5-20.【性能分析与优化】你通常使用哪些 Instruments 工具来分析 Swift 性能？各自解决什么问题？

1️⃣ Time Profiler

用途：分析 CPU 使用和函数调用热点。

• 解决问题：

  • 找出 热函数（hot path）
  • 判断函数调用是否过多、循环热点
  • 看 泛型调用、动态派发、CoW 是否频繁发生

• 常用技巧：

  • 展开 symbol tree → 找到静态/动态派发函数
  • 配合 @inline(__always) / @inlinable 调整热点函数

• 典型应用：

  • 查找 SwiftUI 渲染性能瓶颈
  • 泛型与协议存在类型调用开销

---

2️⃣ Allocations

用途：分析内存分配情况。

• 解决问题：

  • 找到 大量堆分配 或 频繁 CoW 触发
  • 检查 逃逸到堆的 struct 或 class
  • 内存泄漏、重复创建对象

• 常用技巧：

  • 过滤 Swift 标准库 / 自定义模块
  • 检查 数组 / 字典 / 字符串等 CoW 容器的分配次数

• 典型应用：

  • 数组循环频繁写入 → CoW 复制
  • 大型 struct 频繁传递 → 堆分配压力

---

3️⃣ Leaks

用途：检查内存泄漏。

• 解决问题：

  • 捕获 retain cycle / ARC 内存泄漏
  • class 对象无法释放

• 常用技巧：

  • 配合 Instruments 的 Heapshot
  • 检查闭包捕获、delegate 弱引用

• 典型应用：

  • SwiftUI 或 Combine pipeline 中闭包 retain 循环

---

4️⃣ Core Animation / Metal / OpenGL

用途：图形渲染性能分析。

• 解决问题：

  • UI 渲染帧率低 → 找出 GPU/CPU 渲染瓶颈
  • 判断哪些视图层次 / SwiftUI view 导致重绘

• 常用技巧：

  • 用 Core Animation → 显示每帧渲染时间
  • 用 Color Offscreen / Blended Layers → 找出性能瓶颈

• 典型应用：

  • SwiftUI 布局计算热点
  • List / LazyVStack 渲染优化

---

5️⃣ Activity / Signpost

用途：自定义性能跟踪。

• 解决问题：

  • 跟踪特定代码块执行时间
  • 标记函数入口/出口 → 精确测量热路径

• 常用技巧：

  • 使用 os_signpost API
  • 将热点操作标记 → 在 Instruments 中查看耗时

• 典型应用：

  • 热路径函数调用时间统计
  • 协议存在类型 vs 泛型调用性能对比

---

6️⃣ Thread / Concurrency Instruments

用途：分析多线程和并发问题。

• 解决问题：

  • 找出 线程竞争 / 锁等待 / 阻塞点
  • 确定并发访问是否导致性能下降

• 常用技巧：

  • 配合 DispatchQueue / Actor 模块
  • 观察 hotspot 线程上下文切换和排队情况

• 典型应用：

  • 并发数据修改 / CoW 触发分析
  • UI state 并发访问性能优化

---

7️⃣ 综合使用策略

1. CPU 高耗 → Time Profiler
2. 频繁堆分配 → Allocations
3. UI 卡顿 → Core Animation + Time Profiler
4. 自定义热点 → Signpost
5. 并发问题 → Thread / Concurrency
6. 内存泄漏 → Leaks

小结：
Instruments 是 CPU、内存、渲染、并发 全面分析工具，常用组合是：
Time Profiler + Allocations + Signpost → 对 Swift 泛型、协议存在类型、CoW 热点最有效

---