MTHawkeye

Profiling / Debugging assist tools for iOS. (Memory Leak, OOM, ANR, Hard Stalling, Network, OpenGL, Time Profile ...)

meitu
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Objective-C

MTHawkeye

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MTHawkeye 是 iOS 下的调试优化辅助工具集，旨在帮助 iOS 开发者提升开发效率、辅助优化性能体验。

在产品开发周期内，我们引入 MTHawkeye 来帮助我们更快的发现、查找、分析、定位、解决问题：

  • 开发阶段，侧重于开发调试辅助，及时侦测问题，并在必要时提示开发者及时处理
  • 测试阶段，侧重于根据测试场景，收集尽可能多的数据，用于自动化测试分析报告
  • 线上阶段，侧重补充传统 APM 组件缺失，但自身业务需要收集的一些性能数据

MTHawkeye 内置了一些常用的性能侦测相关插件，也引入并改进了 FLEX 作为调试辅助的一个插件，应用接入 MTHawkeye 时可自定义增改自己需要的插件。

以下为一些内置插件的 demo 演示图，分别用于查看主线程耗时方法，查看 App 内存分配详情，查看网络请求详情记录。更多插件及说明见后文。

0x00 功能简介

MTHawkeye 简单可分为上中下三层，除了最下面的基础层外，中间为UI 基础层，最上层的各个插件内部根据不同场景做了职责拆分，应用可根据自己的需要接入。整体结构如下：

MTHawkeye overall structure

基础功能

基础层主要提供了插件管理能力，存储能力和一些基础工具类。
UI基础层 则提供了开发、测试阶段使用的界面交互框架，包含了悬浮窗、主界面框架和设置面板，插件可以集成到其中。

内置的可选插件

内置的插件根据关注点分成了 Memory, TimeConsuming, Energy, Network, Graphics, Storage, Utility 几个类别。

Memory

# LivingObjectSniffer

LivingObjectSniffer 主要用于跟踪观察 ViewController 直接或间接持有的对象，以及自定义 View 对象，侦测他们是否异常存活，比如内存泄露、未及时释放或者不必要的内存缓存。

在开发、测试阶段，侦测到的异常情况可以以浮窗警告、Toast 的形式提示开发、测试人员。自动化测试时也可以直接提取记录的存活对象做进一步的分析判断。

# Allocations

Allocations 类同于 Instrument 的 Allocations 功能，跟踪应用实际分配的内存详情，在应用内存使用异常（异常上升、OOM 退出）时可以通过记录的内存使用详情数据，来排查内存使用问题。

TimeConsuming

# UITimeProfiler

UITimeProfiler 用于辅助主线程耗时任务的优化。

数据采集部分主要包含 VC Life Trace 和 ObjC CallTrace 两个组件。VC Life Trace 用于跟踪 ViewController 打开各个阶段的具体时间点，ObjC CallTrace在开启后，则可跟踪耗时大于指定阈值的 Objective-C 方法。

界面层部分将两部分的数据合并展示，便于开发者更便捷的找出关注流程的耗时信息。示例图如前文的动图，更详细的说明见插件说明文档。

自动化测试、线上阶段接入后，无需埋点或插入其他代码，即可持续的跟踪启动耗时、页面打开耗时和其他关键流程耗时。

# ANRTrace

ANRTrace 用于捕获卡顿事件，同时采样卡顿发生时的主线程调用栈。

# FPSTrace

FPSTrace 用于跟踪界面 FPS 以及 OpenGL 刷新绘制 FPS，并在浮窗上显示当前值。

Energy

# CPUTrace

CPUTrace 用于跟踪 CPU 持续高使用率，同时记录高使用率期间主要调用了哪些方法。

# BackgroundTask Trace

BackgoundTask trace插件将跟踪UIBackgroundTaskIdentifier的开始/结束，在尝试查找崩溃0xbada5e47的原因时将很有用。 （直接参见使用代码）

