Xcode 8 Instruments 学习（二）

这篇文章主要介绍使用Instruments的 Time Profiler 的使用

前言

1.很多公司都恨不得把app压法周期压缩到最低,这就导致了开发中隐藏了很多问题,有点经验的工程师草率的优化下,更糟的情况那些没有经验的工程师甚至不会对app进行任何优化.
2.某种程度上来说,你开发过程中是可以忽略性能优化的. 十年前,移动设备的硬件资源是非常有限的.甚至连浮点数都是被禁止的.因为浮点数能导致代码变大计算的速度变慢.
3.科技发展如此迅速的今天,硬件很大程度上可以弥补软件的短板.现在的移动设备3D硬件处理的效率甚至媲美于PC机了,但是你不能总依赖于硬件和处理器速度来掩饰你APP做的多垃圾吧.(如果安卓系统跑在Iphone上还能够像iOS一样顺滑吗?其实是一个道理的)
4.性能这个概念很抽象,所以我们必须借助数据化图形化的输出方式.你可能花一周的时间去优化一个有趣的算法,但是这算法只占总执行时间的0.5%,不管你花多少精力去优化它,没人会注意到.相反一个for循环花费了90%的时间,你稍微修改下就能提高10%的效率,就是这个简单的修改可以得到大家很大的好感.因为.他们运行app时的第一感受就是比之前快了很多.没人会care你修改的是一个多牛逼的算法,还是一个简单的for循环.
这个说明了什么？与其花费时间在优化小细节上不如多点时间找到你改优化的地方.

正文

二、使用Instruments的 Time Profiler 工具（ˈprəʊfʌɪlə 脯肉fai乐 分析工具）

• Time Profiler帮助我们分析代码的执行时间，找出导致程序变慢的原因，告诉我们“时间都去哪儿了？”。

• Time Profiler分析原理：它按照固定的时间间隔来跟踪每一个线程的堆栈信息，通过统计比较时间间隔之间的堆栈状态，来推算某个方法执行了多久，并获得一个近似值。其实从根本上来说与我们的原始分析方法异曲同工，只不过其将各个方法消耗的时间统计起来。

下面讲解两种调试方式，一般来说，我们会用前者调试CPU的运行状况
第一种调试方式：使用Instruments的 Leaks 工具（这里不做讲解，请看我的第一篇文章）
第二种调试方式：Time Profiler 时间分析工具 用来检测应用CPU的使用情况.可以看到应用程序中各个方法正在消耗CPU时间.使用大量CPU不一定是个问题.类似我们客户端中不同场景的天气,动画就对CPU依赖就非常高，动画本身也是非常苛刻且耗费资源较多的任务.

下面引出“时间事件查看器”(Time Profiler),———他可以测量时间的间隔,中断程序执行,跟踪每个线程的堆栈.
操作步骤:

1.工具通过Xcode工具栏中Product->Profile可以启动,启动后界面如下:图一 图一.png 2.选择Time Profiler启动.弹出如 (图二)窗口 图二.png
当点击Time Profiler应用程序开始运行后. 就能获取到整个应用程序运行 消耗时间分布 和 百分比.
研究下面的截图和它下面的每个部分的解释：如图十一： 图十一.png

下面是讲解：

1.这里控制记录过程，点击红色的"记录"按钮可以停止或开始当前正在分析的app（在记录和停止按钮之间切换），暂停键，如你所想，暂停当前正在运行的app。注意这实际上是停止和启动应用程序,而不是暂停它.
2.这里是执行计时器（run timer）,运行定时器和运行导航,定时器显示APP已经运行了多长时间,执行了多少次。箭头之间是可以移动的。如果停止，然后使用录制按钮重新启动应用程序，这将开始一个新的运行。显示屏便会显示“run2 of 2”，你可以回到第一次运行的数据，首先你停止当前运行，然后按下左箭头回去
3.运行轨道。这里被称作路径（track），就你选择的Time Profiler工具而言，因为只有一个工具，所以这里只有一条路径，关于这里显示的图标的详情，一会你就会在接下来的教程中了解更多。
4.扩展面板，在时间探查仪器的情况下，它是用来跟踪显示堆栈。
5.详细地面板。它显示了你正在使用的仪器的主要信息,这是使用频率最高的部门,可以从它这里看到cpu运行的时间.这里是详情面板，展示的是你正在使用的工具的主要信息。就现在而言，这里展示的是最"笨重（hottest）"的方法--换句话说，占用CPU时间最长的方法。点击上方的bar会看到Call Tree（左手边的那个）并选中Sample List，然后你会看到数据的不同视图，视图展示了每一个示例。点击其中几个，你会在Extended Detail inspector中看到被捕获的堆栈跟踪。
6.选项面板，也叫检查器（inspector）面板，一共有三个检查器：record setting（记录设置），display setting（展示设置），还有extends detail（扩展详情）。（在上一篇文章里有详细介绍）。

