簡單監(jiān)測iOS卡頓的demo

前言

本文的demo代碼也會更新到github上。

做這個demo思路來源于微信team的:微信iOS卡頓監(jiān)控系統(tǒng)
主要思路:通過監(jiān)測Runloop的kCFRunLoopAfterWaiting懦尝,用一個子線程去檢查婶肩,一次循環(huán)是否時(shí)間太長律歼。
其中主要涉及到了runloop的原理。關(guān)于整個原理:深入理解RunLoop講解的比較仔細(xì)制圈。
以下就是runloop大概的運(yùn)行方式:

    /// 1. 通知Observers鲸鹦,即將進(jìn)入RunLoop
    /// 此處有Observer會創(chuàng)建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();
    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);
    do {
 
        /// 2. 通知 Observers: 即將觸發(fā) Timer 回調(diào)跷跪。
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);
        /// 3. 通知 Observers: 即將觸發(fā) Source (非基于port的,Source0) 回調(diào)吵瞻。
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
 
        /// 4. 觸發(fā) Source0 (非基于port的) 回調(diào)橡羞。
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);

        /// 5. GCD處理main block
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
 
        /// 6. 通知Observers,即將進(jìn)入休眠
        /// 此處有Observer釋放并新建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庵朝,線程被喚醒
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);
 
        /// 9. 如果是被Timer喚醒的九府,回調(diào)Timer
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);
 
        /// 9. 如果是被dispatch喚醒的侄旬,執(zhí)行所有調(diào)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) 的事件喚醒了儡羔,處理這個事件
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);
 
 
    } while (...);
 
    /// 10. 通知Observers,即將退出RunLoop
    /// 此處有Observer釋放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();
    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);
}

其中UI主要集中在__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);之前仇冯。
獲取kCFRunLoopBeforeSourceskCFRunLoopBeforeWaiting再到kCFRunLoopAfterWaiting的狀態(tài)就可以知道是否有卡頓的情況苛坚。

NSTimer的實(shí)現(xiàn)

具體代碼如下:

//
//  MonitorController.h
//  RunloopMonitorDemo
//
//  Created by game3108 on 16/4/13.
//  Copyright ? 2016年 game3108. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface MonitorController : NSObject
+ (instancetype) sharedInstance;
- (void) startMonitor;
- (void) endMonitor;
- (void) printLogTrace;
@end
//
//  MonitorController.m
//  RunloopMonitorDemo
//
//  Created by game3108 on 16/4/13.
//  Copyright ? 2016年 game3108. All rights reserved.
//

#import "MonitorController.h"
#include <libkern/OSAtomic.h>
#include <execinfo.h>

@interface MonitorController(){
    CFRunLoopObserverRef _observer;
    double _lastRecordTime;
    NSMutableArray *_backtrace;
}

@end

@implementation MonitorController

static double _waitStartTime;

+ (instancetype) sharedInstance{
    static dispatch_once_t once;
    static id sharedInstance;
    dispatch_once(&once, ^{
        sharedInstance = [[self alloc] init];
    });
    return sharedInstance;
}

- (void) startMonitor{
    [self addMainThreadObserver];
    [self addSecondaryThreadAndObserver];
}

- (void) endMonitor{
    if (!_observer) {
        return;
    }
    CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);
    CFRelease(_observer);
    _observer = NULL;
}

#pragma mark printLogTrace
- (void)printLogTrace{
    NSLog(@"====================堆棧\n %@ \n",_backtrace);
}

#pragma mark addMainThreadObserver
- (void) addMainThreadObserver {
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        //建立自動釋放池
        @autoreleasepool {
            //獲得當(dāng)前thread的Run loop
            NSRunLoop *myRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
            
            //設(shè)置Run loop observer的運(yùn)行環(huán)境
            CFRunLoopObserverContext context = {0, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, NULL};
            
