打造一套客户端功能最全的APM监控系统.pdf

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1、APM 是 Application Perf ormance Monitoring 的缩写，监视和管理软件应用程序的性能和可用性。应用性能管理对一个应用的持续稳定运行至关重要。所以这篇文章就从一个iOS A p p 的性能管理的纬度谈谈如何精确监控以及数据如何上报等技术点A p p 的性能问题是影响用户体验的重要因素之一。性能问题主要包含：Crash,网络请求错误或者超时、U I响应速度慢、主线程卡顿、CPU和内存使用率高、耗电量大等等。大多数的问题原因在于开发者错误地使用了线程锁、系统函数、编程规范问题、数据结构等等。解决问题的关键在于尽早的发现和定位问题。本篇文章着重总结了 A P M 的

2、原因以及如何收集数据。A P M 数据收集后结合数据上报机制，按照一定策略上传数据到服务端。服务端消费这些信息并产出报告。请结合姊妹篇，总结了如何打造一款灵活可配置、功能强大的数据上报组件。一、卡顿监控卡顿问题，就是在主线程上无法响应用户交互的问题。影响着用户的直接体验,所 以 针 对 A p p 的卡顿监控是A P M 里面重要的一环。FPS(f rame per second)每秒钟的帧刷新次数，iPhone手 机 以 6 0 为最佳，iPad某 些 型 号 是 1 2 0,也是作为卡顿监控的一项参考参数，为什么说是参考参数？因为它不准确。先说说怎么获取到FPSo CADisplayLin

3、k是一个系统定时器，会以帧刷新频率一*样的速率来刷新视图。CADisp/agLMk displayUikVJitkTargetself。至于为什么不准我们来看看下面的小例代码_AisplagLi八k=CADisplayLink displayLiiakWitkTargetelfselectOK：selector(p_displayLikkTick:);_displayUik setPaased:YES;匚displagLi八k“ddToR 八Loop:NSR 八Loop c“Ru八LoopfModc:NSRu 八 LoopCoNHAOnModcsJ;代码所示，CADi spl ay Li nk

4、对象是被添加到指定的Ru nLo o p的 某 个 M o d e 下。所 以 还 是 CPU层面的操作，卡顿的体验是整个图像渲染的结果：CPU+GPUo请继续往下看1.屏幕绘制原理讲 讲 老 式 的 CRT显示器的原理。CRT电子枪按照上面方式，从上到下一行行扫描，扫面完成后显示器就呈现一帧画面，随后电子枪回到初始位置继续下一次扫描。为了把显示器的显示过程和系统的视频控制器进行同步，显示器(或者其他硬件)会用硬件时钟产生一系列的定时信号。当电子枪换到新的一行，准备进行扫描时，显示器会发出一个水平同步信号(h o ri z o nal sy nch ro ni z at i o n),简称 H

5、Sync；当一帧画面绘制完成后，电子枪恢复到原位，准备画下一帧前，显示器会发出一个垂直同步信号(Vertical synchronization),简 称 VSync。显示器通常以固定的频率进行刷新，这个固定的刷新频率就是VSync信号产生的频率。虽然现在的显示器基本都是液晶显示屏，但是原理保持不变。通常，屏幕上一张画面的显示是由CPU、G PU 和显示器是按照上图的方式协同工作的。C P U 根据工程师写的代码计算好需要现实的内容(比如视图创建、布局计算、图片解码、文本绘制等)，然后把计算结果提交到GPU,G P U 负责图层合成、纹理渲染，随 后 G PU 将渲染结果提交到帧缓冲区。随后视

6、频控制器会按 照 VSync信号逐行读取帧缓冲区的数据，经过数模转换传递给显示器显示。在帧缓冲区只有一个的情况下，帧缓冲区的读取和刷新都存在效率问题，为了解决效率问题，显示系统会引入2 个缓冲区，即双缓冲机制。在这种情况下，GPU会预先渲染好一帧放入帧缓冲区，让视频控制器来读取，当下一帧渲染好后，G P U 直接把视频控制器的指针指向第二个缓冲区。提升了效率。目前来看，双缓冲区提高了效率，但是带来了新的问题：当视频控制器还未读取完成时，即屏幕内容显示了部分，GPU将新渲染好的一帧提交到另一个帧缓冲区并把视频控制器的指针指向新的帧缓冲区，视频控制器就会把新的一帧数据的下半段显示到屏幕上，造成画面

