使用RunLoop 进行卡顿监控

在开发中，我们可以使用Xcode自带的Instruments工具的Core Animation来对APP运行流畅度进行监控，使用FPS这个值来衡量。这个工具我们只能知道哪个界面会有卡顿，无法知道到底是什么操作哪个函数导致的卡顿。

界面出现卡顿，一般是下面几种原因：

主线程做大量计算
主线程大量的I/O操作
大量的UI绘制
主线程进行网络请求以及数据处理
离屏渲染

监控界面卡顿，主要是监控主线程做了哪些耗时的操作，iOS中线程的事件处理依靠的是RunLoop，正常FPS值为60，如果单次RunLoop运行循环的事件超过16ms，就会使得FPS值低于60，如果耗时更多，就会有明显的卡顿。

正常RunLoop运行循环一次的流程是这样的:

SetupThisRunLoopRunTimeOutTimer();
do {
        __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);
        __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);
  
        __CFRunLoopDoBlocks();
        __CFRunLoopDoSource0(); // 处理source0事件，UIEvent事件，比如触屏点击

        CheckIfExitMessagesInMainDispatchQueue(); // 检查是否有分配到主队列中的任务

        __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);
        var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts(); // 开始休眠，等待ma ch_msg事件
        
        // mach_msg_trap
        // ZZz.....   sleep
        // Received mach_msg,  wake up
        
        __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting); // 被事件唤醒
        // Handle msgs
        if (wakeUpPort == timePort) { // 被唤醒的事件是timer
              __CFRunLoopDoTimers(); 
        } else if (wakePort == mainDispatchQueuePort) { // 主队列有调度任务
              __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__();
        } else { // source1事件，UI刷新，动画显示
              __CFRunLoopDoSource1();
        }
        __CFRunLoopDoBlocks();
} while (!stop && !timeout)

从这个运行循环中可以看出，RunLoop休眠的事件是无法衡量的，处理事件的部分主要是在kCFRunLoopBeforeSources之后到kCFRunLoopBeforeWaiting之前和kCFRunLoopAfterWaiting 之后和运行循环结束之前这两个部分
监控这两个部分的耗时，使用CFRunLoopObserverRef来监控RunLoop的状态：

首先创建observer

使用信号量dispatch_semaphore来控制对RunLoop状态判断的节奏，这个可以保证，每个RunLoop状态的判断都会进行。
对RunLoop状态的判断，我们专门在另外一个线程做判断。

    __block NSInteger timeCount = 0;
    _semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, true, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        weakSelf.myActivity = activity;
        dispatch_semaphore_signal(weakSelf.semaphore);
    });
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);

然后开始检测卡顿情况：

需要注意的是，对卡顿的判断是通过kCFRunLoopBeforeSources或者kCFRunLoopBeforeWaiting这两个状态开始后，信号量+1，这时候信号量>0,dispatch_semaphore_wait不会阻塞，返回0，进行下一个while循环，如果此时还没有进入下一个RunLoop状态，此时信号量=0，dispatch_semaphore_wait就会在这里阻塞，到了设定的超时时间，dispatch_semaphore_wait的返回值>0，这时候就会进行耗时的判断。
我们可以自己设定超时时间和超过多少次算卡顿，这里设置超过250ms。

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        while (true) {
            long count = dispatch_semaphore_wait(weakSelf.semaphore, 50 * NSEC_PER_MSEC); //50毫秒
            if (count != 0) {
                if (!observer) {
                    weakSelf.semaphore = NULL;
                    timeCount = 0;
                    return ;
                }
                
                if (weakSelf.myActivity == kCFRunLoopBeforeSources) {
                    if (++timeCount < 5) { //连续5次就是250毫秒
                        continue;
                    } else {
                        NSLog(@"卡顿了");
                    }
                }
            }
            timeCount = 0;
        }
    });