            //創(chuàng)建Run loop observer對象
            //第一個參數(shù)用于分配observer對象的內(nèi)存
            //第二個參數(shù)用以設(shè)置observer所要關(guān)注的事件,詳見回調(diào)函數(shù)myRunLoopObserver中注釋
            //第三個參數(shù)用于標(biāo)識該observer是在第一次進(jìn)入run loop時(shí)執(zhí)行還是每次進(jìn)入run loop處理時(shí)均執(zhí)行
            //第四個參數(shù)用于設(shè)置該observer的優(yōu)先級
            //第五個參數(shù)用于設(shè)置該observer的回調(diào)函數(shù)
            //第六個參數(shù)用于設(shè)置該observer的運(yùn)行環(huán)境
            _observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, &myRunLoopObserver, &context);
            
            if (_observer) {
                //將Cocoa的NSRunLoop類型轉(zhuǎn)換成Core Foundation的CFRunLoopRef類型
                CFRunLoopRef cfRunLoop = [myRunLoop getCFRunLoop];
                //將新建的observer加入到當(dāng)前thread的run loop
                CFRunLoopAddObserver(cfRunLoop, _observer, kCFRunLoopDefaultMode);
            }
        }
    });
}

void myRunLoopObserver(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info) {
    switch (activity) {
            //The entrance of the run loop, before entering the event processing loop.
            //This activity occurs once for each call to CFRunLoopRun and CFRunLoopRunInMode
        case kCFRunLoopEntry:
            NSLog(@"run loop entry");
            break;
            //Inside the event processing loop before any timers are processed
        case kCFRunLoopBeforeTimers:
            NSLog(@"run loop before timers");
            break;
            //Inside the event processing loop before any sources are processed
        case kCFRunLoopBeforeSources:
            NSLog(@"run loop before sources");
            break;
            //Inside the event processing loop before the run loop sleeps, waiting for a source or timer to fire.
            //This activity does not occur if CFRunLoopRunInMode is called with a timeout of 0 seconds.
            //It also does not occur in a particular iteration of the event processing loop if a version 0 source fires
        case kCFRunLoopBeforeWaiting:{
            _waitStartTime = 0;
            NSLog(@"run loop before waiting");
            break;
        }
            //Inside the event processing loop after the run loop wakes up, but before processing the event that woke it up.
            //This activity occurs only if the run loop did in fact go to sleep during the current loop
        case kCFRunLoopAfterWaiting:{
            _waitStartTime = [[NSDate date] timeIntervalSince1970];
            NSLog(@"run loop after waiting");
            break;
        }
            //The exit of the run loop, after exiting the event processing loop.
            //This activity occurs once for each call to CFRunLoopRun and CFRunLoopRunInMode
        case kCFRunLoopExit:
            NSLog(@"run loop exit");
            break;
            /*
             A combination of all the preceding stages
             case kCFRunLoopAllActivities:
             break;
             */
        default:
            break;
    }
}

#pragma mark addSecondaryThreadAndObserver
- (void) addSecondaryThreadAndObserver{
    NSThread *thread = [self secondaryThread];
    [self performSelector:@selector(addSecondaryTimer) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

- (NSThread *)secondaryThread {
    static NSThread *_secondaryThread = nil;
    static dispatch_once_t oncePredicate;
    dispatch_once(&oncePredicate, ^{
        _secondaryThread =
        [[NSThread alloc] initWithTarget:self
                                selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:)
                                  object:nil];
        [_secondaryThread start];
    });
    return _secondaryThread;
}

- (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"monitorControllerThread"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];
        [runLoop run];
    }
}

- (void) addSecondaryTimer{
    NSTimer *myTimer = [NSTimer timerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(timerFired:) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:myTimer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

- (void)timerFired:(NSTimer *)timer{
    if ( _waitStartTime < 1 ){
        return;
    }
    double currentTime = [[NSDate date] timeIntervalSince1970];
    double timeDiff = currentTime - _waitStartTime;
    if (timeDiff > 2.0){
        if (_lastRecordTime - _waitStartTime < 0.001 && _lastRecordTime != 0){
            NSLog(@"last time no :%f %f",timeDiff, _waitStartTime);
            return;
        }
        [self logStack];
        _lastRecordTime = _waitStartTime;
    }
}

- (void)logStack{
    void* callstack[128];
    int frames = backtrace(callstack, 128);
    char **strs = backtrace_symbols(callstack, frames);
    int i;
    _backtrace = [NSMutableArray arrayWithCapacity:frames];
    for ( i = 0 ; i < frames ; i++ ){
        [_backtrace addObject:[NSString stringWithUTF8String:strs[i]]];
    }
    free(strs);
}

@end

主要內(nèi)容是首先在主線程注冊了runloop observer的回調(diào)myRunLoopObserver
每次小循環(huán)都會記錄一下kCFRunLoopAfterWaiting的時(shí)間_waitStartTime涯贞,并且在kCFRunLoopBeforeWaiting制空宋渔。

