iOS App卡顿监控(Freezing/Lag)

笔记(写在前面)：
关于应用的性能监控，需要从多方面进行综合考虑，此处仅从其中一个方面，进行学习研究。

如何判断主线程卡顿：

监测NSRunLoop耗时情况。

NSRunLoop的调用主要在kCFRunLoopBeforeSources和kCFRunLoopBeforeWaiting之间，以及kCFRunLoopAfterWaiting之后。因此，若是发现这个两个时间内耗时过长，就可以判定此时主线程出现卡顿情况。

一、监控NSRunLoop状态变化

使用CFRunLoopObserverRef，实时获得这些状态值的变化，如下：

/// RunLoop状态观察回调
static void runLoopObserverCallBack(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
    <#MyClass#> *object = (__bridge <#MyClass#>*)info;
    // 记录状态值
    object->activity = activity;
}

/// 注册RunLoop状态观察
- (void)registerRunLoopObserver {
    CFRunLoopObserverContext context = {0,(__bridge void*)self,NULL,NULL};
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
                                                            kCFRunLoopAllActivities,
                                                            YES,
                                                            0,
                                                            &runLoopObserverCallBack,
                                                            &context);
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
}

二、RunLoop耗时计算

另外开启一个线程，实时计算两个状态区域之间的耗时，是否达到阈值。

dispatch_semaphore_t让子线程更及时地获知主线程NSRunLoop状态变化

卡顿覆盖范围：多次连续小卡顿、单次长时间卡顿

添加计算逻辑，如下：

/// RunLoop状态观察回调
static void runLoopObserverCallBack(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
    <#MyClass#> *object = (__bridge <#MyClass#>*)info;
    // 记录状态值
    object->activity = activity;
    
    // 发送信号
    dispatch_semaphore_t semaphore = object->semaphore;
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}

/// 注册RunLoop状态观察，并计算是否卡顿
- (void) registerRunLoopObserver {
    CFRunLoopObserverContext context = {0,(__bridge void*)self,NULL,NULL};
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
                                                            kCFRunLoopAllActivities,
                                                            YES,
                                                            0,
                                                            &runLoopObserverCallBack,
                                                            &context);
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    
    // 创建信号
    semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    
    // 在子线程监控时长
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        while (YES) {
            // 假定连续5次超时50ms认为卡顿(当然也包含了单次超时250ms)
            long st = dispatch_semaphore_wait(semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 50*NSEC_PER_MSEC));
            if (st != 0) {
                if (activity==kCFRunLoopBeforeSources || activity==kCFRunLoopAfterWaiting) {
                    if (++timeoutCount < 5) {
                        continue;
                    }
                    // 发现卡顿
                    NSLog(@"卡、卡、卡、顿、顿、了");
                }
            }
            timeoutCount = 0;
        }
    });
}

三、记录卡顿的函数调用

目击卡顿现场，记录此时的调用函数信息，作为卡顿证据。

此处，使用第三方Crash收集组件PLCrashReporter，它不仅可以收集Crash信息，也可用于实时获取各线程的调用堆栈，使用示例如下：

PLCrashReporterConfig *config = [[PLCrashReporterConfig alloc] initWithSignalHandlerType:PLCrashReporterSignalHandlerTypeBSD
                                                                   symbolicationStrategy:PLCrashReporterSymbolicationStrategyAll];
PLCrashReporter *crashReporter = [[PLCrashReporter alloc] initWithConfiguration:config];
NSData *data = [crashReporter generateLiveReport];
PLCrashReport *reporter = [[PLCrashReport alloc] initWithData:data error:NULL];
NSString *report = [PLCrashReportTextFormatter stringValueForCrashReport:reporter
                                                          withTextFormat:PLCrashReportTextFormatiOS];
NSLog(@"------------\n%@\n------------", report);

特别注意:

PLCrashReporter虽然能提供较为准确的堆栈信息，用于定位问题，特别是使用符号化策略
PLCrashReporterSymbolicationStrategyAll时，能够对堆栈信息进行符号化，但会消耗大量资源，需要占用较多时间，导致卡死现象（自测时，耗时超过7s，层多次到10s以上）。

不使用符号化策略PLCrashReporterSymbolicationStrategyNone，测试时，平均耗时也接近3s。

因此，加入该信息采集，需要特别注意，建议仅在开发调试阶段使用。

为了投入线上使用，还需要再想想如何解决该问题。

四、上报服务器

检测到卡顿，获取到调用堆栈信息，客户端再根据实际情况进行一定程度的过滤处理，将有价值的信息上报服务器。

后续对服务器收集到的数据进行分析，定位需要优化的功能逻辑。