Instruments是Xcode自帶的15個剖析和分析工具的統稱，這些工具如表25.1所示。要詳細介紹這些工具（instrument），需要一部專著；但對普通的iOS開發人員來說，對如何使用和解讀這些工具有基本瞭解就夠了。

表25.1 Xcode提供的工具及其功能

1 Instruments的介面

要在Xcode中訪問Instruments，可選擇目標裝置（模擬器或實際裝置），再選擇選單product>Profile。這將開啟如圖1視窗。選擇工具後，還可使用庫新增其他工具，如圖2所示。

Instruments介面包含多個部分，這些部分的具體情況隨當前執行的工具而異。

Instruments視窗頂部是工具欄，其中包含各種控制元件，如用於暫停、記錄和重新執行當前目標的按鈕；還可從當前執行的所有程序中選擇新目標。另外，還可指定檢查範圍，將不在左、右標記之間的內容排除在外。

Instruments會儲存應用每次執行的資料，讓您一眼就能看出兩次執行之間的效能有何不同。您還可以使用庫新增新工具，以同時進行多項測試。左邊的檢視包含選定工具的設定，可使用檢視按鈕顯示/隱藏該檢視。底部的檢視包含正在執行的測試的詳細資訊，如Call Tree或Statistics；這個檢視顯示的資訊也隨選定的工具而異。最後一個檢視史上右邊的擴充套件資訊檢視，通常包含中間檢視中選定項的棧跟蹤。

對於中間檢視或右邊檢視顯示的基本物件，大多可通過雙擊來顯示額外資訊，如相應的程式碼段。要熟悉工具的更詳細資訊，可單擊工具名旁邊的i按鈕。

在接下來的兩小節中，將探討兩個最常用的工具。第一個是Time Profiler，開發人員使用它來確定執行應用的哪些程式碼花費的時間最長。通過分析執行每行程式碼花費的時間，開發人員可對花費的時間最長的程式碼進行優化和改進，以提高應用的總體速度和效能。要探討的第二個工具集是Leaks和Allocations，它們讓開發人員能夠分析應用的記憶體使用情況，輕鬆地找出記憶體洩漏以及被過度釋放的物件。

2.探索Instruments：Time Profiler

在程式碼執行速度方面，Time Profiler提供了具體到行的資訊。可能導致應用速度緩慢的瓶頸很多，從等待網路呼叫完成到過度頻繁地讀寫儲存器。然而，一種導致效能問題的常見原因是過度使用CPU，這種問題也最容易解決。Time Profile向開發人員提供各種呼叫佔用的CPU時間，讓開發人員能夠將重點放在有問題的地方，進而改善效能。

Time Profiler可從工具模版列表中選擇，它可在模擬器上執行，也可在裝置上執行。剖析CPU使用情況時，千萬別忘了裝置通常比模擬器慢得多，而使用者是在裝置而非模擬器上執行軟體。

對於CPU使用率極高的應用，Time Profiler的分析結果類似於3所示。頂部的紫色圖形指出了CPU使用率，拖曳時間條可獲悉特定時間的CPU使用率。呼叫樹指出，99.6%的處理時間消耗在Main Thread上；進一步展開後發現，99.1%的時間消耗在main()上。這種資訊好像幫助不大，因為Objective-C應用的很大一部分時間就應該消耗在main()上，但開發人員據此可以知道CPU使用率特別高，有時甚至高達100%。

要從Time Profiler獲取更有用的資訊，首先應反轉呼叫樹，即選擇Time Profiler設定中的複選框Invert Call Tree。這樣，將沿呼叫樹從下往上（而不是從上往下）顯示方法消耗的時間。除反轉呼叫樹外，取消選擇複選框Hide System Libraries也很有幫助。雖然系統呼叫可能消耗大量的處理時間，但歸根結底是由開發人員編寫的程式碼導致的。檢視系統呼叫通常有助於排除比較棘手的問題。根據編寫程式碼時是否使用了Objective-C，選中複選框Show Objc-C Only可能也有所幫助。

進行合適的配置後，列表中將只有開發人員呼叫的方法以及這些方法佔用的CPU時間。一種最佳實踐是，先對啟用CPU時間最多的程式碼進行優化，因為解決了一個大問題後，很多較小的問題常常會隨之消失。要獲悉程式碼的更詳細資訊，可在呼叫樹中雙擊要調查的項。這將開啟程式碼檢查器，其中有一些標註，指出了各行程式碼的處理時間佔整個方法的處理時間的百分比，如圖4所示