7、撕裂的情况。为了解决这个问题，GPU通常有一个机制叫垂直同步信号（V-Sync）,当开启垂直同步信号后，GPU会等到视频控制器发送V-Sync信号后，才进行新的一帧的渲染和帧缓冲区的更新。这样的几个机制解决了画面撕裂的情况，也增加了画面流畅度。但需要更多的计算资源答疑可能有些人会看到 当开启垂直同步信号后，GPU会等到视频控制器发送V-Sync信号后，才进行新的一帧的渲染和帧缓冲区的更新这里会想，GPU收到V-Sync才进行新的一帧渲染和帧缓冲区的更新，那是不是双缓冲区就失去意义了？设想一个显示器显示第一帧图像和第二帧图像的过程。首先在双缓冲区的情况下,GPU首先渲染好一帧图像存入到帧缓冲区，

8、然后让视频控制器的指针直接直接这个缓冲区，显示第一帧图像。第一帧图像的内容显示完成后，视频控制器发送V-Sync信号，GPU收 到V-Sync信号后渲染第二帧图像并将视频控制器的指针指向第二个帧缓冲区。看上去第二帧图像是在等第一帧显示后的视频控制器发送V-Sync信号。是吗?真是这样的吗？揭秘。请看下图1.Singlebuffering2.Doublebuffering3.*IHple-bufferingF VideoI memoryBufferVideomemoryBuffer 1Buffier2Videomemory4,Doublebufferingwith frameB delayed5

9、.7Hple-bufferingwith frameB delayedBuffer 1Buffer 2VideomemoryarwAdvertical vertical vertical 1retrace retjace retrace-6wBd(uPWarcdpPQWDdBufferVideomemoryarEdop/Cop/cop/AB当第一次V-S yn c信号到来时，先渲染好一帧图像放到帧缓冲区，但是不展示,当收到第二个V-S yn c信号后读取第一次渲染好的结果（视频控制器的指针指向第一个帧缓冲区），并同时渲染新的一帧图像并将结果存入第二个帧缓冲区,等收到第三个V-S ync信号后，

10、读取第二个帧缓冲区的内容（视频控制器的指针指向第二个帧缓冲区），并开始第三帧图像的渲染并送入第个帧缓冲区，依次不断循环往复。请查看资料，需要梯子：Multiple buffering2.卡顿产生的原因VSync信号到来后，系统图形服务会通过CADisplayLink等机制通知App,A pp主线程开始在C PU 中计算显示内容（视图创建、布局计算、图片解码、文本绘制等）。然后将计算的内容提交到GPU,G PU经过图层的变换、合成、渲染，随 后 GPU把渲染结果提交到帧缓冲区，等待下一次VSync信号到来再显示之前渲染好的结果。在垂直同步机制的情况下，如果在一个VSync时间周期内，CPU或 者

11、 G PU 没有完成内容的提交，就会造成该帧的丢弃，等待下一次机会再显示，这时候屏幕上还是之前渲染的图像，所以这就是CPU、GPU层面界面卡顿的原因。目 前 iO S设备有双缓存机制，也有三缓冲机制，Android现在主流是三缓冲机制，在早期是单缓冲机制。iO S三缓冲机制例子CPU和GPU资源消耗原因很多，比如对象的频繁创建、属性调整、文件读取、视图层级的调整、布 局 的 计 算（AutoLayout视图个数多了就是线性方程求解难度变大）、图片解码（大图的读取优化）、图像绘制、文本渲染、数据库读取（多读还是多写乐观锁、悲观锁的场景）、锁 的 使 用（举例：自旋锁使用不当会浪费CPU）等方面。

12、开发者根据自身经验寻找最优解（这里不是本文重点）。3.A P M 如何监控卡顿并上报CADisplayLink肯定不用了，这 个FPS仅作为参考。一般来讲，卡顿的监测有2种方案：监 听RunLoop状态回调、子 线 程p in g主线程3.1 RunLoop状态监听的方式RunLoop负责监听输入源进行调度处理。比如网络、输入设备、周期性或者延迟事件、异步回调等。RunLoop会接收2种类型的输入源：一种是来自另一个线程或者来自不同应用的异步消息（source。事件）、另一种是来自预定或者重复间隔的事件。RunLoop状态如下图RunLoopSourcel(port)Observ1.通 知 O

