基於 iOS 平臺的效能檢測方案

最後，為了能夠採集更多的電池資料，我們選擇的方案是通過訪問IOKit的私有api獲取資料，並且在提交到app store時將這部門程式碼從包裡移除掉，以免影響app的稽核結果。

核心程式碼如下：

void *handle = dlopen("/System/Library/Frameworks/IOKit.framework/Versions/A/IOKit",RTLD_LAZY);
s_IORegistryEntryCreateCFProperties = dlsym(handle,"IORegistryEntryCreateCFProperties");
s_kIOMasterPortDefault = dlsym(handle, "kIOMasterPortDefault");
s_IOServiceMatching= dlsym(handle, "IOServiceMatching");
s_IOServiceGetMatchingService = dlsym(handle,"IOServiceGetMatchingService");
if(s_IORegistryEntryCreateCFProperties && s_IOServiceMatching &&s_IOServiceGetMatchingService) {
g_powerSourceService = s_IOServiceMatching("IOPMPowerSource");
g_platformExpertDevice =s_IOServiceGetMatchingService(*s_kIOMasterPortDefault,g_powerSourceService);
foundSymbols = (g_powerSourceService && g_platformExpertDevice);
}
CFMutableDictionaryRef prop = NULL;
s_IORegistryEntryCreateCFProperties(g_platformExpertDevice,∝,0,0);

當前充電狀態

電量

是否連線USB（支援iOS10以下系統）

是否有電池

最大值

電壓

溫度（支援iOS10以下系統）

CPU資料

iOS的執行緒技術是基於Mach 執行緒技術實現的，在 Mach 層中thread_basic_info 結構體提供了執行緒的基本資訊，並且每個執行緒中包含執行緒的cpu_usage。獲取當前App的佔用率就是所有執行緒的cpu_usage之和。

struct thread_basic_info {
time_value_tuser_time;/* user run time */
time_value_tsystem_time;/* system run time */
integer_tcpu_usage;/* scaled cpu usage percentage */
policy_tpolicy;/* scheduling policy in effect */ 
integer_trun_state;/* run state (see below) */
integer_tflags;/* various flags (see below) */
integer_tsuspend_count;/* suspend count for thread */
integer_tsleep_time;/* number of seconds that thread has been sleeping */
};

通常一個 task 包含多個執行緒，在核心提供了 task_threads API 呼叫獲取指定 task 的執行緒列表以及執行緒個數，也就是target_task 任務中的所有執行緒儲存在 act_list 陣列中，陣列中包含 act_listCnt 個條目。然後可以通過 thread_info API 呼叫來查詢指定執行緒的資訊。

{
task_ttarget_task,
thread_act_array_t*act_list,
mach_msg_type_number_t*act_listCnt
};

因此，獲取當前APP的CPU佔用率需要遍歷所有執行緒，將cpu_usage求和。

接下來就是獲取當前裝置的CPU總佔用率。 iOS中CPU狀態一般包括CPU_STATE_USER, CPU_STATE_SYSTEM, CPU_STATE_IDLE 和 CPU_STATE_NICE等四種。

1、CPU_STATE_USER：執行在使用者態空間或者說是使用者程序。

2、CPU_STATE_SYSTEM：在核心空間執行的分配記憶體、IO操作、建立子程序……等。

3、CPU_STATE_IDLE：空閒狀態。

4、CPU_STATE_NICE：使用者空間程序的CPU的排程優先順序。

因此，除了空閒狀態都屬於CPU佔用狀態，因此當前CPU的總使用率為（使用者+系統+排程）／（使用者+系統+排程+空閒）。通過host_statistics獲取host_cpu_load_info結構體資料，該結構體中 cpu_ticks 包含了 CPU 執行時四種不同該狀態的時鐘脈衝的數量，並且根據這四個不同狀態的時間脈衝，計算出CPU的總佔用率。

inttotalUsage= (int)(user + nice + system) * 100.0 / total;

struct mach_task_basic_info {
mach_vm_size_tvirtual_size;/* virtual memory size (bytes) */
mach_vm_size_tresident_size;/* resident memory size (bytes) */
mach_vm_size_tresident_size_max;/* maximum resident memory size (bytes) */
time_value_tuser_time;/* total user run time for terminated threads */
time_value_tsystem_time;/* total system run time for terminated threads */
policy_tpolicy;/* default policy for new threads */
integer_tsuspend_count;/* suspend count for task */
}

