如何检测APP的卡顿

监控APP卡顿的三种方式

• FPS
• 子线程ping主线程
• Runloop

FPS检测APP卡顿

通常情况下，屏幕会保持60hz/s的刷新速度，每次刷新时会发出一个屏幕刷新信号，CADisplayLink允许我们注册一个与刷新信号同步的回调处理。可以通过屏幕刷新机制来展示fps值：

显示器中是固定的频率，比如iOS中是每秒60帧（60FPS），即每帧16.7ms。从上图中可以看出，每两个VSync信号之间有时间间隔（16.7ms），在这个时间内，CPU主线程计算布局，解码图片，创建视图，绘制文本，计算完成后将内容交给GPU，GPU变换，合成，渲染，放入帧缓冲区。假如16.7ms内，CPU和GPU没有来得及生产出一帧缓冲，那么这一帧会被丢弃，显示器就会保持不变，继续显示上一帧内容，这就将导致导致画面卡顿。所以无论CPU, GPU，哪个消耗时间过长，都会导致在16.7ms内无法生成一帧缓存

主线程为了达到接近60fps的绘制效率，不能在UI线程有单个超过（1/60s≈16ms）的计算任务，否则就会卡顿

• 死锁：主线程拿到锁 A，需要获得锁 B，而同时某个子线程拿了锁 B，需要锁 A，这样相互等待就死锁了。
• 抢锁：主线程需要访问 DB，而此时某个子线程往 DB 插入大量数据。通常抢锁的体验是偶尔卡一阵子，过会就恢复了。
• 主线程大量 IO：主线程为了方便直接写入大量数据，会导致界面卡顿。
• 主线程大量计算：算法不合理，导致主线程某个函数占用大量 CPU。
• 大量的 UI 绘制：复杂的 UI、图文混排等，带来大量的 UI 绘制。

我们可以用CADisplayLink来检测FPS，CADisplayLink则是使用帧率来作为时间间隔的单位

- (void)setupDisplayLink {

   //创建CADisplayLink，并添加到当前run loop的NSRunLoopCommonModes
   _displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(linkTicks:)];
   [_displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)linkTicks:(CADisplayLink *)link {

   //执行次数
   _scheduleTimes ++;

   //当前时间戳
   if(_timestamp == 0){
       _timestamp = link.timestamp;
   }
   
   CFTimeInterval timePassed = link.timestamp - _timestamp;

   if(timePassed >= 1.f)
       //fps
       CGFloat fps = _scheduleTimes/timePassed; 
       printf("fps:%.1f, timePassed:%f\n", fps, timePassed);

       //reset
       _timestamp = link.timestamp;
       _scheduleTimes = 0;
   }
} 
复制代码

我们也可以通过Xcode中的Instruments中的Core Animation来监测FPS

在上述FPS指示器中，如果将CADisplayLink放置于子线程的Runloop中，将会发生什么？

答案是无论主线程有多么繁忙，GPU占用有多么高，FPS始终是60，原因是基于CADisplayLink的FPS指示器只能检测到当前RunLoop的FPS

Runloop如何检测卡顿

由于runloop会调起同步屏幕刷新的callback，如果loop的间隔大于16.67ms，fps自然达不到60hz。而在一个loop当中存在多个阶段，可以监控每一个阶段停留了多长时间

- (void)startRunloopMonitorFreeze {
    
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
       
        
       ///如果CFAbsoluteTimeGetCurrent() - 上一次的时间差 比阈值大，说明卡顿了，APP处于闲置状态常驻beforeWaiting状态，判断不准确
        
        
    });
    
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    
}
复制代码

这种检测方式当APP处于闲置状态Runloop常驻beforeWaiting状态，判断不准确