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Instruments 之 定位内存问题(二)

Instruments 之 定位内存问题(二)

作者: StarkShen | 来源:发表于2016-09-28 14:23 被阅读2001次

    如何定位内存问题

    今天主要讲最常见的定位内存问题,普遍使用ARC后,开发者们从手动管理引用计数中解放出来,但开启了ARC并不是就不会存在内存问题。
    苹果有句名言:ARC is only for NSObject。在iOS 中使用malloc分配的内存,ARC是不会处理的,需要自己进行处理。(如CGPath等)

    相关概念

    1.内存空间的划分
    一个进程占用的内存空间,包括5种数据区:
    (1)BSS段:通常存放未初始化的全局变量
    (2)数据段:通常存放已初始化的全局变量
    (3)代码段:存放程序执行代码
    (4)堆:存放进程运行中被动态分配的内存段,如OC对象等
    (5)栈:由编译器自动分配释放,存放函数参数,局部变量等

    2.内存溢出与内存泄漏的概念
    内存溢出 out of memory,是指程序在申请内存时,没有足够的内存空间供其使用,出现out of memory
    内存泄露 memory leak,是指程序在申请内存后,无法释放已申请的内存空间。在iOS中一般由循环引用、错用Strong/copy等原因引起。

    一、Analyze-静态分析

    检测出的常见的三种泄露
    (1).创建了对象没有使用。
    (2).创建了对象,且初始化了,但初始化的值一直没有读取过。
    Value store to ‘X’during its initialization is never.
    (3).Potential leak of an object stored into 'XX'* 。 翻译一下:XX对象的内存单元有潜在的泄露风险。


    Analyze.png
    /**
     * 创建了对象,但是并没有使用。
     * Value Stored to 'XX' is never read
     * 存储在'XX'里的值从未被读取过,
     */
    - (void)leak1 {
        NSString *str = [NSString string];
        NSNumber *number;
        number = @(str.length);
        /*
         最好的方法是将有关number的代码都删掉,只对number赋值不使用,那干嘛创建出来呢。
        说我们没有读取过它,那就读取一下,比如打开下面这句代码,对它发送class消息,就不再会有这个提示了。
         这是一个比较常见和典型的错误,也很容易检查出来
         */
        // [number class];
    }
    
    /**
     * 创建了一个(指针可变的)对象,且初始化了,但是初始化的值一直没读取过。
     * Value Stored to 'str' during its initialization is never read
     */
    - (void)leak2 {
        NSString *str = [NSString string]; // 创建并初始化str,此时已经有一个内存单元保存str初始化的值
        // NSString *str; // 这样就内存不泄露,因为str是可变的,只需要先声明就行。
        // printf("str前 = %p\n",str);
        str = @"ceshi";             // str被改变了,指向了"ceshi"所在的地址,指针改变了,但之前保存初始化值的内存空间还未释放,保存str初始化值的内存单元泄露了。
        // printf("str后 = %p\n",str); // 指针改变了
        [str class];
        
        // 再举两个例子,同理
        NSArray *arr = [NSArray array];
        // printf("arr前 = %p\n",arr);
        // NSArray *arr;            // 这样就内存不泄露
        arr = @[@"1",@"2"];
        // printf("arr后 = %p\n",arr); // 指针改变了
        [arr class];
        
        CGRect rect = self.view.frame;
        // CGRect rect = CGRectZero; // 这样就内存不泄露
        rect = CGRectMake(0, 0, 0, 0);
        NSLog(@"rect = %@",NSStringFromCGRect(rect));
    }
    
    /**
     * 调用了让某个对象引用计数加1的函数,但没有调用相应让其引用计数减1的函数。
     * Potential leak of an object stored into 'subImageRef'
     * subImageRef对象的内存单元有潜在的泄露风险
     */
    - (void)leak3 {
        CGRect rect = CGRectMake(0, 0, 50, 50);
        UIImage *image;
        CGImageRef subImageRef = CGImageCreateWithImageInRect(image.CGImage, rect); // subImageRef 引用计数 + 1;
        UIImage* smallImage = [UIImage imageWithCGImage:subImageRef];
        // 应该调用对应的函数,让subImageRef的引用计数减1,就不会泄露了
        // CGImageRelease(subImageRef);
        [smallImage class];
        UIGraphicsEndImageContext();
        
