這篇文章主要介紹使用Instruments的 Time Profiler 的使用

前言

1.很多公司都恨不得把app壓法周期壓縮到最低,這就導致了開發中隱藏了很多問題,有點經驗的工程師草率的優化下,更糟的情況那些沒有經驗的工程師甚至不會對app進行任何優化.

2.某種程度上來說,你開發過程中是可以忽略性能優化的. 十年前,移動設備的硬件資源是非常有限的.甚至連浮點數都是被禁止的.因為浮點數能導致代碼變大計算的速度變慢.

3.科技發展如此迅速的今天,硬件很大程度上可以彌補軟件的短板.現在的移動設備3D硬件處理的效率甚至媲美於PC機了,但是你不能總依賴於硬件和處理器速度來掩飾你APP做的多垃圾吧.(如果安卓系統跑在Iphone上還能夠像iOS一樣順滑嗎?其實是一個道理的)

4.性能這個概念很抽象,所以我們必須借助數據化圖形化的輸出方式.你可能花一周的時間去優化一個有趣的算法,但是這算法只占總執行時間的0.5%,不管你花多少精力去優化它,沒人會注意到.相反一個for循環花費了90%的時間,你稍微修改下就能提高10%的效率,就是這個簡單的修改可以得到大家很大的好感.因為.他們運行app時的第一感受就是比之前快了很多.沒人會care你修改的是一個多牛逼的算法,還是一個簡單的for循環.

這個說明了什麼？與其花費時間在優化小細節上不如多點時間找到你改優化的地方.

正文

二、使用Instruments的 Time Profiler 工具（?pr??f??l? 脯肉fai樂 分析工具）

• Time Profiler幫助我們分析代碼的執行時間，找出導致程序變慢的原因，告訴我們“時間都去哪兒了？”。

• Time Profiler分析原理：它按照固定的時間間隔來跟蹤每一個線程的堆棧信息，通過統計比較時間間隔之間的堆棧狀態，來推算某個方法執行了多久，並獲得一個近似值。其實從根本上來說與我們的原始分析方法異曲同工，只不過其將各個方法消耗的時間統計起來。

下面講解兩種調試方式，一般來說，我們會用前者調試CPU的運行狀況

第一種調試方式：使用Instruments的 Leaks 工具（這裡不做講解，請看我的第一篇文章）

第二種調試方式：Time Profiler 時間分析工具 用來檢測應用CPU的使用情況.可以看到應用程序中各個方法正在消耗CPU時間.使用大量CPU不一定是個問題.類似我們客戶端中不同場景的天氣,動畫就對CPU依賴就非常高，動畫本身也是非常苛刻且耗費資源較多的任務.

下面引出“時間事件查看器”(Time Profiler),———他可以測量時間的間隔,中斷程序執行,跟蹤每個線程的堆棧.

操作步驟:

1. 工具通過Xcode工具欄中Product->Profile可以啟動,啟動後界面如下:圖一

圖一.png

2.選擇Time Profiler啟動.彈出如 (圖二)窗口

圖二.png

當點擊Time Profiler應用程序開始運行後. 就能獲取到整個應用程序運行 消耗時間分布 和 百分比.

研究下面的截圖和它下面的每個部分的解釋：如圖十一：

圖十一.png

下面是講解：

1.這裡控制記錄過程，點擊紅色的"記錄"按鈕可以停止或開始當前正在分析的app（在記錄和停止按鈕之間切換），暫停鍵，如你所想，暫停當前正在運行的app。注意這實際上是停止和啟動應用程序,而不是暫停它.

2.這裡是執行計時器（run timer）,運行定時器和運行導航,定時器顯示APP已經運行了多長時間,執行了多少次。箭頭之間是可以移動的。如果停止，然後使用錄制按鈕重新啟動應用程序，這將開始一個新的運行。顯示屏便會顯示“run2 of 2”，你可以回到第一次運行的數據，首先你停止當前運行，然後按下左箭頭回去

3.運行軌道。這裡被稱作路徑（track），就你選擇的Time Profiler工具而言，因為只有一個工具，所以這裡只有一條路徑，關於這裡顯示的圖標的詳情，一會你就會在接下來的教程中了解更多。

4.擴展面板，在時間探查儀器的情況下，它是用來跟蹤顯示堆棧。

5.詳細地面板。它顯示了你正在使用的儀器的主要信息,這是使用頻率最高的部門,可以從它這裡看到cpu運行的時間.這裡是詳情面板，展示的是你正在使用的工具的主要信息。就現在而言，這裡展示的是最"笨重（hottest）"的方法--換句話說，占用CPU時間最長的方法。點擊上方的bar會看到Call Tree（左手邊的那個）並選中Sample List，然後你會看到數據的不同視圖，視圖展示了每一個示例。點擊其中幾個，你會在Extended Detail inspector中看到被捕獲的堆棧跟蹤。

