Matrix-iOS 耗电监控

前言

在微信开发过程中，有时会收到一些反馈说，手机使用微信一段时间后就开始发烫了。为了跟进用户的发烫问题，最开始的时候，我们只能通过日志看看用户在这段时间做了些什么操作，努力去复现问题。

会导致手机发烫的原因很多，有可能只是用户在阳光下使用手机；但也有可能真的是微信某个模块代码有问题，导致当前 CPU 占用过高。这很让人头疼。如果能像查卡顿问题一样，有堆栈就好了。

在 WWDC 2018 What’s New in Energy Debugging，苹果推介了 Energy Log 这种日志来查耗电问题。系统定期会获取当前应用的线程堆栈，当应用在前台平均三分钟或者后台平均一分钟内 CPU 占用超过 80%，系统会将收集到的线程堆栈组合成一颗函数调用树形成 Energy Log。

在 “Xcode -> Organizer -> Energy Log” 中可以看到应用上报上来的 Energy Log 数据。这些数据确实暴露了微信的一些代码问题，拿到几份 Energy Log 后，我们能快速地定位出一些耗电场景。但是 Energy Log 日志是 iOS 系统收集的，我们无法对日志做定制化，无法扩展；而且在日常开发过程中，获取 Energy Log 的成本很高。

经 Energy Log 的启发，我们在 Matrix 扩展实现了耗电监控功能，现在 Matrix 也能上报应用的 “Energy Log” —— 耗电堆栈。

耗电监控实现

iOS/macOS 的 Mach 内核提供了获取一个线程的使用信息的方法。这些信息记录在 thread_basic_info 结构体中：

代码语言：javascript复制

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 */};

从 thread_basic_info 中可以获得线程的 CPU 占用。当前应用的总 CPU 占用即为每个线程 CPU 占用的累加。

在 iPhone 7 Plus 上测试，获取有十个线程的应用的总 CPU 占用平均耗时是 0.5 毫秒。

当识别出一个线程的 CPU 占用过高，iOS/macOS 平台上可以使用 backtrace() 函数获取到当前线程的堆栈。Matrix 耗电监控的实现就是建立在这个基础上。

Matrix 耗电监控在应用启动后开启一个检测子线程，检测线程不断去识别出当前应用哪个线程的 CPU 占用过高，将耗 CPU 多的线程的堆栈收集起来。当应用 CPU 占用达到阈值时，耗电监控将收集到的堆栈组合形成耗电堆栈。具体监控流程如下：