        例子二:
            CTFontRef fontRef = CTFontCreateWithName((__bridge CFStringRef)_font.fontName, _font.pointSize, NULL);
    [_string addAttributes:[NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:(__bridge NSObject*)fontRef, (NSString*)kCTFontAttributeName, nil]
                     range:NSMakeRange(0, [_string length])];
    
    CGColorRef colorRef = _textColor.CGColor;
    [_string addAttributes:[NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:(__bridge NSObject*)colorRef,(NSString*)kCTForegroundColorAttributeName, nil]
                     range:NSMakeRange(0, [_string length])];
                     
        // 应该调用对应的函数,让subImageRef的引用计数减1,就不会泄露了
        //  CFRelease(fontRef);
            
    }
    

    二、Allocations

    **Allocations是检测程序运行过程中的内存分配情况的。模板中一个叫(分配)Allocations,以及一个被称为VM Tracker(虚拟机跟踪)。Allocations可以帮助我们查看全局内存使用情况(Overall Memory Use): 从全局的角度监测应用程序的内存使用情况,捕捉非预期的或大幅度的内存增长。
    **

    1.检测内存不合理引用
    重复操作内存是否持续增长,每次操作后,点击mark generations button,会设置一个flag,然后查看每个迭代的详细数据

    Allocations.png

    2.选择Detail的Allocation List,可以查看截取的某一时间段内的内存分配情况

    3.选择Call Tree 右侧设置


    settings

    Separate by Thread: 每个线程应该分开考虑。只有这样你才能揪出那些大量占用CPU的"重"线程
    Invert Call Tree: 从上倒下跟踪堆栈,这意味着你看到的表中的方法,将已从第0帧开始取样,这通常你是想要的,只有这样你才能看到CPU中话费时间最深的方法.也就是说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
    Hide System Libraries: 勾选此项你会显示你app的代码,这是非常有用的. 因为通常你只关心cpu花在自己代码上的时间不是系统上的
    Flatten Recursion: 递归函数, 每个堆栈跟踪一个条目

    三、检测内存泄漏 Leaks

    内存泄漏使用Leaks检测,如果对象发生内存泄漏,detail panel 中会看到对象的retain release历史记录,如果非对象发生内存泄漏,就会看到malloc和free的调用历史。

    1.选中Leaks Checks,在Details所在栏中选择CallTree


    leak1

    2.Call Tree会给我们大概的位置,有时候会给我们精确的位置,选中出现内存泄漏的区域,缩小范围,筛选数据。

    leak2

    3.且在右下 Display Settings 中勾选 Invert Call Tree 和 Hide System Libraries 或其他选项可以过滤显示的数据。


    leak3

    4.在导航栏的筛选框中,我们可以输入关键字来筛选数据。


    leak4

    四、 查找野指针 Zombies

    在开启ARC后,可以很大程度上避免产生EXC_BAD_ACCESS错误,但也是有出现可能的,比如非NSObject对象的产生的野指针。

    1.使用Zombies工具,启动Zombies后在内部设置了NSZombieEnabled为True。
    启用了NSZombieEnabled的话,它会用一个僵尸来替换默认的dealloc实现,也就是在引用计数降到0时,该僵尸实现会将该对象转换成僵尸对象。僵尸对象的作用是在你向它发送消息时,就不会向之前那样Crash或者产生 一个难以理解的行为,而是放出一个错误消息,它会显示一段日志并自动跳入调试器, 因此我们就可以找到具体或者大概是哪个对象被错误的释放了。
    基本上通过查看Zombies工具给出的信息找出错误代码行是比较简单的,Zombies也只有在产生EXC_BAD_ACCESS错误时才有用。


    zombies

    2.XCode也提供了手动设置NSZombieEnabled环境变量的方法,不过设置NSZombieEnabled为True后,会导致内存占用的增长,同时会影响Leaks工具的调试,这是因为设置NSZombieEnabled会用僵尸对象来代替已释放对象。


    Zombies

    相关文档:[iOS开发之性能调试Instruments(一)](http://www.jianshu.com/p/8dfc477e9d70e/)

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