iOS性能监控（1）-CPU功耗监控

前言:

最近，在观看戴明老师分享与“性能监控”相关的技术后，我感到很多收获. 在最近的研究的基础上，我总结了一些与性能监控有关的实践，并计划撰写一系列与“性能监控”有关的文章. 目录如下: iOS性能监控（1）-CPU功耗监控

iOS性能监控（2）-主线程卡死监控

iOS性能监控（3）-耗时的方法监控

本文将介绍iOS性能监控工具（QiLagMonitor）中与“ CPU电源监控”相关的功能模块.

CPU（中央处理单元）: 中央处理单元主要由三个部分组成: “计算器”，“控制器”和“寄存器”.

计算器: 负责一些算术运算. （计算）

控制器: 负责发布CPU的每个指令所需的信息. （说明）

寄存器: 负责存储操作过程或指令操作的一些临时文件. （保存数据）

CPU具有四个功能: “处理指令”，“执行操作”，“控制时间”和“处理数据”. 与人脑类似，它可以帮助我们完成各种生理活动.

在市场上，我们更熟悉的CPU体系结构是ARM（arm64）和Intel（x86）. （PS: 关于ARM和Intel之间的区别可以查看此博客）

问: iPhone的CPU架构是什么？

目前，市场上大多数iPhone都基于arm64架构.

由于手臂架构具有低功耗的特性，因此被广泛应用于移动设备领域. （英特尔具有良好的性能，但功耗很高. 因此，它已经失去了在移动领域的市场份额. ）

CPU体系结构模型

armv6

iPhone，iPhone 2，iPhone 3G

armv7

iPhone3GS，iPhone 4，iPhone 4S，iPad，iPad 2

armv7s

iPhone 5，iPhone 5c

arm64

iPhone 5s，iPhone 6，iPhone 6 plus，iPhone 7，iPhone 7 plus怎么查看cpu功耗，iPhone 8，iPhone 8 plus，iPhone X，iPhone XS，iPhone XR，iPhone 11，iPhone 11 pro，iPhone 11 pro max，iPad Air ，iPad Air2，iPad mini2，iPad mini3，iPad mini4，iPad版...

PS: CPU与GPU？ GPU是图像处理器. 在大多数计算机中，GPU仅用于绘制图像. 它将快速计算当前屏幕的所有像素并将其绘制在显示器上.

谈论QiCPUMonitor的一般实现.

struct thread_basic_info {
        time_value_t    user_time;      // 用户运行时长
        time_value_t    system_time;    // 系统运行时长
        integer_t       cpu_usage;      // CPU使用率（理论上限为1000）
        policy_t        policy;         // 调度策略
        integer_t       run_state;      // 运行状态
        integer_t       flags;          // 各种标记
        integer_t       suspend_count;  // 暂停线程的计数
        integer_t       sleep_time;     // 休眠时间
};

名称介绍

user_time

用户运行时（准确无误）.

system_time

系统运行时（精确到微妙）.

cpu_usage

CPU使用率（理论上限1000）.

政策

计划策略.

run_state

五种“操作状态”:

1>跑步

2>停止已停止

3>等待

4>不间断

5>停止被阻止

标志

三种“线程标志”:

1>换出

2>空闲空闲

3>全局强制空闲.

暂挂计数

已暂停的线程数.

sleep_time

线程被挂起的时间（精确到秒）.

分别: 参数名称参数含义

线程

用于存储当前任务下的所有线程信息.

threadCount

用于存储多个线程.

thisTask

用于存储当前任务任务.

    thread_act_array_t threads;               //! 一个数组，用来记录当前任务下的所有线程。
    mach_msg_type_number_t threadCount = 0;   //! 一个数，该参数用来记录线程的个数。
    const task_t thisTask = mach_task_self(); //! 获取当前任务的task

    kern_return_t kr = task_threads(thisTask, &threads, &threadCount); //! 通过thisTask，获取threads以及threadCount。

    if (kr != KERN_SUCCESS) { //! 检查是否成功，KERN_SUCCESS = 0 代表成功，其他有对应的错误码有52种。
        return;
    }

    //! 遍历当前任务内存活的所有线程
    for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
        thread_info_data_t threadInfo; // 32位data
        thread_basic_info_t threadBaseInfo;
        mach_msg_type_number_t threadInfoCount = THREAD_INFO_MAX;
        if (thread_info((thread_act_t)threads[i], THREAD_BASIC_INFO, (thread_info_t)threadInfo, &threadInfoCount) == KERN_SUCCESS) {
            threadBaseInfo = (thread_basic_info_t)threadInfo; // 获取线程的信息
            if (!(threadBaseInfo->flags & TH_FLAGS_IDLE)) {
                integer_t cpuUsage = threadBaseInfo->cpu_usage / 10; // CPU最大usage为1000，因此除10即可获得CPU当前的利用率。
                if (cpuUsage > CPUMONITORRATE) { // 超过设定的阈值时，记录堆栈
                    //cup 消耗大于设置值时打印和记录堆栈
                    NSString *reStr = qiStackOfThread(threads[i]);
                    QiCallStackModel *model = [[QiCallStackModel alloc] init];
                    model.stackStr = reStr;
                    //记录中
                    [[[QiLagDB shareInstance] increaseWithStackModel:model] subscribeNext:^(id x) {}];
                    NSLog(@"CPU useage overload thread stack：
%@",reStr);
                }
            }
        }
    }

为了同时进行监视，它不会影响App的性能怎么查看cpu功耗，因此此判断使用一个计时器，该计时器可以每3秒刷新一次.

    //! 监测 CPU 消耗
    self.cpuMonitorTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3
                                                             target:self
                                                           selector:@selector(updateCPUInfo)
                                                           userInfo:nil
                                                            repeats:YES];

源代码: QiLagMonitor

最后，我在iOS行业的巨头们的肩膀上完成了本系列. 感谢戴明老师的精彩技术交流. 祝大家学习顺利，工作顺利. 随附戴明老师课程的链接: “ iOS开发大师课程”，谢谢！

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