说就是从上倒下跟踪堆栈，例如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
  • 4、Hide System Libraries：隐藏系统方法，因为目前我们只关心自定义的方法，这个是必选的
  • 5、Flatten Recursion：递归函数，每个堆栈跟踪一个条目

• 【数据过滤】Call Tree Constraints：主要是对列表中的数据进行过滤，可以设置最大/最小的数量和字节数
  

  Instruments_05_05.png

• 【库/符号过滤】Data Mining：数据挖掘，简单来说就是可以过滤掉不看的库、符号调用，点击Symbol、Library会自动把你选中的行的符号、库加到小框中。例如选中start，点击symbol，就自动过滤了start相关列

Allocations List 统计项

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• Adress：内存块的地址
• Category：对象的类型
• Timestamp：申请内存的时间
• Size：内存块的大小
• Responsible Library：负责申请该内存的库
• Responsible Caller：负责申请该内存的方法

Generations 统计项

在Allocation中，可以通过对每个动作的前后进行Mark Generation，用来对比内存的增加，可以定位到内存增加的具体方法和代码所在位置。其中有4列统计项

Instruments_05_07.png

• Snapshot：快照名
• Timestamp：快照时间
• Heap Growth：自上次快照以来的增长数量
• #Persistent：依旧存活的对象数量

使用

使用主要分两部分

• 检测内存泄漏
• 查看具体的内存泄漏情况

检测内存泄漏

• Xcode菜单 - Product - Profile - Leaks，然后运行程序，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。

  
  
  Instruments_05_09.png

• 其中✅ 表示 不存在内存泄漏，❌表示存在内存泄漏，将竖线移动到内存泄漏点，然后选择 统计项，如下所示

  
  
  Instruments_05_10.png

• 选择底部的Call Tree在弹窗中选择Invert Call Tree 和 Hide System Libraries，即可显示出具体内存泄漏的代码，点击最左侧的箭头，可查看文件中具体的代码

  
  
  Instruments_05_11.png

查看内存泄漏引用图

将Call Tree选项改为Cycles & Roots 即可查看，如下所示

Instruments_05_12.png

参考文章

XCode内存泄漏检测工具介绍-Instruments之Leaks
使用Instruments定位iOS应用的Memory Leaks
Xcode Instruments Leak解决内存泄漏问题
# iOS Instruments之Leaks
### Xcode Instruments系列之Leaks使用教程
# iOS开发之非常精准内存泄露检测工具
# Find memory leaks