注意：
在Instruments程式碼檢查器中，不能對程式碼進行編輯；但單擊Xcode圖示，將在Xcode中開啟程式碼。

雖然Time Profiler沒有聰明到就如何優化執行緩慢的程式碼提出建議的程度，但它向開發人員指明瞭方向。雖然並非每行程式碼都有優化的空間，但知道各行程式碼佔用的處理時間後，應用優化起來就容易得多了。

提示：
使用Instruments的檢查範圍設定可指定要調查的時段；其中的左、右標記可用於指定檢查範圍的開始時間和結束時間。

3.探索Instruments：Leaks
通過結合使用工具Leaks和Allocations，開發人員可獲悉大量有助於找出並解決記憶體問題的資訊，這些問題包括過度使用記憶體、記憶體洩漏、保留迴圈以及其他與記憶體相關的問題。隨著自動引用計數（ARC）的使用日益廣泛，工具Leaks和Allocations漸漸地風光不在了，但依然對開發人員大有幫助。

像Time Profiler一樣，也可通過工具模版列表啟動Leaks。Leaks啟動後，將自動新增工具Allocations，這兩個工具都可在裝置和模擬器上執行。在圖5中，對一個性能不佳的應用進行了剖析，Allocations部分的圖形表明，它佔用的記憶體越來越多；另外，Leaks部分的紅條表明，發生了多次記憶體洩漏。只要時間足夠長，這些問題將導致應用耗盡記憶體進而奔潰。

除錯記憶體問題是，雖然也可以像前一小節那樣檢視呼叫樹資訊，但有時檢視Statistics或Leaks資訊更有幫助。要檢視記憶體洩漏資訊（記憶體洩漏常常導致佔用的記憶體越來越多），可選擇左上角的工具Leaks。在這個示例專案中，UIImage物件洩漏了大量記憶體，如圖6所示。

Instruments嘗試基於棧跟蹤歸併記憶體洩漏，但這個系統並不完美，可能多次列出同一個問題導致的記憶體洩漏。具體做法是，首先解決導致記憶體洩漏最多的問題，然後再次對應用進行剖析。要找出導致記憶體洩漏的程式碼，需要顯示右邊的檢視，為此可使用Instruments工具欄中的檢視按鈕。選擇記憶體洩漏項，右邊的檢視將顯示棧跟蹤；然後雙擊非系統呼叫（通常顯示為黑色），這將顯示記憶體洩漏的程式碼。

提示：
要進一步配置工具Allocations，如啟用Zombies，可單擊它右邊的i按鈕。使用Zombies可找出並修復過度釋放的問題。過度釋放指的是試圖訪問已釋放（保留計數為零）的物件，這通常會導致應用EXC_BAD_ACCESS而奔潰。

有時候，應用消耗的記憶體增加到了無法接受的程度，但並不存在記憶體洩漏。這是由於應用使用的記憶體超過了可用記憶體。要排除這種問題，可選擇工具Allocations，再顯示呼叫樹資訊。像前一小節一樣，這裡反轉呼叫樹、隱藏系統庫且只顯示Obj-C呼叫會有所幫助。在圖7中，cellForRowAtIndexPath：分配了27.12MB記憶體，導致應用的效能不佳。雙擊它開啟程式碼檢查器，其中指出了消耗記憶體最多的程式碼行，為您排除問題指明瞭方向。

5.更深入地瞭解Instruments

Instruments非常複雜，但明白基本功能和用法後，開發人員就能舉一反三，輕鬆地使用其中的大部分工具。Apple一直在不斷的改進Instruments，並敦促開發人員充分利用它。當前，Instruments提供了對應用的各個方面（從Core Data到耗電量）進行剖析的工具，還有幫助優化Core Animation和OpenGL ES動畫的工具。要更深入地瞭解Instruments提供的工具，請參閱Apple線上文件，網址為Apple線上文件Instruments

但願本章激發了您的熱情，從此一生都醉心於最大限度地優化程式碼和排除微妙的bug。一個開發人員如果能夠快速而高效地排除故障、優化和除錯程式碼，就根本不用為找工作發愁，也不必擔心自己對團隊沒有價值。

文章內容來源：
iOS組建與框架——iOS SDK高階特性剖析