performance-profiling

性能分析

使用此技能系统地诊断 Apple 应用的性能问题，选择合适的分析工作流，实施有针对性的修复，并通过实际测量验证更改。

决策树

更改代码前，请选择参考文件：

What performance problem are you investigating?

+ App hangs, stutters, dropped frames, slow UI, high CPU
  -> Read references/time-profiler.md

+ High memory, leaks, OOM crashes, growing footprint
  -> Read references/memory-profiling.md

+ Slow cold launch, warm launch, resume, or time to first frame
  -> Read references/launch-optimization.md

+ Battery drain, thermal throttling, background energy, network waste
  -> Read references/energy-diagnostics.md

+ General "app feels slow"
  -> Start with references/time-profiler.md, then references/memory-profiling.md

+ Pre-release performance audit
  -> Read all reference files and use the review checklist below

快速参考

问题	Instruments／工具	关键指标	参考
UI 卡顿超过 250 ms	Time Profiler + Hangs	卡顿时长、主线程堆栈	references/time-profiler.md
CPU 使用率高	Time Profiler	各函数的 CPU 百分比、调用树权重	references/time-profiler.md
内存泄漏	Leaks + Memory Graph	泄漏字节数、保留环路径	references/memory-profiling.md
内存增长	Allocations	存活字节数、代际分析	references/memory-profiling.md
启动缓慢	App Launch	首帧时间、main 前、main 后	references/launch-optimization.md
电池耗电	Energy Log	能耗影响、CPU／GPU／网络活动	references/energy-diagnostics.md
温度问题	Activity Monitor、Instruments	温度状态变化	references/energy-diagnostics.md
网络开销	网络分析器	冗余请求、负载大小	references/energy-diagnostics.md

工作流

1. 根据用户报告、跟踪记录、日志或代码路径确定性能问题类别。
2. 除非问题范围较广或不明确，否则只阅读匹配的参考文件。
3. 尽量使用 Release 构建在真实设备上进行分析，并采用有代表性的数据。
4. 提出修复方案前，检查分析结果指出的代码路径。
5. 采取能解决已测量瓶颈的最小针对性修复。
6. 重新分析或添加可重复的测量，以确认性能有所改善。

性能分析基本原则

• 尽可能在设备上分析；Simulator 使用的是宿主机的 CPU 和内存。
• 使用 Release 配置，因为优化可能会改变热点路径。
• 使用有代表性的数据复现问题，不要使用空数据库或测试素材。
• 关闭无关应用，减少分析过程中的干扰。
• 保留修复前后的测量结果，明确呈现效果。
• 如果工作流需要持续观察耗时，可添加 os_signpost 标记。

Xcode 诊断

如果 Scheme > Run > Diagnostics 中的设置与疑似问题相符，请建议启用相关设置：

设置	用途
Main Thread Checker	检查主线程以外的 UI 操作
Thread Sanitizer	检查数据竞争和不安全的共享状态
Address Sanitizer	检查缓冲区溢出和释放后使用问题
Malloc Stack Logging	查看分配调用堆栈
Zombie Objects	检查向已释放对象发送的消息

MetricKit 接入

建议使用 MetricKit 监控生产环境中的启动、响应能力、内存和诊断信息：

import MetricKit

final class PerformanceReporter: NSObject, MXMetricManagerSubscriber {
    func startCollecting() {
        MXMetricManager.shared.add(self)
    }

    func didReceive(_ payloads: [MXMetricPayload]) {
        for payload in payloads {
            if let launch = payload.applicationLaunchMetrics {
                log("Resume time: \(launch.histogrammedResumeTime)")
            }
            if let responsiveness = payload.applicationResponsivenessMetrics {
                log("Hang time: \(responsiveness.histogrammedApplicationHangTime)")
            }
            if let memory = payload.memoryMetrics {
                log("Peak memory: \(memory.peakMemoryUsage)")
            }
        }
    }

    func didReceive(_ payloads: [MXDiagnosticPayload]) {
        for payload in payloads {
            if let hangs = payload.hangDiagnostics {
                for hang in hangs {
                    log("Hang: \(hang.callStackTree)")
                }
            }
        }
    }
}

检查清单

响应能力：

• 主线程上没有耗时超过 100 ms 的同步操作。
• 主线程上没有文件 I/O 或网络调用。
• 大型 Core Data 或 SwiftData 查询使用后台上下文。
• 在主线程以外解码图像。
• @MainActor 仅用于确实需要访问 UI 的代码。

内存：

• 委托、闭包、观察者或异步任务中没有保留环。
• 不再可见时释放大型资源。
• 集合和缓存的大小受到限制。
• 在会创建 Objective-C 对象的紧密循环中使用 autoreleasepool。

启动：

• 不在 @main App 结构体的 init() 中执行繁重操作。
• 延后非必要的初始化。
• 在可行的情况下尽量减少动态框架。
• 启动期间不执行同步网络调用。

能耗：

• 后台任务使用适当类型的 BGTaskScheduler 请求。
• 定位精度符合产品需求。
• 计时器设置容差，以便系统合并唤醒操作。
• 尽可能批量处理并缓存网络请求。

参考资料

• references/time-profiler.md：CPU 性能分析、卡顿检测、signpost API。
• references/memory-profiling.md：内存分配、泄漏、Memory Graph 调试器。
• references/launch-optimization.md：启动阶段和冷启动／热启动优化。
• references/energy-diagnostics.md：电池、热状态和网络效率。