iOS 底层原理39：Instruments系列（一）Instruments介绍

前言

通常程序运行时常见的错误大致分为两类

• 用户使用引起的外部错误，例如缺少参数、参数错误等

• 程序运行时产生的内部错误，例如内存溢出、空指针、以0做除数等

针对第一种外部错误，一般是不可控的，因为用户的行为是随机的，所以一般只能采取相应的预防措施，尽最大程度去避免这类问题

针对第二种内部错误，可以通过一些工具及时的找出问题并修正。这里就不得不提及Xcode自带的检测调试工具Instruments了。

介绍

Instruments是一个非常灵活、且强大的工具，可以进行性能分析、动态追踪、代码分析等，让我们对程序的内部运行更加了解。主要可以做以下事情：

• 用于动态调追踪和分析OS X和iOS的代码的性能分析和测试工具

• 支持多线程调试

• 支持录制和回放图形界面的操作过程

• 追踪代码中的问题（甚至是难以复现的）

• 分析程序的性能

• 实现程序的自动化测试

• 部分实现程序的压力测试

• 执行系统级别的通用问题最终调试

打开方式有以下三种：

• 快捷键：CMD + I（对应小写的i）

• Xcode -> Open Developer Tool -> Instruments

• 项目 -> Product -> Profile

Instruments具体的界面如下所示

Instruments界面

• Blank：创建一个空的模板，可以自定义添加各种工具

• Activity Monitor：跟踪整个系统的活动，包括 CPU、内存、网络和磁盘。默认情况下，活动监视器模板不会在时间线窗格中显示网络或磁盘活动

• Allocations：使用Allocations和VM Tracker工具来测量应用程序中的常规和虚拟内存使用情况

• Animation Hitches：用于检测滚动和动画问题，以帮助您可视化和研究应用程序的图形管道。通俗来讲就是检测界面流畅度，是否有卡顿情况

• App Launch：使用 5 秒时间配置文件和线程状态跟踪调整应用程序启动性能

• Core Data：可以检测应用程序中数据的存储交互，例如数据提取、缓存缺失和存储等

• CPU Counters：收集使用时间或基于事件的抽样方法的性能监控计数器（PMC）事件，使用 Counters 工具来跟踪 PMC 事件。

• CPU Profiler：用于分析 CPU 工作负载的基于周期的分析器，使用硬件性能监控中断（PMI）来提供更稳定的测量，无论代码是在性能 CPU 还是效率 CPU 上运行

• File Activity：用于检查系统文件的使用情况，可以检查文件的打开、关闭、读和写操作，同时也可以检测文件系统本身的改变，包括权限和所有权发生的改变。

• Game Performance：用于检测游戏性能和帧率

• Leaks：用来检测内存的泄漏

• Logging：来自统一日志系统的日志和路标的可视化。用于导入日志存档文件的默认模板

• Metal System Trace：是apple 2014年在ios平台上推出的高效底层的3D图形API，它通过减少驱动层的API调用CPU的消耗提高渲染效率。

• Network：使用连接工具来分析iOS应用程序的TCP/IP和UDP/IP连接

• SceneKit：检测的app是使用了screenKit。用于确定每一帧的工作类型，例如动画、物理、场景剔除和渲染。

• SwiftUI：SwiftUI分析工具，用于跟踪视图类型的 .body 调用、动态视图属性随时间的更新以及识别慢帧

• System Trace：操作系统中事件发生的全视图。了解线程是如何跨 CPU 调度的，并了解系统调用和虚拟内存故障如何影响应用程序的性能

• Time Profiler：使用时间分析器工具对系统CPU上运行的进程执行低开销、基于时间的采样。随着时间的推移，多核和线程的使用效率越高，应用程序的性能就越好。时间分析器工具中的CPU和线程策略显示了应用程序对内核和线程的利用程度。

• Zombies：使用分配工具来测量应用程序中的一般内存使用情况，重点是检测过度释放的“zombie”对象，即在释放后调用的对象，这些对象不再存在。

其中常用的是以下几种，后续会分别介绍如何使用及自定义

• Allocation

• Animation Hitches

• App Launch

• Leaks

• Network

• Time Profiler：

• Zombies