原始的性能分析方法

这种分析方法估计是很多开发人员第一时间想到的，写个单元测试，在开始和结束的地方记录时间。
示例代码：
NSDate *startDate = [NSDate date];
for(int i = 0; i < 999; i++){
// do something
}
NSDate *endDate = [NSDate date];
NSLog(@"time:%f", [endDate timeIntervalSinceDate: startDate]);
这种方法的缺点有以下几点:
1、测试效率太低，很多性能瓶颈是很难预估到的，需要从上层到下层进行逐步排除；
2、无法对界面渲染的效率进行测试，找出界面性能瓶颈；
3、NSLog的分析不够精确，可能在模拟器上由于开发设备性能速度快，无法明显区分出性能瓶颈。
二.使用Time Profiler前须知
1.当点击Time Profiler应用程序开始运行后.就能获取到整个应用程序运行消耗时间分布和百分比.为了保证数据分析在统一使用场景真实行有如下点需要注意:
在开始进行应用程序性能分析的时候,一定要使用真机,模拟器运行在Mac上，然而Mac上的CPU往往比iOS设备要快。相反，Mac上的GPU和iOS设备的完全不一样，模拟器不得已要在软件层面（CPU）模拟设备的GPU，这意味着GPU相关的操作在模拟器上运行的更慢，尤其是使用CAEAGLLayer来写一些OpenGL的代码时候. 这就导致模拟器性能数据和用户真机使用性能数据相去甚运.
2.另外在开始性能分析前另外一件重要的事情是，应用程序运行一定要发布配置 而不是调试配置.
在发布环境打包的时候，编译器会引入一系列提高性能的优化，例如去掉调试符号或者移除并重新组织代码.另iOS引入一种"Watch Dog"[看门狗]机制.不同的场景下，“看门狗”会监测应用的性能。如果超出了该场景所规定的运行时间，“看门狗”就会强制终结这个应用的进程.开发者可以crashlog看到对应的日志.但Xcode在调试配置下会禁用"Watch Dog".
三.time profiler的主界面(几个需要关注的重点区域)

1.png 1.png 视图开关:分别为三个视图的开关，全部选上可达到主界面截图效果。
搜索条:如果您需要快速查找具体的类或函数，可在些输入类名或者函数名，会有意想不到的效果。
数据可视化面板:可在此设置您需要关注的范围，以便将不相干的内容过滤掉。
详情面板:在time profiler下主要是看Call Tree和Sample List这两种视图：
2.png 2.png 调用树（Call Tree 3.png 3.png Running Time：函数运行的时间，这个时间是累积时间
Self：在栈顶次数
Symbol Name：被调用函数的符号信息
从详情面板Call Tree与相关内容扩展详情面板对应的关系图：
4.png 4.png 详情面板更多的信息选项
5.png 5.png 样本列表（Sample List）6.png 6.png Timestamp：采样的开始时间
Dep：堆栈深度
CPU：线程运行在那一个CPU上
Process：进程名称

Thread：所在的线程名称
Hot Frame：采样中调用最多的函数
Responsible Library：调用该函数的库
Responsible Caller：调用该函数的函数

选项视图参数设置 7.png 7.png Separate byt Thread（建议选择）：通过线程分类来查看那些纯种占用CPU最多。
Invert Call Tree（不建议选择）：调用树倒返过来，将习惯性的从根向下一级一级的显示，如选上就会返过来从最底层调用向一级一级的显示。如果想要查看那个方法调用为最深时使用会更方便些。
Hide Missing Symbols（建议选择）：隐藏丢失的符号，比如应用或者系统的dSYM文件找不到的话，在详情面板上是看不到方法名的，只能看一些读不明的十六进值，所以对我们来说是没有意义的，去掉了会使阅读更清楚些。
Hide System Libraries（建议选择）：选上它只会展示与应用有关的符号信息，一般情况下我们只关心自己写的代码所需的耗时，而不关心系统库的CPU耗时。
Flatten Recursion（一般不选）：选上它会将调用栈里递归函数作为一个入口。
Top Functions（可选）：选上它会将最耗时的函数降序排列，而这种耗时是累加的，比如A调用了B，那么A的耗时数是会包含B的耗时数。
四.使用技巧
1.图标为黑色头像的就是Time Profiler给我们的提示，有可能存在性能瓶颈的地方
2.按着option键在主界面6中通过拖动鼠标来选择需要过滤的时间段
3.Command+F查找过滤的函数名或者类名
4.关联代码 8.png 8.png 5.Call Tree Constraints过滤 9.png 9.png Count：设置调用的次数(调用2次以上的方法)
Time (ms)：设置耗时范围(耗时20毫秒以上的方法)

 筛选结果示例图
 10.png![10.png](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1738027-7caae333320b1885.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)