6.選項面板，也叫檢查器（inspector）面板，一共有三個檢查器：record setting（記錄設置），display setting（展示設置），還有extends detail（擴展詳情）。（在上一篇文章裡有詳細介紹）。

原始的性能分析方法

這種分析方法估計是很多開發人員第一時間想到的，寫個單元測試，在開始和結束的地方記錄時間。

示例代碼：

NSDate startDate = [NSDate date];
for(int i = 0; i < 999; i++){
// do something
}
NSDate endDate = [NSDate date];
NSLog(@"time:%f", [endDate timeIntervalSinceDate: startDate]);

這種方法的缺點有以下幾點:

1、測試效率太低，很多性能瓶頸是很難預估到的，需要從上層到下層進行逐步排除；

2、無法對界面渲染的效率進行測試，找出界面性能瓶頸；

3、NSLog的分析不夠精確，可能在模擬器上由於開發設備性能速度快，無法明顯區分出性能瓶頸。

二.使用Time Profiler前須知

1.當點擊Time Profiler應用程序開始運行後.就能獲取到整個應用程序運行消耗時間分布和百分比.為了保證數據分析在統一使用場景真實行有如下點需要注意:

在開始進行應用程序性能分析的時候,一定要使用真機,模擬器運行在Mac上，然而Mac上的CPU往往比iOS設備要快。相反，Mac上的GPU和iOS設備的完全不一樣，模擬器不得已要在軟件層面（CPU）模擬設備的GPU，這意味著GPU相關的操作在模擬器上運行的更慢，尤其是使用CAEAGLLayer來寫一些OpenGL的代碼時候. 這就導致模擬器性能數據和用戶真機使用性能數據相去甚運.

2.另外在開始性能分析前另外一件重要的事情是，應用程序運行一定要發布配置 而不是調試配置.

在發布環境打包的時候，編譯器會引入一系列提高性能的優化，例如去掉調試符號或者移除並重新組織代碼.另iOS引入一種"Watch Dog"[看門狗]機制.不同的場景下，“看門狗”會監測應用的性能。如果超出了該場景所規定的運行時間，“看門狗”就會強制終結這個應用的進程.開發者可以crashlog看到對應的日志.但Xcode在調試配置下會禁用"Watch Dog".

三.time profiler的主界面(幾個需要關注的重點區域)

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視圖開關:分別為三個視圖的開關，全部選上可達到主界面截圖效果。

搜索條:如果您需要快速查找具體的類或函數，可在些輸入類名或者函數名，會有意想不到的效果。

數據可視化面板:可在此設置您需要關注的范圍，以便將不相干的內容過濾掉。

詳情面板:在time profiler下主要是看Call Tree和Sample List這兩種視圖：

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調用樹（Call Tree

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Running Time：函數運行的時間，這個時間是累積時間

Self：在棧頂次數

Symbol Name：被調用函數的符號信息

從詳情面板Call Tree與相關內容擴展詳情面板對應的關系圖：

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詳情面板更多的信息選項

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樣本列表（Sample List）

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Timestamp：采樣的開始時間

Dep：堆棧深度

CPU：線程運行在那一個CPU上

Process：進程名稱

Thread：所在的線程名稱

Hot Frame：采樣中調用最多的函數

Responsible Library：調用該函數的庫

Responsible Caller：調用該函數的函數

選項視圖參數設置

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Separate byt Thread（建議選擇）：通過線程分類來查看那些純種占用CPU最多。

Invert Call Tree（不建議選擇）：調用樹倒返過來，將習慣性的從根向下一級一級的顯示，如選上就會返過來從最底層調用向一級一級的顯示。如果想要查看那個方法調用為最深時使用會更方便些。

Hide Missing Symbols（建議選擇）：隱藏丟失的符號，比如應用或者系統的dSYM文件找不到的話，在詳情面板上是看不到方法名的，只能看一些讀不明的十六進值，所以對我們來說是沒有意義的，去掉了會使閱讀更清楚些。

Hide System Libraries（建議選擇）：選上它只會展示與應用有關的符號信息，一般情況下我們只關心自己寫的代碼所需的耗時，而不關心系統庫的CPU耗時。

Flatten Recursion（一般不選）：選上它會將調用棧裡遞歸函數作為一個入口。

Top Functions（可選）：選上它會將最耗時的函數降序排列，而這種耗時是累加的，比如A調用了B，那麼A的耗時數是會包含B的耗時數。

四.使用技巧

1.圖標為黑色頭像的就是Time Profiler給我們的提示，有可能存在性能瓶頸的地方

2.按著option鍵在主界面6中通過拖動鼠標來選擇需要過濾的時間段

3.Command+F查找過濾的函數名或者類名

4.關聯代碼

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5.Call Tree Constraints過濾

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Count：設置調用的次數(調用2次以上的方法)

Time (ms)：設置耗時范圍(耗時20毫秒以上的方法)

篩選結果示例圖

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