iOS 如何监测app的CPU使用率

1、前言

在iOS开发中，开发者会使用开发工具Xcode或Instruments调试观察app运行时的CPU使用情况及线程堆栈信息。
那么在没有这些工具的情况下，又能方便测试人员观察app的性能，开发者如何去收集CPU的使用率等数据供测试人员参考呢？

2、如何监测CPU的使用率？

在C语言中提供了两个库可以获取当前app的运行任务及线程堆栈信息，从中我们可以计算出CPU的使用率。

#include <sys/sysctl.h>
#include <mach/mach.h>

我们可以CADisplayLink 创建心跳包，监测app运行任务及线程栈信息；
计算CPU使用率核心代码：

 kern_return_t kr;
    ///任务信息
    task_info_data_t tinfo;
    ///任务个数
    mach_msg_type_number_t task_info_count;
    ///最大1024
    task_info_count = TASK_INFO_MAX;
    ///获取当前执行的任务信息和个数
    kr = task_info(mach_task_self(), TASK_BASIC_INFO, (task_info_t)tinfo, &task_info_count);
    ///判断是否获取成功
    if (kr != KERN_SUCCESS) {
        return -1;
    }
    ///基础任务
    task_basic_info_t      basic_info;
    ///线程数组
    thread_array_t        thread_list;
    ///线程个数
    mach_msg_type_number_t thread_count;
    ///线程信息
    thread_info_data_t    thinfo;
    ///线程信息个数
    mach_msg_type_number_t thread_info_count;
    ///基础线程信息
    thread_basic_info_t basic_info_th;
    ///存储运行的线程
    uint32_t stat_thread = 0;
    
    basic_info = (task_basic_info_t)tinfo;
    ///获取当前执行的线程数组和个数
    kr = task_threads(mach_task_self(), &thread_list, &thread_count);
    ///判断是否成功
    if (kr != KERN_SUCCESS) {
        return -1;
    }
    
    if (thread_count > 0) {
        stat_thread += thread_count;
    }
    long tot_sec = 0;
    long tot_usec = 0;
    float tot_cpu = 0;
    int j;
    ///遍历所有线程
    for (j = 0; j < (int)thread_count; j++) {
        ///线程信息最大个数
        thread_info_count = THREAD_INFO_MAX;
        ///获取线程的基础信息和信息个数
        kr = thread_info(thread_list[j], THREAD_BASIC_INFO,
                         (thread_info_t)thinfo, &thread_info_count);
        ///判断是否成功
        if (kr != KERN_SUCCESS) {
            return -1;
        }
        ///转换基础信息类型
        basic_info_th = (thread_basic_info_t)thinfo;
        ///判断不是闲置线程信息
        if (!(basic_info_th->flags & TH_FLAGS_IDLE)) {
            ///使用时间计算
            tot_sec = tot_sec + basic_info_th->user_time.seconds + basic_info_th->system_time.seconds;
            tot_usec = tot_usec + basic_info_th->user_time.microseconds + basic_info_th->system_time.microseconds;
            ///使用率计算
            tot_cpu = tot_cpu + basic_info_th->cpu_usage / (float)TH_USAGE_SCALE * 100.0;
        }
    }
    ///释放指针
    kr = vm_deallocate(mach_task_self(), (vm_offset_t)thread_list, thread_count * sizeof(thread_t));
    ///成功
    assert(kr == KERN_SUCCESS);
    ///返回CPU使用率
    return roundf(tot_cpu);

接下来我们可以通过thread_get_state 获取线程状态，得到thread_state_t指针对象获取线程的地址。

通过栈基址指针获取当前栈帧地址：

/*
 //X86 for example
 SP/ESP/RSP: 栈顶部地址的栈指针
 BP/EBP/RBP: 栈基地址指针
 IP/EIP/RIP: 指令指针保留程序计数当前指令地址
 */
#if defined(__arm64__)
    return machineContext->__ss.__fp;
#elif defined(__arm__)
    return machineContext->__ss.__r[7];
#elif defined(__x86_64__)
    return machineContext->__ss.__rbp;
#elif defined(__i386__)
    return machineContext->__ss.__ebp;
#endif

处理dlsym，对地址进行符号化解析

1.找到地址所属的内存镜像，
2.然后定位镜像中的符号表
3.最后在符号表中找到目标地址的符号

3、demo 操作请查看：

https://github.com/HeXiuLian/MonitorCpuUsageProject

4、运行效果如下：

demo.png