級別：★★☆☆☆
標簽：「iOS」「性能監(jiān)控」「工具」「RunLoop」
作者： 647
審校： QiShare團隊

前言：
最近，在看戴銘老師關(guān)于 “性能監(jiān)控” 相關(guān)的技術(shù)分享，感覺收獲很多。基于最近的學(xué)習(xí)，總結(jié)了一些性能監(jiān)控相關(guān)的實踐，并計劃落地一系列 “性能監(jiān)控” 相關(guān)的文章。
目錄如下：
iOS 性能監(jiān)控（一）—— CPU功耗監(jiān)控
iOS 性能監(jiān)控（二）—— 主線程卡頓監(jiān)控
iOS 性能監(jiān)控（三）—— 方法耗時監(jiān)控

本篇將介紹iOS性能監(jiān)控工具（QiLagMonitor）中與 “線程卡頓監(jiān)控” 相關(guān)的功能模塊。

一、了解線程的狀態(tài)

主線程runloop默認注冊了五個mode：kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、UIInitializationRunLoopMode、GSEventReceiveRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes。

其中，APPLE公開提供的Mode有兩個：NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）、NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）。

而我們的下節(jié)要介紹的主線程監(jiān)控就是使用的就是NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）。

然后，runloop觀察者：Runloop Observer有7種狀態(tài)。

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

分別表示：

PS：想了解更多的runloop信息，可查看之前彬哥寫的博客。

二、iOS如何監(jiān)控線程卡頓？

說一下QiLagMonitor中的大致實現(xiàn)思路。

• 首先，創(chuàng)建一個觀察者runLoopObserver，用于觀察主線程的runloop狀態(tài)。
  同時，還要創(chuàng)建一個信號量dispatchSemaphore，用于保證同步操作。

• 其次，將觀察者runLoopObserver添加到主線程runloop中觀察。

• 然后，開啟一個子線程，并且在子線程中開啟一個持續(xù)的loop來監(jiān)控主線程runloop的狀態(tài)。

• 如果發(fā)現(xiàn)主線程runloop的狀態(tài)卡在為BeforeSources或者AfterWaiting超過88毫秒時，即表明主線程當前卡頓。
  這時候，我們保存主線程當前的調(diào)用堆棧即可達成監(jiān)控目的。

圖解原理：

• 正常情況下：

• 異常情況下：

三、QiLagMonitor中的具體實現(xiàn)

• 第一步，創(chuàng)建一個信號量dispatchSemaphore和觀察者runLoopObserver。

    //! 創(chuàng)建一個信號量，保證同步操作
    dispatchSemaphore = dispatch_semaphore_create(0); //! Dispatch Semaphore保證同步
    //! 創(chuàng)建一個觀察者
    CFRunLoopObserverContext context = {0,(__bridge void*)self,NULL,NULL};
    runLoopObserver = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
                                              kCFRunLoopAllActivities,
                                              YES,
                                              0,
                                              &runLoopObserverCallBack,
                                              &context);

同時當主線程的runloop狀態(tài)發(fā)生改變時，會調(diào)用runLoopObserverCallBack方法，它內(nèi)部會存儲當前的runloop狀態(tài)。同時，控制信號量。

static void runLoopObserverCallBack(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info){
    QiLagMonitor *lagMonitor = (__bridge QiLagMonitor*)info;
    lagMonitor->runLoopActivity = activity;
    
    dispatch_semaphore_t semaphore = lagMonitor->dispatchSemaphore;
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}

• 第二步，將觀察者添加到主線程runloop的common模式下觀察。

    //! 將觀察者添加到主線程runloop的common模式下的觀察中
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), runLoopObserver, kCFRunLoopCommonModes);

• 第三步，創(chuàng)建一個子線程，并開啟一個持續(xù)的loop（其實就是個while死循環(huán)）來監(jiān)控主線程的runloop狀態(tài)。當runloop的狀態(tài)持續(xù)為BeforeSources、AfterWaiting兩個狀態(tài)時，說明主線程卡頓，記錄當前主線程調(diào)用堆棧。

    //! 創(chuàng)建子線程監(jiān)控
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        //! 子線程開啟一個持續(xù)的loop用來進行監(jiān)控
        while (YES) {
            long semaphoreWait = dispatch_semaphore_wait(self->dispatchSemaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, STUCKMONITORRATE * NSEC_PER_MSEC));
            if (semaphoreWait != 0) {
                if (!self->runLoopObserver) {
                    self->timeoutCount = 0;
                    self->dispatchSemaphore = 0;
                    self->runLoopActivity = 0;
                    return;
                }
                //! 兩個runloop的狀態(tài)，BeforeSources和AfterWaiting這兩個狀態(tài)區(qū)間時間能夠檢測到是否卡頓
                if (self->runLoopActivity == kCFRunLoopBeforeSources || self->runLoopActivity == kCFRunLoopAfterWaiting) {
                    //! 出現(xiàn)三次出結(jié)果
                    if (++self->timeoutCount < 3) {
                        continue;
                    }
                    NSLog(@"monitor trigger");
                    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
                        NSString *stackStr = [QiCallStack callStackWithType:QiCallStackTypeMain];
                        QiCallStackModel *model = [[QiCallStackModel alloc] init];
                        model.stackStr = stackStr;
                        model.isStuck = YES;
                        [[[QiLagDB shareInstance] increaseWithStackModel:model] subscribeNext:^(id x) {}];
                    });
                } // end activity
            }// end semaphore wait
            self->timeoutCount = 0;
        }// end while
    });

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