13、bserver:即将进入Loop2.通 知 Observer:将要处理TimerI ObservObserv4.处理 SourceO5.如果有Source1，跳到第9步Source6.通 知 Observer:线程即将休眠ObservT im er 7.休眠,等待唤醒外部手动唤醒3.通 知 Observer:将要处理SourceOObserv10.通知Observer:即将退出LoopObservTimerSource8.通 知 Observer:线程刚被唤醒9.处理唤醒时收到的消息，之后跳回2 1 Sourcei第一步：通 知Observers,RunLoop要开始进入lo o p,紧接着进

14、入loopif(curretMode-_obsevcrMask&kCFRu八LoopE八Wg)/通 知 Observers：RtmLoop 即 将 进 入 loop_CFR八curre八tMode,kCFRu八LoopE八trg);/进 入 loopresult=_CFR n LoopRu 八current Mode j seconds,小 仇(mAfte 丫SouKceHandlcd,previousMode);第二步：开 启 do w hile循环保活线程，通 知 Observers,RunLoop触 发 Timer回调、SourceO回调，接着执行被加入的blockif(rli-_obs

15、eKV Ma sk&kCF R 八 Lo o pBefo reT7nAed)/通 知 Observ ed：RcmLo o p即将触发T/m e r回调_ CF R 八 Lo o pDo Obscrv cd CMHkv b k.CF R.u L.oop8eforeTi e if(Hm-_ o feserv erMsk&kCF Ru 八 LoopBefosc S。乂 KCCS)/通知 Observ ers：Rt mLo o p 即将触发 Sourc e 回调_ CF R 八 Lo o pDo Obscrv cH(?L r/m,kCF R 八 Lo o pBeF o%So es);/执彳了被加入的

16、b/o ck_ CF R 八 L0o pDo B/o cks(H,r/m);第三步：RunLoop在触发SourceO回调后，如 果 Sourcel是 ready状态，就会跳转到handle_msg去处理消息。/如 果 有 So u rce(基于p or t)处 于re a d y状态，直接处理这个So u rce工然后跳转去处理消息if(MACH_PORT_NULL!=dispa tc hPoH&!didUispa tc hPortLa stTii e)DEPL。丫 MEN口 ARGE7LMACOSX|DEPLOY MEN匚TARGE匚EMBEDDED|DEPLOY MENTLTARGETL

17、EMBEDDED_ M/MMSg=(Kva c h_ g_hea der_tif(_CFR(A八LoopSeic eMa c hPoH(dispa tc hPort,&sg,sizeof(Msg_b(Affer),&/2ePo rt,Ot&evouc herSta te,NULL)goto ha d(e_ sg;#c狂 DEPLOY MEN口ARGETLWWDOWSif(_CFR.uLoopA/aitFoMultipleObjects(NUL-LJ&dispatchPort,O,O,&：live Port,NULL)(goto kadle_isg；#。八 Aif)第四步：回调触发后，通 知 O

18、bservers即将进入休眠状态Boolean poll=s oe H 八 山c d T ki s L。？|(OUL-L=tii.eout_co.text-terTSR;/通 知Observers：R u八L oop 的 线 程 即 将 进 入 休 眠(s/c c p)i F (。&(r/m-_observe rM ask&kCFRu八LoopBcfo-eWaitMg)_ C F R 八L o0 pD oO bs c rvc K S(”_,r/m,kC F R 八L oopB c fore W川 t/n g);_ C F R 八 L oopS c tS/e e 磔 八g(“)；第五步：进入休眠

19、后，会等待mach_port消息，以便再次唤醒。只有以下4 种情况才可以被再次唤醒。基于 port的 source 事件 Tim er时间到 RunLoop 超时被调用者唤醒do if(kCFUseCollectableAllocator)/objc_clear_stack(C);/O,$izeof(isg_buffer);)Msg=(n/ch_FvsgJeWer_t*)ms_f euf f er;_CFR(xnLoopServiceMckPort(witSet,&nASg,sizeof(MSg_buffeC,&/2ePort,poll?O:TIMEOUTJNFIMITY,zvouckerSt

