iOS 底层原理39:Instruments系列(五)Leaks

iOS 底层原理 文章汇总

引言

iOS 5.0之后apple引入了Xcode编译器特性ARC(Automatic Reference Counting,自动引用计数)来帮助开发者管理内存,但为了追求app的高性能与减少安装包大小,工作中很多时候需要我们手动管理内存。再牛的开发者也不能保证自己写的code 100%没有内存泄露,出现内存泄露不可怕,可怕的是我们时间与精力花了大把,但内存泄露依旧没解决,即影响了工作效率也影响自己的心情。

那么我们如何检测程序的内存泄漏呢?主要有以下两种方式:

  • 静态分析(Analyse)
  • 动态分析(Leaks)

静态分析(Leaks)

  • 主要是通过 Xcode 菜单栏 Product - Analyse,或者快捷键 CMD + Shift +B
  • 缺陷:只能检查编译时期的内存泄漏,并不能检测到所有的内存泄漏,主要是因为有些内存泄漏是发生在运行时,需要用户操作才会产生。

动态检测(Leaks)

  • Instruments中的Leaks是因为有些内存泄露 是运行中用户操作过程中产生的内存泄露
  • 在真机或模拟器都可以动态检测。

Leaks 介绍

从苹果官方文档可知,一个app的内存主要分3类

  • Leaked memory: Memory unreferenced by your application that cannot be used again or freed (also detectable by using the Leaks instrument).

  • Abandoned memory: Memory still referenced by your application that has no useful purpose.

  • Cached memory: Memory still referenced by your application that might be used again for better performance.
    其中 Leaked memory 和 Abandoned memory 都属于应该释放而没释放的内存,都是内存泄露,而 Leaks 工具只负责检测 Leaked memory,而不管 Abandoned memory。在 MRC 时代 Leaked memory 很常见,因为很容易忘了调用 release,但在 ARC 时代更常见的内存泄露是循环引用导致的 Abandoned memory,Leaks 工具查不出这类内存泄露,应用有限。

  • 对于 Abandoned memory,可以用 Instrument 的 Allocations 检测出来。检测方法是用 Mark Generation 的方式,当你每次点击 Mark Generation 时,Allocations 会生成当前 App 的内存快照,而且 Allocations 会记录从上回内存快照到这次内存快照这个时间段内,新分配的内存信息。缺点是需要重复操作,其无法及时得知泄漏

  • 对于 Leaked memory,可以使用Leaks 工具检测,适用于运行时的检测

Leaks 工具

在Leaks中主要包含 4个统计项


Instruments_05_01.png
  • Statistics
  • Call Trees
  • Allocations List
  • Generations

在 Leaks下方包含三个选项


Instruments_05_02.png
  • Mark Generation:生成当前 App 的内存快照

  • Allocation Lifespan:筛选需要记录的Allocation,一般我们只勾选Created & Persistent

    • All Allocations:所有的
    • Created & Persistent:创建且存活的
    • Created & Destroyed:创建且被销毁的
  • Allocation Type:记录Allocation的类型,一般关注All Heap Allocations较多

    • All Heap & Anonymous VM:所有真实内存和虚拟内存
    • All Heap Allocations:所有真实内存
    • All VM Regions:所有分配过的虚拟内存

Statistics 统计项

主要包含6个统计字段,分别对应的含义如下


Instruments_05_03.png
  • Category:对象类型,包含Core Foundation对象、OC类、内存块
  • Persistent:当前活跃的内存总量
  • #Persistent:当前活跃的内存数量
  • #Transient:已经释放的内存申请数
  • Total Bytes:总字节数
  • #Total:申请内存总次数

Call Trees 统计项

这个功能是将列表展示类型切换成调用树的形式,如下所示,有3个统计项:


Call Trees 统计项
  • Bytes Used:相应方法使用的内存量
  • Count:方法被调用的次数
  • Symbol Name:方法名称

对应的在Call Trees下方还有三个配置项,下面分别来介绍

  • 【调用过滤】Call Tree:配置调用树的显示,一般勾选1、3、4、5

    Instruments_05_03.png

    • 1、Separate by Category:按类别隔开,☑️后,可以更方便的看出是哪些类别的VM
    • 2、Separate by Thread:按线程划分
    • 3、Invert Call Tree:反转调用,通俗来说就是从上倒下跟踪堆栈,例如FuncA{FunB{FunC}} 勾选此项后堆栈以C->B-A 把调用层级最深的C显示在最外面
    • 4、Hide System Libraries:隐藏系统方法,因为目前我们只关心自定义的方法,这个是必选的
    • 5、Flatten Recursion:递归函数,每个堆栈跟踪一个条目
  • 【数据过滤】Call Tree Constraints:主要是对列表中的数据进行过滤,可以设置最大/最小的数量和字节数

    Instruments_05_05.png

  • 【库/符号过滤】Data Mining:数据挖掘,简单来说就是可以过滤掉不看的库、符号调用,点击Symbol、Library会自动把你选中的行的符号、库加到小框中。例如选中start,点击symbol,就自动过滤了start相关列

Allocations List 统计项

Instruments_05_06.png
  • Adress:内存块的地址
  • Category:对象的类型
  • Timestamp:申请内存的时间
  • Size:内存块的大小
  • Responsible Library:负责申请该内存的库
  • Responsible Caller:负责申请该内存的方法

Generations 统计项

在Allocation中,可以通过对每个动作的前后进行Mark Generation,用来对比内存的增加,可以定位到内存增加的具体方法和代码所在位置。其中有4列统计项


Instruments_05_07.png
  • Snapshot:快照名
  • Timestamp:快照时间
  • Heap Growth:自上次快照以来的增长数量
  • #Persistent:依旧存活的对象数量

使用

使用主要分两部分

  • 检测内存泄漏
  • 查看具体的内存泄漏情况

检测内存泄漏

  • Xcode菜单 - Product - Profile - Leaks,然后运行程序,随着对模拟器运行的App的操作,可以在Leaks中查看内存占用的情况。


    Instruments_05_09.png
  • 其中✅ 表示 不存在内存泄漏,❌表示存在内存泄漏,将竖线移动到内存泄漏点,然后选择 统计项,如下所示


    Instruments_05_10.png
  • 选择底部的Call Tree在弹窗中选择Invert Call Tree 和 Hide System Libraries,即可显示出具体内存泄漏的代码,点击最左侧的箭头,可查看文件中具体的代码


    Instruments_05_11.png

查看内存泄漏引用图

将Call Tree选项改为Cycles & Roots 即可查看,如下所示


Instruments_05_12.png

参考文章

XCode内存泄漏检测工具介绍-Instruments之Leaks
使用Instruments定位iOS应用的Memory Leaks
Xcode Instruments Leak解决内存泄漏问题
# iOS Instruments之Leaks
### Xcode Instruments系列之Leaks使用教程
# iOS开发之非常精准内存泄露检测工具
# Find memory leaks

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