Network

# NetworkMonitor

NetworkMonitor 监听记录 App 内 HTTP(S) 网络请求的各个阶段耗时，并提供内置的记录查看界面，便于开发者排查优化网络问题。

  1. 继承 FLEX 的网络请求记录，过滤搜索裸机价。同时优化了监听初始化逻辑，大幅减少对启动时间的影响
  2. 针对 iOS 9 后的 NSURLSession 的请求，增加记录 URLSessionTaskMetrics 方便查看请求各个阶段的时间
  3. 基于 URLSessionTaskMetrics 增加类似 Chrome 网络调试的 waterfall 视图，方便查看网络请求的队列和并发情况
  4. 增加重复网络请求的侦测
  5. 增强搜索栏，支持多条件搜索（域名筛选、重复请求、url 过滤、status 过滤）
  6. 记录展示完整的网络请求记录（增加 request headers, request body, response body 记录）
# NetworkInspect

NetworkInspect 插件基于 Network Monitor，根据记录的网络请求实际情况，侦测是否有可改进优化的项，上层可以自定义自己的规则。

Graphics

# OpenGLTrace

OpengGLTrace 用于跟踪 OpenGL 资源内存占用情况，辅助发现 OpenGL API 错误调用、异常参数传递。

Storage

# DirectoryWatcher

DirectoryWatcher 主要用于沙盒文件夹的大小跟踪，便于开发测试过程中发现异常的文件管理问题。同时也集成了 FLEX 的沙盒文件查看。

Utility

# FLEX

MTHawkeye 插件扩展支持了沙盒文件的 AirDrop 功能。

桌面扩展

如果需要将插件扩展到桌面端，如在桌面上查看处理插件收集到的信息，可基于各插件提供的接口获取数据，然后桥接到第三方桌面端提供的协议。如

0x01 接入

开发阶段接入

首先，以 pod 的形式，在项目 podfile 文件中加入 MTHawkeye 引用：

  #< Only used during Debug
  #< Since the podfile dependency doesn't support environment configuration, 
  #< the dependent pods also need to be explicitly configured as Debug.
  
  def hawkeye
    pod 'MTHawkeye', :configurations => 'Debug'

    pod 'FLEX', :configurations => ['Debug']
    pod 'FBRetainCycleDetector', :configurations => ['Debug']
    pod 'fishhook', :configurations => ['Debug']
    pod 'CocoaLumberjack', 
    '3.6.0', :configurations => ['Debug'] # CocoaLumberjack is optional, change to `MTHawkeye/DefaultPluginsWithoutLog` if don't need.
    # pod 'MTGLDebug', :configurations => ['Debug'] # MTGLDebug is exclude by default, change `MTHawkeye` to `MTHawkeye/DefaultPlugins` to include.

    pod 'MTAppenderFile', :configurations => ['Debug']
  end

  target "YourProject" do
    hawkeye

    # ...
  end

注意：CocoaLumberjack这个依赖库需要使用<~3.6.0版本。
然后，在应用启动时开启 MTHawkeye 服务。可以使用默认集成的所有插件，或者选择自己需要的插件启动。

A: 快速集成默认的所有插件:

#ifdef DEBUG
  #import <MTHawkeye/MTRunHawkeyeInOneLine.h>
#endif

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
#ifdef DEBUG
  [MTRunHawkeyeInOneLine start];
#endif
  // ...
}
B: 选择需要的插件、插入外部新的插件: 
- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
  [self startCustomHawkeye];
  // ...
}

- (void)startCustomHawkeye {
#ifdef DEBUG
  [[MTHawkeyeClient shared]
    setPluginsSetupHandler:^(NSMutableArray<id<MTHawkeyePlugin>> *_Nonnull plugins) {
      [MTHawkeyeDefaultPlugins addDefaultClientPluginsInto:plugins];

      // add your additional plugins here.
    }
    pluginsCleanHandler:^(NSMutableArray<id<MTHawkeyePlugin>> *_Nonnull plugins) {
      // if you don't want to free plugins memory, remove this line.
      [MTHawkeyeDefaultPlugins cleanDefaultClientPluginsFrom:plugins];

      // clean your additional plugins if need.
    }];

  [[MTHawkeyeClient shared] startServer];