20、ate,&：vouckerCopy);if(kodcQeePort/=MACH_PORT_NULL&(ivePort=iodeQueuePort)/Pram the qaeue.If OM of the callout blocks sets the tiieFiredflag,break out avd service the tiller.while(_dispatch_r(Aialoop_root_queue_perfori._4-CF(d-_queuey);if(3-_母m0用*4)/Leave livePort as the queue port,aid service t/mers

21、 belowrim-tf merFrre=false;break;eke(if(msg&Msg!=(kvach_isg_keaderj:F%e(&sg);)eke(/Go ahead ad(eave the miaer loop.break;while(1);第六步：唤醒时通知Observer,RunLoop的线程刚刚被唤醒了/通 知 Observ ed：Rt mL。？的线程刚 刚 被 唤 醒 了 if(poll&kCF R 八Lo o pAft crW a浙 八g)_ CF R 八Lo o pD0Observ ed(K。Hm,kCFR认八LoopAfterWaiti八g);/处 理 消 息人

22、 八 山 c s g:;_CFRuLoopSettgMreA/al_tim erPo rt !=MACH_PORT_NULL&UvePort=rl-_tikveKPort)CFRUNLOOP_WAKEUP_FORIMER。;/。八 W/八dowSj we have obse rve d av issue where the tiie r port is se tbefore the tiie which we re que ste d it to be se t.For e xample,we set the fire time tobe TSR 16764676586(9,but it is

23、 actually observed firing at TSR 16764676414S,which is 工 7工S ticks e arly.The re sult is that,wk。_CFR,iAn.LoopDoTie rs che cks tose e if any of the run loop time rs should be fiHcg,it appe ars to be too e arly1 for the八ext t/mer,avd.八0 time rs are handle d./八 this case,the%MCK port has be e n automa

24、tically reset(s/Mce itwas returned from MsgWaitFoYModtiple ObjcctsEx),aiad if we do not re-rm it,tkc八八。time rs will e ve r be serviced agaiy unless sokctki八g adjusts the tille r list(e.g.adding ov redos八g t/mers).The fix for the issue,is to reset the t/mer Mere ifCFR.uLoopDoTikve rs did iot handle a

25、 tiMW itse lf.93O87S4if(!_CFR 八LoopD。丁沁c d。r/m,ach_absolute _tiie O),)/Re-arw the next t/merFArmA/extTimeHiMoeCr/m,rf);)#endif/如果有 de spatch 到 mm_ueue 的 block,执行 blocke lse if(live Port=dispatchPort)CFRUZLOOP_WAKEUP_FOR_D/SPATCH0；_CFR.LoopModeUMock(”m);_CFR,unLoopUnlock(rl);_CFSetTSD(_CFTSDKeglsMGCD

26、Mai八Q,(void*)6,NULL);#1?DEPLOYMENTLTARGE 匚 WINDOWSvoid.*MSg=O;#e八diF_CFRUNLOOPS_SERVIONC_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE_(/);_CFS况TSD(_CFTSDK09八 GCDM.认Q,(M。*)0 NULL);_CFR n Lo op Lock(rl);_CFR.utaLoopModeLock(rlkv);sourc6HaiadlcdThisLoop=true;di d DispatckPo rtLastTi me=true;)/如果一个Soe e 工(基于p o rt)发出事件了，处理这

27、个事件else(CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_SOURCE();/If wc received a voucher f rom this tkeia put a copy of thenew voucher into TSP.CFMachPoKtBoot will look in the TSP for the voucher.Bgusing the value m the TSP we tie the CFMackPortl3oost to this receivedexplicitly without a chance f or a八9thicg m between tke t

28、wo pieces of code to set thevoucher agai.voucher_t previousVoucher=_CFSetTSD(_CFTSDKegMachMessageHasVo(Achec(void voucherCopyj O S_K C/CS C);CFR.u.L-oopSourceR.ef s=_CFR(mLoopModcFindS0 cFoKMchPort(HFVX,livePort);if(ds)的f PPLOYMENT_TAET_MACOSX|DEFWYMEAHLTARGE匚EMBEDDED|DEPLOYMEAHYTARCETLEMBEDDED_M/Mi

