作者：杨津，腾讯移动客户端开发 高级工程师
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WeTest 导读
目前iOS主流的内存监控工具是Instruments的Allocations，但只能用于开发阶段。本文介绍如何实现离线化的内存监控工具，用于App上线后发现内存问题。
FOOM（Foreground Out Of Memory），是指App在前台因消耗内存过多引起系统强杀。对用户而言，表现跟crash一样。Facebook早在2015年8月提出FOOM检测办法，大致原理是排除各种情况后，剩余的情况是FOOM，具体链接：https://code.facebook.com/posts/1146930688654547/reducing-fooms-in-the-facebook-ios-app/。
微信自15年年底上线FOOM上报，从最初数据来看，每天FOOM次数与登录用户数比例接近3%，同期crash率1%不到。而16年年初某东老大反馈微信频繁闪退，在艰难拉取2G多日志后，才发现kv上报频繁打log引起FOOM。接着16年8月不少外部用户反馈微信启动不久后闪退，分析大量日志还是不能找到FOOM原因。微信急需一个有效的内存监控工具来发现问题。
一、实现原理
微信内存监控最初版本是使用Facebook的FBAllocationTracker工具监控OC对象分配，用fishhook工具hook malloc/free等接口监控堆内存分配，每隔1秒，把当前所有OC对象个数、TOP 200最大堆内存及其分配堆栈，用文本log输出到本地。该方案实现简单，一天内完成，通过给用户下发TestFlight，最终发现联系人模块因迁移DB加载大量联系人导致FOOM。
不过这方案有不少缺点：
1、监控粒度不够细，像大量分配小内存引起的质变无法监控，另外fishhook只能hook自身app的C接口调用，对系统库不起作用；
2、打log间隔不好控制，间隔过长可能丢失中间峰值情况，间隔过短会引起耗电、io频繁等性能问题；
3、上报的原始log靠人工分析，缺少好的页面工具展现和归类问题。
所以二期版本以Instruments的Allocations为参考，着重四个方面优化，分别是数据收集、存储、上报及展现。
1.数据收集
16年9月底为了解决ios10 nano crash，研究了libmalloc源码，无意中发现这几个接口：
当malloc_logger和__syscall_logger函数指针不为空时，malloc/free、vm_allocate/vm_deallocate等内存分配/释放通过这两个指针通知上层，这也是内存调试工具malloc stack的实现原理。有了这两个函数指针，我们很容易记录当前存活对象的内存分配信息（包括分配大小和分配堆栈）。分配堆栈可以用backtrace函数捕获，但捕获到的地址是虚拟内存地址，不能从符号表dsym解析符号。所以还要记录每个image加载时的偏移slide，这样符号表地址=堆栈地址-slide。
另外为了更好的归类数据，每个内存对象应该有它所属的分类Category，如上图所示。对于堆内存对象，它的Category名是“Malloc ”+分配大小，如“Malloc 48.00KiB”；对于虚拟内存对象，调用vm_allocate创建时，最后的参数flags代表它是哪类虚拟内存，而这个flags正对应于上述函数指针__syscall_logger的第一个参数type，每个flag具体含义可以在头文件
二、降低误判
先回顾Facebook如何判定上一次启动是否出现FOOM：
1.App没有升级
2.App没有调用exit()或abort()退出
3.App没有出现crash
4.用户没有强退App
5.系统没有升级/重启
6.App当时没有后台运行
7.App出现FOOM
1、2、4、5比较容易判断，3依赖于自身CrashReport组件的crash回调，6、7依赖于ApplicationState和前后台切换通知。微信自上线FOOM数据上报以来，出现不少误判，主要情况有：
ApplicationState不准
部分系统会在后台短暂唤起app，ApplicationState是Active，但又不是BackgroundFetch；执行完didFinishLaunchingWithOptions就退出了，也有收到BecomeActive通知，但很快也退出；整个启动过程持续5～8秒不等。解决方法是收到BecomeActive通知一秒后，才认为这次启动是正常的前台启动。这方法只能减少误判概率，并不能彻底解决。
群控类外挂
这类外挂是可以远程控制iPhone的软件，通常一台电脑可以控制多台手机，电脑画面和手机屏幕实时同步操作，如开启微信，自动加好友，发朋友圈，强制退出微信，这一过程容易产生误判。解决方法只能通过安全后台打击才能减少这类误判。
CrashReport组件出现crash没有回调上层
微信曾经在17年5月底爆发大量GIF crash，该crash由内存越界引起，但收到crash信号写crashlog时，由于内存池损坏，组件无法正常写crashlog，甚至引起二次crash；上层也无法收到crash通知，因此误判为FOOM。目前改成不依赖crash回调，只要本地存在上一次crashlog（不管是否完整），就认为是crash引起的APP重启。
前台卡死引起系统watchdog强杀
也就是常见的0x8badf00d，通常原因是前台线程过多，死锁，或CPU使用率持续过高等，这类强杀无法被App捕获。为此我们结合了已有卡顿系统，当前台运行最后一刻有捕获到卡顿，我们认为这次启动是被watchdog强杀。同时我们从FOOM划分出新的重启原因叫“APP前台卡死导致重启”，列入重点关注。
三、成果
微信自2017年三月上线内存监控以来，解决了30多处大大小小内存问题，涉及到聊天、搜索、朋友圈等多个业务，FOOM率由17年年初3%，降到目前0.67%，而前台卡死率由0.6%下降到0.3%，效果特别明显。
四、常见问题
UIGraphicsEndImageContext
UIGraphicsBeginImageContext和UIGraphicsEndImageContext必须成双出现，不然会造成context泄漏。另外XCode的Analyze也能扫出这类问题。
UIWebView
无论是打开网页，还是执行一段简单的js代码，UIWebView都会占用APP大量内存。而WKWebView不仅有出色的渲染性能，而且它有自己独立进程，一些网页相关的内存消耗移到自身进程里，最适合取替UIWebView。
autoreleasepool
通常autoreleased对象是在runloop结束时才释放。如果在循环里产生大量autoreleased对象，内存峰值会猛涨，甚至出现OOM。适当的添加autoreleasepool能及时释放内存，降低峰值。
互相引用
比较容易出现互相引用的地方是block里使用了self，而self又持有这个block，只能通过代码规范来避免。另外NSTimer的target、CAAnimation的delegate，是对Obj强引用。目前微信通过自己实现的MMNoRetainTimer和MMDelegateCenter来规避这类问题。
大图片处理
举个例子，以往图片缩放接口是这样写的：
但处理大分辨率图片时，往往容易出现OOM，原因是-[UIImage drawInRect:]在绘制时，先解码图片，再生成原始分辨率大小的bitmap，这是很耗内存的。解决方法是使用更低层的ImageIO接口，避免中间bitmap产生：
大视图
大视图是指View的size过大，自身包含要渲染的内容。超长文本是微信里常见的炸群消息，通常几千甚至几万行。如果把它绘制到同一个View里，那将会消耗大量内存，同时造成严重卡顿。最好做法是把文本划分成多个View绘制，利用TableView的复用机制，减少不必要的渲染和内存占用。
● Memory Usage Performance Guidelines
https://developer.apple.com/library/content/documentation/Performance/Conceptual/ManagingMemory/ManagingMemory.html#//apple_ref/doc/uid/10000160-SW1
● No pressure, Mon!
https://www.newosxbook.com/articles/MemoryPressure.html
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