-(uint64_t)getCurMemory{

mach_msg_type_number_tinfo_count;
task_vm_info_data_t vm_info;
uint64_t curMem;
info_count = TASK_VM_INFO_COUNT;

kern_return_t kr = task_info(mach_task_self(), TASK_VM_INFO_PURGEABLE, (task_info_t)&vm_info,&info_count);
if (kr ==KERN_SUCCESS) {
curMem; = vm_info.internal + vm_info.compressed -vm_info.purgeable_volatile_pmap;
}
return curMem;
}

Free Memory：未使用的 RAM 容量，隨時可以被應用分配使用。

Wired Memory：用來存放核心程式碼和資料結構，它主要為核心服務，如負責網路、檔案系統之類的；對於應用、framework、一些使用者級別的軟體是沒辦法分配此記憶體的。但是應用程式也會對 Wired Memory 的分配有所影響。

Active Memory：活躍的記憶體，正在被使用或很短時間內被使用過。

Inactive Memory：最近被使用過，但是目前處於不活躍狀態。

Purgeable Memory：可以理解為可釋放的記憶體，主要是大物件或大記憶體塊才可以使用的記憶體，此記憶體會在記憶體緊張的時候自動釋放掉。

因此，空閒記憶體看成總記憶體大小減去 Wired Memory大小，Active Memory大小以及Inactive Memory大小。在32位系統通過這種方式獲取空閒記憶體與Xcode資料作比較誤差範圍較小，而在64位系統上的資料與Xcode資料一比較誤差較大，同樣找到一個逆向Xcode獲取Xcode的計算記憶體方法。64位系統獲取空閒記憶體的具體程式碼如下：

vm_statistics64_data_t vminfo;
mach_msg_type_number_t count = HOST_VM_INFO64_COUNT;
host_statistics64(mach_host_self(), HOST_VM_INFO64, (host_info64_t)&vminfo,&count);

uint64_t total_used_count = (physical_memory /pagesize) - (vminfo.free_count - vminfo.speculative_count) - vminfo.external_page_count - vminfo.purgeable_count;
uint64_t free_size = ((physical_memory / pagesize) -total_used_count) * pagesize;

通過以上方式獲取到的記憶體值與Xcode上的資料幾乎一致。

- (void)setupDisplayLink{
if (!_displayLink){
//建立CADisplayLink，並新增到當前run loop的NSRunLoopCommonModes
_displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:selfselector:@selector(linkTicks:)];
[_displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop]forMode:NSRunLoopCommonModes];
}
}

 -(void)linkTicks:(CADisplayLink *)link{
_scheduleTimes++; //執行次數
if(_timestamp== 0){//當前時間戳
_timestamp = link.timestamp;
}

CFTimeIntervaltimePassed = link.timestamp - _timestamp;
if(timePassed>= 1.f){//一秒採集一次
CGFloat fps = _scheduleTimes/timePassed;
_fps = fps;
_timestamp = link.timestamp;
_scheduleTimes = 0;
}
}

_observer= CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
kCFRunLoopAllActivities,
YES,
0,
&runLoopObserverCallBack,
&context);

 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0),^{
while (!weakSelf.needStop){
// 假定單次超時250ms，看成卡頓
long st = dispatch_semaphore_wait(_semaphore,dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 250*NSEC_PER_MSEC));
if (st != 0){
if (_activity==kCFRunLoopBeforeSources || _activity == kCFRunLoopAfterWaiting){
NSLog(@"看成一個等待時間超多250ms的卡頓");
}
}
...
}
});

- (uint64_t)wbge_getLineLength {
NSString *lineStr =[NSString stringWithFormat:@"%@ %@ %@\n", self.HTTPMethod,self.URL.path, @"HTTP/1.1"];
NSData *lineData =[lineStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
return lineData.length;
}

+(void)load{
NSTimeIntervalstartTime = [[NSDate date] timeIntervalSince1970];
NSString* appStartTime = [NSStringstringWithFormat:@"%0.0f",startTime*1000.0];
NSLog(@"main()函式執行之前的時間為%@",appStartTime);
}