29、ack_msg_keader_t 兴 忆p=NULL;sourceHaiadledTlaisLoop=_CFR 八LoopDoSorce2(r。rk,msg,wsg-msh_5/ze,&rep(y)|sourceHaidledThisLoop;if(NULL/=reply)(voidjiacksgeplyj MACH_SEND_MSG Keplg-MSgk_$izc O,MACH_PORT_NULL,Ot MACH_PORT_NULL);CFAllocatorDeallocatkCFAllocatorSystekvxDefaultj reply);DEPLOYMENTLTARCE匚WINDOW

30、Ss。匕nd/cdTkisL。？=_CFR 八LoopDoSoNKcet，r/m,rk)|soueeH八山 edThisLoop;#c 八 dif第八步：根据当前RunLoop状态判断是否需要进入下一个loo p,.当被外部强制停止或者lo o p超时，就不继续下一个lo o p,否则进入下一个loopif(sourceHa.dledThisL.oop&stopAftc/Ha八die)/进入b op时参数说处理完事件就返回retVal=kCFfiuiL.oopRuHadledSource;eke if(tiicout_coitext-teri.TSR topped.=fake;retVal=k

31、CFRu n LoopRbmStopped;eke if(_CFR认八LoopModcIsEMptgl,r/m,peviousMode)/soixrce/t/mer 一 个 都没有retVal=kCFR 八 LoopR 八 Fi八 isked;)完整且带有注释的RunLoop代码见此处。Sourcel是 RunLoop用来处理Mach port传来的系统事件的，Source。是用来处理用户事件的。收 到 Sourcel的系统事件后本质还是调用SourceO事件的处理函数。RunLoop 6 个状态typed&f CF_OPTIONS(CFOptioFlags,CFRunLoopActivity

32、)kCFRu.L.0 op Entry,/进 入 loopkCFRunLoopBeforeTikvxers,/触 发 Timer 回 调kCFRiALoopBeforeSources,/触 发 SourceO 回 调kCFRix八LoopBef。丫Waiting,/等 侍 iack_port 消 息kCFR认八LoopAfteRWaiting),/接 收 iacla_port 消 息kCFRuiaLoopExit,/退 出 loopkCFRu八LoopAllActivities/loop 所 有 状 态 改 变)RunLoop在进入睡眠前的方法执行时间过长而导致无法进入睡眠，或者线程唤醒后接收

33、消息时间过长而无法进入下一步，都会阻塞线程。如果是主线程，则表现为卡顿。一旦发现进入睡眠前的KCFRunLoopBef oreSources状态，或者唤醒后KCFRunLoopAf terWaiting,在设置的时间阈值内没有变化，则可判断为卡顿，此 时d u m p堆栈信息，还原案发现场，进而解决卡顿问题。开启一个子线程，不断进行循环监测是否卡顿了。在n次都超过卡顿阈值后则认为卡顿了。卡顿之后进行堆栈d u m p并上报(具有一定的机制，数据处理在下一 part 讲)。W atchDog在不同状态下具有不同的值。启 动(Launch)：20s 恢 复(Resume)：10s 挂 起(Susp

34、end)：10s 退 出(Quit)：6s 后 台(Background)：3min(在iO S7之前可以申请lOmin；之后改为3min；可连续申请，最多到lOmin)卡顿阈值的设置的依据是Watch Dog的机制。APM 系统里面的阈值需要小于WatchDog的值，所以取值范围在 1,6之间，业界通常选择3 秒。t i m eo u t）方法判断是否阻塞主线程，Returns zero。八 success,o r 八。八-zero i f t h e t i m eo u ta c c u s ed,返回非0 则代表超时阻塞了主线程。6.通知Obgrv”线程即将休眠监听线程 2.通知Obs

35、erver1即将处理tlner3.通如Ob“rv”r即将处理,ourceOI 4.处理 blocks&SourceO6.如果有SourceL跳到9#7.然泯等待唤事8.通 知/“门”施程刚被唉,9.处噢时收到的消息，之后找回210.通知 ObserverQl 将退出 runloopkCIFRunloop BeforeTimers1.通如0b“r v.r i即格进入nmLoopm m u n s s n u S B i主或程RunLoopsource的状态计效器*H*SN dunp内存堆栈runloop是否跑完可能很多人纳闷RunLoop状态那么多，为什么选择KCFRunLoopBeforeSo

