[iOS] 線上UI卡頓監(jiān)控與符號(hào)化速度優(yōu)化

本文參考以下文章,做了一點(diǎn)優(yōu)化,提升了卡頓監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性,性能,符號(hào)化速度等等。
iOS實(shí)時(shí)卡頓監(jiān)控,深入理解RunLoop,iOS版微信界面卡頓監(jiān)測(cè)方案深入剖析 iOS 性能優(yōu)化,BSBacktraceLogger

UI卡頓檢測(cè)

通過(guò)監(jiān)測(cè)主runloop循環(huán)次數(shù)來(lái)判斷是否發(fā)送卡頓。

什么是runloop?
runloop就是線程里的一個(gè)循環(huán),退出該循環(huán)的條件是程序結(jié)束,程序什么時(shí)候結(jié)束自己定,類似MFC中消息循環(huán)。

為什么要有runloop?
線程?;?,事件分發(fā),線程頻繁創(chuàng)建銷毀耗資源,不希望線程頻繁創(chuàng)建銷毀。

怎么監(jiān)控主runloop循環(huán)次數(shù)?
runloop循環(huán)的過(guò)程中會(huì)拋通知出來(lái),在異步線程中創(chuàng)建一個(gè)runloop觀察者監(jiān)聽(tīng)這些通知即可。

怎么檢測(cè)UI發(fā)生了卡頓?
監(jiān)控主runloop循環(huán)次數(shù),流暢情況下,一般循環(huán)60次,對(duì)應(yīng)60幀。
假設(shè)認(rèn)為掉了10幀,人眼能明顯感受到卡頓,10 * 16.67 ms 約 166 ms,那么runloop超過(guò)166ms沒(méi)回調(diào)通知給我的觀察者,判定為卡頓,并且要“非常非常及時(shí)”獲取下主線程的調(diào)用棧,棧頂?shù)姆椒ň褪前l(fā)生卡頓的方法。

看下圖:這是網(wǎng)友根據(jù)runloop源碼畫(huà)的流程圖

起一個(gè)線程用信號(hào)量卡著,每166ms執(zhí)行一次,用個(gè)變量last記錄最后一次runloop拋出來(lái)通知,如果發(fā)生166ms超時(shí),去看 last 是什么值,如果是 kCFRunLoopBeforeSources 和 kCFRunLoopAfterWaiting,表示自己的代碼發(fā)生卡頓,因?yàn)檫@兩個(gè)通知后面處理的是 source0系統(tǒng)代碼,source1用戶代碼,timer代碼事件。發(fā)生了卡頓就在監(jiān)控線程將其調(diào)用棧獲取下來(lái)。

另外頁(yè)面切換速度,F(xiàn)PS幀率,都跟主循環(huán)正相關(guān),因?yàn)関iewDidLoad等等事件都在主線程執(zhí)行,UI也在主線程繪制。監(jiān)測(cè)了主runloop,這兩個(gè)指標(biāo)其實(shí)可以不用在監(jiān)測(cè)。

符號(hào)化

符號(hào)化就是給一個(gè)內(nèi)存地址 0x00001234 找到其符號(hào) -[ViewController viewDidLoad] 的過(guò)程,因?yàn)閙ach-o文件中包含了LC_SYMTAB段,該段中包含符號(hào)表。
注意,iOS系統(tǒng)做了優(yōu)化,系統(tǒng)庫(kù)的符號(hào)不在內(nèi)存中,會(huì)提示 <redacted>

符號(hào)化參考BSBacktraceLogger所寫

改進(jìn)的地方有:
1.預(yù)處理所有image,記錄下image中所需要的各個(gè)segment基址,image內(nèi)存地址范圍等等,避免每次用個(gè)for循環(huán)來(lái)查找segment基址,預(yù)處理后查找基址從 O(N) 降到 O(1),注意點(diǎn):image可以動(dòng)態(tài)加載,動(dòng)態(tài)刪除,好在iOS中不會(huì)刪除,只會(huì)在APP啟動(dòng)時(shí)會(huì)逐漸加載,加完后image數(shù)量不會(huì)變化,如果image數(shù)量有變,那么得重新預(yù)處理一次。

2.查找一個(gè)內(nèi)存地址 address 在哪一個(gè) image 內(nèi),返回該 image 索引
由于有預(yù)處理image地址范圍,并對(duì)地址排了序,qsort()排序,并且image地址不重疊,那么這里查找一個(gè)image直接用二分查找,從原來(lái)的兩個(gè)for循環(huán)的O(n^2)降到了O(log n),為什么不用哈希查找是因?yàn)榈刂房臻g太大,64位下有2^64個(gè)地址,大約 16777216T,太大了存不下。

3.加緩存,緩存 (address, symbol) 地址到symbol符號(hào)結(jié)構(gòu)體的二元組
使用自己實(shí)現(xiàn)的LRU緩存,比NSCache快4倍,文章地址:http://www.itdecent.cn/p/1f8e36285539

4.監(jiān)控線程只獲取調(diào)用棧,另起一個(gè)線程進(jìn)行符號(hào)化,相當(dāng)于監(jiān)控線程是生產(chǎn)者,其他線程是消費(fèi)者,一對(duì)一生產(chǎn)消費(fèi)模型。

優(yōu)化結(jié)果:1000次符號(hào)化調(diào)用
7個(gè)棧:
優(yōu)化后:50ms,,,優(yōu)化前:1800ms

70個(gè)棧:
優(yōu)化后:800ms,,,優(yōu)化前:11800ms

那么除以1000就是一次符號(hào)化的時(shí)間,大約是 0.05ms 到 0.8ms 之間能獲取到全部調(diào)用棧,提高了準(zhǔn)確性。因?yàn)樵?0ms發(fā)生了卡頓,該卡頓可能在51ms消失,調(diào)用棧變化十分快,必須要在最短時(shí)間內(nèi)捕捉到調(diào)用棧,才能準(zhǔn)確,如果要在幾毫秒后才捕捉到,那可能就不是發(fā)生卡頓的調(diào)用棧了,導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)。

優(yōu)化后的代碼暫時(shí)未貼出,以后會(huì)考慮開(kāi)源的。

線上UI卡頓監(jiān)控結(jié)果

UI卡頓監(jiān)控SDK終于上線了,灰度范圍5萬(wàn)個(gè)用戶,線上 0 崩潰。
后臺(tái)已捕捉到幾千處方法卡頓和卡頓調(diào)用棧(卡頓定義:UI線程超過(guò)500ms沒(méi)響應(yīng)判定為卡頓)
卡頓主要原因是:有代碼在主線程同步請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò),主線程讀寫數(shù)據(jù)庫(kù),寫文件,加鎖,做數(shù)據(jù)解析,數(shù)據(jù)計(jì)算等等。
修復(fù)完這些卡頓,APP流暢性將得到提升,用戶體驗(yàn)提升。

監(jiān)控SDK本身的性能消耗:(iPhone 6s, iOS 9.2 測(cè)得)
SDK啟動(dòng)時(shí)間:0.05 ms
SDK啟動(dòng)后:CPU 接近 0%,內(nèi)存大約幾十kb
包體積:72 kb
磁盤使用:3 kb,(一次啟動(dòng)數(shù)據(jù)上報(bào)流量 2 kb)
常駐線程:?jiǎn)?dòng)一分鐘內(nèi)有3個(gè),收集完數(shù)據(jù)后,常駐線程僅1個(gè),CPU 接近 0%

另外我還一個(gè)業(yè)務(wù)型的SDK在月活1.1億的APP上,崩潰數(shù)只有11個(gè)。

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