【原】iOS 底层原理39：Instruments系列（五）Leaks

LGPL 2023-05-04 发布于北京

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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