36、urces 和 KCFRunLoopAfterWaiting?因为大部分卡顿都是在 KCFRunLoopBeforeSources 和 KCFRunLoopAfterWaiting 之间。比如SourceO类型的A p p 内部事件等Runloop检测卡顿流程图如下：关键代码如下：/设置 Ruiloop observer 的运行环境 CFR“八LoopObscrverC。八 匕ext context-(_bridge void*)seE NULL,NULL);/创建尺八/。叩 observer 对象-observer=CFR(An.LoopObsererCreate(kCFAllocatorD

37、efaiAlt,kCFRa八 LoopAHActivities,YES,G&ruL-oopObser/erCallBack,&c o n te xt);/将活建的oSserver加入到当前thread.的 ruloopCFR.u.LoopAddObserver(CFR.uL-oopGetMai0J-observer,kCFR 八LoopCo30A0hModes);/创建信号_$evapkore=dispatch_$emapkore_create(0_weak _t9peof(self)weakSelf=self;/在了线程监控时长dispatcasyMCdispatckeglobaLqueue

38、CO,。)，AStrong _typeof(A/eak$elf)str。ngSe=weakSelf;if(fstroiagSelf)return;)while(YES)i f(s t K O K g S e/F.k C n c e。r e t u r n;)/N次卡顿超过阈值T记录为一次卡顿long seMaphoireVJait=d.ispatch_$eMaphore._wait(se.lf-_se,MapkoreJdi$patch_tiMe(DISPATCH_TIME_NCWJ strongSdfliMitMiHisecond*NSEC_PER._MSEC);if(seiMaphoreVJ

39、ait!=O)if(self-_activity=kCFRunLoopBeforeSources|self-_activity=kCFRuhLoopAfterWaiting)if(+-f-stroin.gSe-lf.coum.tTiiw.e iOS/l.S O.M d)讲)stroi.gSelf.coum.tTiiM.e.=61)；3.2 子 线 程 ping主线程监听的方式开启一个子线程，创建一个初始值为0的信号量、一个初始值为YES的布尔值类型标志位。将设置标志位为N O的任务派发到主线程中去，子线程休眠阈值时间，时间到后判断标志位是否被主线程成功(值为N O),如果没成功则认为主线程发生

40、了卡顿情况，此 时d u m p堆栈信息并结合数据上报机制，按照一定策略上传数据到服务器。数据上报会在打造功能强大、灵活可配置的数据上报组件讲while(self.isCa八ceh，=NO)autoeleasepool BOOL isMai八TlwcadNoResp。nd=YES;dispatck_sekvapkore_t semaphore=dispatck_$ekvaplaore_create(C);dispatch_asyvc(dispatch_ge,t_i.ai_queueQJ A(kM 川nTkwadZoResp。n d=NO;dispatch_eiaphore_$igial(sea

41、phore);1)；NSThread sleepForTimel八tcrvahsdf.thKeskold;if(7sM“in7%4dNoResp0八d)if(elf.kaiadlerBlock)sc/f.h“八d/crB/ock();/外 部 右block内 部d u m p堆 栈(下 面 会 讲)，数据上报)d.ispatcla_$eMaphore_wait(seinn.aphoreJ CISPATCH_TIME_FOREVER);)4.堆 栈 dump方法堆栈的获取是一个麻烦事。理一下思路。N S T h r e a W c a S t a c k S g 3 b o k J可以获取当前线

42、程的调用栈。但是当监控到卡顿发生，需要拿到主线程的堆栈信息就无能为力了。从任何线程回到主线程这条路走不通。先做个知识回顾。在计算机科学中，调用堆栈是一种栈类型的数据结构，用于存储有关计算机程序的线程信息。这种栈也叫做执行堆栈、程序堆栈、控制堆栈、运行时堆栈、机器堆栈等。调用堆栈用于跟踪每个活动的子例程在完成执行后应该返回控制的点。维基百科搜索到Call Stack的一张图和例子,如下Stack Pointer-top of stackLocals ofDrawLineFrame Pointer-stack f ramef orDrawSquaresubroutineReturn Address

43、Parameters f orDrawLineLocals ofDrawSquareReturn AddressParameters f orDrawSquarestack f rf orDrawLsubroL上图表示为一个栈。分为若干个栈帧(F ram e),每个栈帧对应一个函数调用。下面蓝色部分表示DrawSquare函数,它在执行的过程中调用了 DmwL海 函数，用绿色部分表示。可以看到栈帧由三部分组成：函数参数、返回地址、局部变量。比如在DrawSquare内部调用了 DrawLine函数：第一先把DrawLine函数需要的参数入栈；第二把返回地址(控制信息。举例：函 数A内调用函数B