另外開了一個子線程并開啟他的runloop(模仿了AFNetworking的方式)皇拣,并加上一個timer每隔1秒去進(jìn)行監(jiān)測薄嫡。

如果當(dāng)前時(shí)長與_waitStartTime差距大于2秒毫深,則認(rèn)為有卡頓情況,并記錄了當(dāng)前堆棧信息钉寝。

PS:整個demo寫的比較簡單闸迷,最后獲取堆棧也僅獲取了當(dāng)前線程的堆棧信息([NSThread callStackSymbols]有同樣效果)腥沽,也在尋找獲取所有線程堆棧的方法,歡迎指點(diǎn)一下师溅。


更新:

了解到 plcrashreporter (github地址) 可以做到獲取所有線程堆棧墓臭。


更新2:

這篇文章也介紹了監(jiān)測卡頓的方法:檢測iOS的APP性能的一些方法
通過Dispatch Semaphore保證同步這里記錄一下。

寫一個Semaphore版本的代碼,也放在github上:

//
//  SeMonitorController.h
//  RunloopMonitorDemo
//
//  Created by game3108 on 16/4/14.
//  Copyright ? 2016年 game3108. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface SeMonitorController : NSObject
+ (instancetype) sharedInstance;
- (void) startMonitor;
- (void) endMonitor;
- (void) printLogTrace;
@end
//
//  SeMonitorController.m
//  RunloopMonitorDemo
//
//  Created by game3108 on 16/4/14.
//  Copyright ? 2016年 game3108. All rights reserved.
//

#import "SeMonitorController.h"
#import <libkern/OSAtomic.h>
#import <execinfo.h>

@interface SeMonitorController(){
    CFRunLoopObserverRef _observer;
    dispatch_semaphore_t _semaphore;
    CFRunLoopActivity _activity;
    NSInteger _countTime;
    NSMutableArray *_backtrace;
}

@end

@implementation SeMonitorController

+ (instancetype) sharedInstance{
    static dispatch_once_t once;
    static id sharedInstance;
    dispatch_once(&once, ^{
        sharedInstance = [[self alloc] init];
    });
    return sharedInstance;
}

- (void) startMonitor{
    [self registerObserver];
}

- (void) endMonitor{
    if (!_observer) {
        return;
    }
    CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);
    CFRelease(_observer);
    _observer = NULL;
}

- (void) printLogTrace{
    NSLog(@"====================堆棧\n %@ \n",_backtrace);
}

static void runLoopObserverCallBack(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
    SeMonitorController *instrance = [SeMonitorController sharedInstance];
    instrance->_activity = activity;
    // 發(fā)送信號
    dispatch_semaphore_t semaphore = instrance->_semaphore;
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}

- (void)registerObserver
{
    CFRunLoopObserverContext context = {0,(__bridge void*)self,NULL,NULL};
    _observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
                                                            kCFRunLoopAllActivities,
                                                            YES,
                                                            0,
                                                            &runLoopObserverCallBack,
                                                            &context);
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), _observer, kCFRunLoopCommonModes);
    
    // 創(chuàng)建信號
    _semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    
    // 在子線程監(jiān)控時(shí)長
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        while (YES)
        {
            // 假定連續(xù)5次超時(shí)50ms認(rèn)為卡頓(當(dāng)然也包含了單次超時(shí)250ms)
            long st = dispatch_semaphore_wait(_semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 50*NSEC_PER_MSEC));
            if (st != 0)
            {
                if (_activity==kCFRunLoopBeforeSources || _activity==kCFRunLoopAfterWaiting)
                {
                    if (++_countTime < 5)
                        continue;
                    [self logStack];
                    NSLog(@"something lag");
                }
            }
            _countTime = 0;
        }
    });
}

- (void)logStack{
    void* callstack[128];
    int frames = backtrace(callstack, 128);
    char **strs = backtrace_symbols(callstack, frames);
    int i;
    _backtrace = [NSMutableArray arrayWithCapacity:frames];
    for ( i = 0 ; i < frames ; i++ ){
        [_backtrace addObject:[NSString stringWithUTF8String:strs[i]]];
    }
    free(strs);
}

@end

用Dispatch Semaphore簡化了代碼復(fù)雜度铸史,更加簡潔琳轿。

參考資料

本文csdn地址
1.微信iOS卡頓監(jiān)控系統(tǒng)
2. iphone——使用run loop對象
3.深入理解RunLoop
4.檢測iOS的APP性能的一些方法
5.iOS實(shí)時(shí)卡頓監(jiān)控

最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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