APP终极性能生存指南

性能是客户端永远绕不开的话题，一起来康康今年的WWDC提供了哪些有关性能提升的建议吧~

（温馨提示：本片内容来源自WWDC21：Ultimate application performance survival guide）

想了解更多WWDC2021内容的小伙伴，可以阅读我以下文章，欢迎多多交流和指正

检测和诊断内存问题

一文带你读完WWDC21核心（新）技术点

iOS中的Hang是什么？该如何治理？

诊断APP的电源和性能回归

使用的五种工具
- Xcode Organizer
- MetricKit
- Instruments
- XCTest
- App Store Connect API
参考的八个性能指标
- 电量
- 启动时间
- 超时响应率（Hang rate）
  
  APP无法响应用户的输入或者行为超过250ms，即记作一个hang
- 内存
- 磁盘写入
- 滚动卡顿
- APP终止
- MXSignposts

电量（battery usage）

优化电池使用需要关注的几点：
- CPU
- 网络
- 定位
- 音频
- 蓝牙
- GPU
其中CPU、网络、定位是电量消耗大户
使用Xcode工具查看Debug期间的电量损耗情况
- 查看CPU超过20%的阶段（CPU High Utilization）
- 查看CPU从闲置被唤醒的阶段（CPU Wake Overhead）
使用Instrument中的Time Profile工具查看该阶段更详细的信息

（比如使用Location Energy Model确保应用如预期中正确地使用定位功能）

使用MetricKit收集用户的性能数据

6:41

// 创建遵守`MXMetricManagerSubscriber`的协议的类AppMetrics
  class AppMetrics: MXMetricManagerSubscriber {
	init() {
  		// 初始化时将AppMetrics加入到`MXMetricManager`单例中
  		let shared = MXMetricManager.shared
  		shared.add(self)
  	}
  	deinit {
  		// 销毁时进行移除
  		let shared = MXMetricManager.shared
  		shared.remove(self)
  	}
  	
    // 处理每日的metrics
  	func didReceive(_ payloads: [MXMetricPayload]) {
  	
  	}
  	
    // 处理diagnostics
  	func didReceive(_ payloads: [MXDiagnositcPayload]) {
  	
  	}
  }

使用Xcode Organizer查看线上性能数据

Xcode Organizer对MetrixKit收集到的数据进行了聚合，忽略了单一用户的详细数据，展现的是整体的趋势；

而使用MetricKit可以更具针对性的对某一用户在一段时间内的性能表现进行分析。
- 查看用户的电量使用情况
- Regressions
  
  Regressions是Xcode 13新增的模块，它将各个版本的性能指标中发生劣化的情况单独拎出来展示，让开发者更清晰的看到哪些性能指标亟待优化。
- 查看问题发生时对应的代码

超时响应率和滚动卡顿（Hang rate & Scrolling）

超时响应

长时间无法响应是导致用户强退应用的重要原因
滚动卡顿

当在下一次屏幕刷新时，新的内容还未ready就会出现卡顿

Hang rate & Scrollings是表明APP没有及时响应的两个指标,一旦发生会严重影响用户体验，甚至让用户在使用应用时产生挫败感，从而降低用户的使用APP的意愿。

使用Xcode Organizer查看线上的卡顿情况
- Hang rate
- Scrolling
使用Instrument进行分析
- Thread State Trace
  
  可以查看线程被阻塞的详细情况
- System Call Trace
  
  可以查看系统函数调用的时机和时长

使用XCTest进行性能测试

func testScrollingAnimationPerformance() throws {
	app.launch()
	app.staticTexts["Meal Planner"].tap()
	let foodCollection = app.collectionViews.firstMatch
	// `measure`函数默认重复5次，可以通过option设置手动停止
	let measureOptions = XCTMeasureOptions()
	measureOptions.invocationOptions = [.manuallyStop]
	// 开始measure
	measure(metrics: [XCTOSSignpostMetric.scrollDecelerationMetric], 
	option: measureOptions) {
    // 滑动
		foodCollection.swipeUP(velocity: .fast)
    // 停止measure
		stopMeasuring()
    // 重置状态
		foodCollection.swipeDown(velocity: .fast)
	}
}

使用MetricKit收集线上数据

在iOS 14中，MetricKit会收集用户使用过程中发生的问题，然后每24小时集中上报一次。

在iOS 15和MacOS 12中，MetricKit仍是每天上报一次，但会在addSubscriber后，并且立刻进行回调

iOS 15中MetricKit新增动画性能检测的API，能够记录动画期间详细的性能数据和卡顿情况

func startAnimating() {
 // 标记动画开始执行
 mxSignpostAnimaitionIntervalBegin(
 	log: MXMetricManager.makeLogHandle(category: "animation"_telemetry),
 	name: "custom_animation")
 )
}

func animationDidComplete() {
	// 标记动画结束
	mxSignpost(OSSignpostType.end, log: MXMetricManager.makeLogHandle(category: "animation_telemetry"), name: "custom_animation")
}

1 2	> 注：MXSignpost是MetricKit中封装的API，可以用来监控关键代码的运行情况

11:20

磁盘写入

使用Instrument中的File Activity查看磁盘写入情况
- 优化建议：
  - 对于频繁写入的case，推荐使用Core Data
  - 避免快速创建和删除文件

使用XCTest进行性能测试

func testSaveMeal() {
	let app = XCUIApplication()
	let options = XCTMeasureOptions()
	options.invocationOptions = [.manullyStart]
	// 检测下面代码运行时的磁盘写入情况
	measure(metrics: [XCTStorageMetric(application: app)], options: options) {
	app.launch()
	startMeasuring()
	
	let firstCell = app.cells.firstMatch
	firstCell.buttons["Save meal"].firstMatch.tap()
	
	let savedButton = firstCell.buttons["Saved"].firshMatch
	XCTAssertTure(savedButton.waitForExistence(timeout: 2))
	}
}

使用Xcode Organizer查看线上磁盘写入情况
- 查看在Disk Writes报告中可以查看24小时内写入量超过1GB的case
- 在Xcode 13中，还可以得到一些优化建议

使用MetricKit收集用户的磁盘写入情况

// 标记开始磁盘写入
func syncAllContentsToDB() {
	mxSignpost(OSSignpostType.begin, 
	log:MXMetricManager.makeLogHandle(categroy: "diskWrite_telemetry"),
	name: "custom_diskWrites")
	
	// sync contents to database
	
  // 标记磁盘写入结束
	mxSignpost(OSSignpostType.end,
	log:MXMetricManager.makeLogHandle(category: "diskWrite_telemetry"),
	name: "custom_diskWrites")
}

启动时间
- 使用Xcode Organizer查看线上启动数据
  - 查看因启动超时导致的程序终止
- 使用Instrument中的App Launch工具进一步分析

Memory

使用Xcode Organizer查看线上内存使用情况
使用Instrument中的Leak、Allocations和VM Tracker三个模板
- Leak检测内存泄漏
- Allocations分析内存的生命周期
- VM Tracker展示虚拟内存空间的使用情况

使用MetricKit收集线上数据

func saveAppAssets() {
	mxSignpost(OSSignpostType.begin, 
	log: MXMetricManager.makeLogHandle(category: "memory_telemetry"),
	name: "custom_memory")
	
	// save app metadata
	
	mxSignpost(OSSignpostType.end,
	log: MXMetricManger.makeLogHandle(category: "memory_telemetry"),
	name: "custom_memory")
}