  [[MTHawkeyeUIClient shared]
    setPluginsSetupHandler:^(NSMutableArray<id<MTHawkeyeMainPanelPlugin>> *_Nonnull mainPanelPlugins, NSMutableArray<id<MTHawkeyeFloatingWidgetPlugin>> *_Nonnull floatingWidgetPlugins, NSMutableArray<id<MTHawkeyeSettingUIPlugin>> *_Nonnull defaultSettingUIPluginsInto) {
      [MTHawkeyeDefaultPlugins addDefaultUIClientMainPanelPluginsInto:mainPanelPlugins
                                    defaultFloatingWidgetsPluginsInto:floatingWidgetPlugins
                                          defaultSettingUIPluginsInto:defaultSettingUIPluginsInto];


        // add your additional plugins here.
    }
    pluginsCleanHandler:^(NSMutableArray<id<MTHawkeyeMainPanelPlugin>> *_Nonnull mainPanelPlugins, NSMutableArray<id<MTHawkeyeFloatingWidgetPlugin>> *_Nonnull floatingWidgetPlugins,NSMutableArray<id<MTHawkeyeSettingUIPlugin>> *_Nonnull defaultSettingUIPluginsInto) {
      // if you don't want to free plugins memory, remove this line.
      [MTHawkeyeDefaultPlugins cleanDefaultUIClientMainPanelPluginsFrom:mainPanelPlugins
                                      defaultFloatingWidgetsPluginsFrom:floatingWidgetPlugins
                                            defaultSettingUIPluginsFrom:defaultSettingUIPluginsInto];

      // clean your additional plugins if need.
    }];

  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^(void) {
    [[MTHawkeyeUIClient shared] startServer];
  });
#endif
}

测试、线上阶段接入

测试阶段时可能有特殊的需求，而线上阶段可能不需要保留界面部分的代码。这个时候你可以根据工程的需要创建一个新的 podspec, 在 podspec 里引入在测试、线上阶段要引入的 MTHawkeye subspec, 然后在 podfile 内引入

  pod 'YourOnlineHawkeye', :podspec => 'xxx/yourOwnHawkeyeOnline.podspec', :configurations => 'Release'

然后在初始化内根据自己的需要加载插件，配置插件是否启动（默认不启动），如

#ifdef Release
  [MTHawkeyeUserDefaults shared].allocationsTraceOn = YES; // 根据需要开启插件、配置插件

  [[MTHawkeyeClient shared]
    setPluginsSetupHandler:^(NSMutableArray<id<MTHawkeyePlugin>> *_Nonnull plugins) {
      [plugins addObject:[MTHAllocationsHawkeyeAdaptor new]];

      // add your additional plugins here.
    }
    pluginsCleanHandler:^(NSMutableArray<id<MTHawkeyePlugin>> *_Nonnull plugins) {

    }];

  [[MTHawkeyeClient shared] startServer];
#endif

0x02 交互说明

基础操作说明：

  • 悬浮窗
    • 展示、隐藏悬浮窗：使用三指长按两秒手势或者三指左滑手势
    • 显示、隐藏悬浮窗插件：进入设置界面，进入 Floating Window，显隐插件
  • 进入主面板：点击浮窗直接查看最近一次查看的面板
  • 设置界面：进入主面板，点击标题呼出模块切换界面，点击右上角 Setting 进入设置界面

各插件的界面交互文档：详见上文链接

0x03 开发自己的插件

如果有一个模块在开发过程中需要避开很多坑，或者开发过程中调试/优化相关的日志代码很多，可以考虑编写一个调试辅助组件，然后基于 Hawkeye 基础框架 API，可将这个组件接入到 Hawkeye 框架中使用，以便统一交互和接口。

如果你关注的性能指标在自动化测试时无法持续跟踪，考虑编写一个性能分析插件用于抓取性能数据。

详见：MTHawkeye 插件开发说明文档

0x04 Contribute to MTHawkeye

For more information about contributing issues or pull requests, see MTHawkeye Contributing Guide。

0x05 Thanks

0x06 License

MTHawkeye 使用 MIT 协议，详情请参考 LICENSE。