基于 iOS 平台的性能检测方案

最后，为了能够采集更多的电池数据，我们选择的方案是通过访问IOKit的私有api获取数据，并且在提交到app store时将这部门代码从包里移除掉，以免影响app的审核结果。

核心代码如下：

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);

当前充电状态

电量

是否连接USB（支持iOS10以下系统）

是否有电池

最大值

电压

温度（支持iOS10以下系统）

CPU数据

iOS的线程技术是基于Mach 线程技术实现的，在 Mach 层中thread_basic_info 结构体提供了线程的基本信息，并且每个线程中包含线程的cpu_usage。获取当前App的占用率就是所有线程的cpu_usage之和。

struct thread_basic_info {
    time_value_t    user_time;      /* user run time */
    time_value_t    system_time;    /* system run time */
    integer_t       cpu_usage;      /* scaled cpu usage percentage */
    policy_t        policy;         /* scheduling policy in effect */ 
    integer_t       run_state;      /* run state (see below) */
    integer_t       flags;          /* various flags (see below) */
    integer_t       suspend_count;  /* suspend count for thread */
    integer_t       sleep_time;     /* number of seconds that thread has been sleeping */                            
};

通常一个 task 包含多个线程，在内核提供了 task_threads API 调用获取指定 task 的线程列表以及线程个数，也就是target_task 任务中的所有线程保存在 act_list 数组中，数组中包含 act_listCnt 个条目。然后可以通过 thread_info API 调用来查询指定线程的信息。

{
  task_t                  target_task,
  thread_act_array_t      *act_list,
  mach_msg_type_number_t  *act_listCnt
};

因此，获取当前APP的CPU占用率需要遍历所有线程，将cpu_usage求和。

接下来就是获取当前设备的CPU总占用率。 iOS中CPU状态一般包括CPU_STATE_USER, CPU_STATE_SYSTEM, CPU_STATE_IDLE 和 CPU_STATE_NICE等四种。

1、CPU_STATE_USER：运行在用户态空间或者说是用户进程。

2、CPU_STATE_SYSTEM：在内核空间运行的分配内存、IO操作、创建子进程……等。

3、CPU_STATE_IDLE：空闲状态。

4、CPU_STATE_NICE：用户空间进程的CPU的调度优先级。

因此，除了空闲状态都属于CPU占用状态，因此当前CPU的总使用率为（用户+系统+调度）／（用户+系统+调度+空闲）。通过host_statistics获取host_cpu_load_info结构体数据，该结构体中 cpu_ticks 包含了 CPU 运行时四种不同该状态的时钟脉冲的数量，并且根据这四个不同状态的时间脉冲，计算出CPU的总占用率。

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

struct mach_task_basic_info {
        mach_vm_size_t  virtual_size;       /* virtual memory size (bytes) */
        mach_vm_size_t  resident_size;      /* resident memory size (bytes) */
        mach_vm_size_t  resident_size_max;  /* maximum resident memory size (bytes) */
        time_value_t    user_time;          /* total user run time for terminated threads */
        time_value_t    system_time;        /* total system run time for terminated threads */
        policy_t        policy;             /* default policy for new threads */
        integer_t       suspend_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，随时可以被应用分配使用。

Wired Memory：用来存放内核代码和数据结构，它主要为内核服务，如负责网络、文件系统之类的；对于应用、framework、一些用户级别的软件是没办法分配此内存的。但是应用程序也会对 Wired Memory 的分配有所影响。

Active Memory：活跃的内存，正在被使用或很短时间内被使用过。

Inactive Memory：最近被使用过，但是目前处于不活跃状态。

Purgeable Memory：可以理解为可释放的内存，主要是大对象或大内存块才可以使用的内存，此内存会在内存紧张的时候自动释放掉。

因此，空闲内存看成总内存大小减去 Wired Memory大小，Active Memory大小以及Inactive Memory大小。在32位系统通过这种方式获取空闲内存与Xcode数据作比较误差范围较小，而在64位系统上的数据与Xcode数据一比较误差较大，同样找到一个逆向Xcode获取Xcode的计算内存方法。64位系统获取空闲内存的具体代码如下：

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;

通过以上方式获取到的内存值与Xcode上的数据几乎一致。

- (void)setupDisplayLink{
    if (!_displayLink){
       //创建CADisplayLink，并添加到当前run loop的NSRunLoopCommonModes
       _displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:selfselector:@selector(linkTicks:)];
       [_displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop]forMode:NSRunLoopCommonModes];
    }
}

 -(void)linkTicks:(CADisplayLink *)link{
    _scheduleTimes++; //执行次数
    if(_timestamp== 0){//当前时间戳
       _timestamp = link.timestamp;
    }

    CFTimeIntervaltimePassed = link.timestamp - _timestamp;
    if(timePassed>= 1.f){//一秒采集一次
       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){
           // 假定单次超时250ms，看成卡顿
           long st = dispatch_semaphore_wait(_semaphore,dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 250*NSEC_PER_MSEC));
           if (st != 0){
               if (_activity==kCFRunLoopBeforeSources || _activity == kCFRunLoopAfterWaiting){
                   NSLog(@"看成一个等待时间超多250ms的卡顿");
               }
           }
        ...
       }
});

- (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()函数执行之前的时间为  %@",appStartTime);
}