44、,调用函数B的下一行代码的地址就是返回地址)入栈；第三函数内部的局部变量也在该栈中存储。栈指针Stack Pointer表示当前栈的顶部，大多部分操作系统都是栈向下生长，所以栈指针是最小值。帧指针Frame Pointer指向的地址中，存储了上一次Stack Pointer的值，也就是返回地址。大多数操作系统中，每个栈帧还保存了上一个栈帧的帧指针。因此知道当前栈帧的 Stack Pointer和 Frame Pointer就可以不断回溯，递归获取栈底的帧。接下来的步骤就是拿到所有线程的Stack Pointer和 Frame Pointer。然后不断回溯，还原案发现场。5.Mach Task

45、知识Mach task:A p p 在运行的时候，会对应一个Mach T a sk,而 T ask下可能有多条线程同时执行任务。OS X and iOS Kernel Programming 中描述 Mach Task 为：任务(Task)是一种容器对象，虚拟内存空间和其他资源都是通过这个容器对象管理的，这些资源包括设备和其他句柄。简单概括为：Mack ta sk是一个机器无关的 thread的执行环境抽象。作用：task可以理解为一个进程，包含它的线程列表。结构体：task_threads,将 target_task任务下的所有线程保存在a ctjist数组中，数组个数为act_listCn

46、ttask_thre ads(task_t trage t_taskJthre ad_act_arrayj:*actist,线 程 指 针 列 表iach_isg_type _iube r_t*actisC八t/线 程 个 数)thread_info:thre ad八Fo(tkre ad_act_t targe act,thre ad_flavo_t Havocthre ad_iifo_t thre adjiafoutjmacM_ms_type_umfeer_t thre ad_i.fo_oatCnt)；如何获取线程的堆栈数据：系统方法 kem_retum_t task_thre ads(ta

47、sk_ipe ct_t tage tj;ask,tkre ad_act_array_i*actist,vach_sg_type _.uvbe r_t actJistCit);可以获取到所有的线程，不过这种方法获取到的线程信息是最底层的m a c h 线程。对于每个线程，可以用 kem_retum_t thre ad_ge t_$tate(thre ad_actj:tavge t_act,thre ad_state _flavor_t flavor,thre ad_state _t oldtate,mch_m55_type_n(xmfeer_t为oldjtate C八t);方法获取它的所有信息，

48、信息填充在_STRUCT_MCONTEXT类型的参数中，这个方法中有2个参数随着C P U架构不同而不同。所以需要定义宏屏蔽不 同C PU之间的区别。_STR U FM C O N TEX T结构体中，存储了当前线程的Stack Pointer和最顶部栈帧的 Frame pointer,进而回溯整个线程调用堆栈。但是上述方法拿到的是内核线程，我们需要的信息是NSThread,所以需要将内核线程转换为NSThreadopthread的 p 是 POSIX的缩写，表 示 可移植操作系统接口(PortableOperating System Interface)o设计初衷是每个系统都有自己独特的线程

49、模型，且不同系统对于线程操作的A P I都不一样。所 以 PO SIX的目的就是提供抽象的 pthread以及相关A P L 这 些 A P I在不同的操作系统中有不同的实现，但是完成的功能一致。U nix系统提供的和操作的都是内核系统，每个内核线程由th re a d j类型的id 唯一标识。pthread的唯一标识是pthread_t类型。其中内核线程和pthread的 转 换(即 thread_t和 pthread_t)很容易，因为pthread设计初衷就是 抽象内核线程。M e.M.o r y s t a t u s _ a c t i o n _ M ed ed p t k r e.

50、a d _ c r ea t e 方法创建线程的回调函数为 nsthreadLauncheros t a t i c vo i d 八t h r ea d)(八 c p o s t N o t i fi c a t i o八N a M e：N S T k r ea d r i d S t a r t N o t i fi c a t i o i a o b j ec t s u s er li a fo：t a i l ；t _$et N a k v e：t 八 k 叫;t mam;N S T h s ea d ex i t ;ret u rn N U L L;)NSThreadDidStar