Instruments 之 Time Profiler 使用

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当 APP 开发到了一定的阶段,性能优化这个话题就会被提起,性能优化的途径有很多,不过通常都会使用到 Apple 官方提供的 Instruments 工具。这个博客我就利用 raywenderlich 的一个代码案例 Catstagram 来介绍 Time Profiler 这个 Instrument 的使用(详见参考部分)。

性能优化的常用步骤

在对 APP 进行性能优化的过程中,我们肯定是会针对一些 APP 存在的问题来针对性优化的,比如 APP 启动速度慢,大数据量列表滑动卡顿,列表图片加载过程卡顿 。第一步决定了要优化的点之后。第二步就是使用 Instruments 来分析 APP 了 ,值得注意的是 Instruments 并不能帮我们完成优化,只是帮助我们分析 APP 运行过程的各种性能参数。第三步就是根据 Instruments 分析结果做对应的假设,假设是我们的某段代码导致了性能问题。第四步就是修改导致性能问题的某段代码。修改完之后呢?当然是要验证修改的效果了,所以第五步是验证修改效果,若是达不到效果,那么就从第一步继续重新开始。在这个过程中最好使用性能最差最烂的设备,不要使用性能太好或者性能一般的设备来测试。

raywenderlich Instruments workflow

Time Profiler 界面介绍

快捷键 command + I 打开 Instruments 界面,选择 Time Profiler 模板


Instruments 界面

每个 Instrument 的界面轮廓都是相似的,都是分为 Toolbar , Timeline pane , Detail pane , Inspector pane 这个模块。


Instrument的界面轮廓

Toolbar 各部分的名称


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Timeline pane , Detail pane , Inspector pane 这几个模块的内容和使用的 Instrument 关系比较大,下图是使用 Time Profiler 的各模块细节。对于 Time Profiler 来说,它的 Timeline pane 默认展示的是 CPU 的使用,Detail pane 默认展示的是 APP 中各个线程的方法调用,Inspector pane 展示的是被选中的 Symbol 的详细信息 。


Time Profiler 使用过程图

对于界面的详细介绍可以参考 Apple 的官方文档 https://developer.apple.com/library/content/documentation/DeveloperTools/Conceptual/InstrumentsUserGuide/index.html#//apple_ref/doc/uid/TP40004652-CH3-SW1 ,该文档对Instruments 各个工具界面以及基本使用方法做了详细介绍。

Time Profiler 使用

下图是 APP 的一个截图,该 APP 是一个图片列表。


APP 截图

第一步判断问题可能出现在哪里,因为 APP 是一个图片列表,所以优化的时候优先考虑图片加载和显示方面的问题。

第二步使用 Instruments 来分析 APP。
运行 Time Profiler Instrument 并对 APP 做了运行情况录制之后,按住鼠标左键并拖动,截取 CPU 使用率较高的一段运行时间进行分析。


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第三步根据 Instruments 分析结果做对应的假设。
运行时间的截取确定后,可以在 Detail pane 查看运行过程中的一些 APP 细节,也可以从 Inspector pane 查看更详细的运行信息 ,从下面的截图中可以看出一些异常状况。

  1. 从 Detail pane 中可以看出主线程占用了 67.8% 的 CPU 时间
  2. 从 Detail pane 中可以看出主线程的工作基本都是在图片处理操作
  3. 从 Inspector pane 可以看出图片的解码操作是在主线程完成

从上面的分析结果中,可以提出一个假设,那就是 Cell 的图片加载方法存在问题。

详细信息

第四步修改代码
由于是演示 Time Profiler 的使用,所以这里只是简单过一下代码。
找到设置图片的代码位置,该代码是在主线程给一个 UIImageView 对象设置 UIImage 对象,图片的解码操作是在主线程中进行的。


需要优化的代码

代码改进后是这样的,创建一个自定义 View 叫做 AsyncImageView,在这个View里面封装了图片的解码操作,这个解码操作在非主线程执行。

改进后的代码

第五步代码修改完成之后,接下来就是需要验证修改是否起作用了。继续使用 Instruments 的 Time Profiler 工具验证。老样子,还是运行 Time Profiler Instrument 并对 APP 做了运行情况录制之后,截取了 CPU 使用率较高的一段运行时间进行分析。可以发现以下情况

  1. 从 Detail pane 中可以看出主线程占用了 20.3% 的 CPU 时间
  2. 从 Detail pane 中可以看出非主线程占据了较大的 CPU 时间
  3. 从 Inspector pane 可以看出图片处理操作发生在非主线程
主线程占用 CPU 时间少
图片处理操作发生在非主线程

总结

从结果可以看出,优化的点是对的,代码改动是生效的。为了让界面滑动更顺畅,我们通常会将部分工作从主线程转移到非主线程来,以保证主线程不卡顿。Time Profiler 这个 instrument 帮助分析 APP 的运行情况,通过分析这个 instrument 的结果,我们可以做出优化决策,然后实现这个决策并验证,最终实现我们的需求。

参考

这篇文章是我看了 raywenderlich 的 Practical Instruments 课程产生的一个笔记,主要是介绍 Time Profiler 这个 instrument 的使用思路,代码案例均来自于这个课程,感谢 raywenderlich 这个超级棒的平台。随着 Xcode 版本的更新,instruments 也是在不断的发生变化,但是整个 instruments 的使用思路是不变的,关于新增的变化可以参考 Apple 的官方 instruments 文档,里面也有很多关于 instruments 的使用细节

  1. raywenderlich 的 Practical Instruments 课程 https://videos.raywenderlich.com/courses/74-practical-instruments/lessons/3

  2. Apple 的官方 instruments 文档https://developer.apple.com/library/content/documentation/DeveloperTools/Conceptual/InstrumentsUserGuide/index.html#//apple_ref/doc/uid/TP40004652-CH3-SW1

  3. demo https://files.betamax.raywenderlich.com/attachments/videos/785/a5dcec4a-da6d-428a-9874-ddb3b561e870.zip

  4. 图片处理技巧
    https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2014/419/

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