背景

依据Apple官网WWDC的答复，缩小内存能够让用户体验到更快的启动速度，不会因为内存过大而导致Crash，能够让APP存活的更久。

对于高德地图来说，依据线上数据的剖析，内存过高会导致导航过程中零碎强杀OOM。尤其区别于其余APP的中央是，个别APP只须要关注前台内存过高的零碎强杀FOOM，高德地图有不少用户应用后盾导航，所以也须要关注后盾的内存过高导致的零碎强杀BOOM，且后盾强杀较前台强杀更为严重。为了晋升用户体验，内存治理火烧眉毛。

原理分析

OOM

OOM是Out of Memory的缩写。在iOS APP中如果内存超了，零碎会把APP间接杀死，一种另类的Crash，且无奈捕捉。发现OOM时，咱们能够从设施->隐衷->剖析与改良->剖析数据中找到以JetsamEvent结尾的日志，日志外面记录了很多信息：手机设施信息、零碎版本、内存大小、CPU工夫等。

Jetsam

Jetsam是iOS零碎的一种资源管理机制。不同于MacOS、Linux、Windows等，iOS中没有内存替换空间，所以在设施整体内存缓和时，零碎会将一些优先级不高或者占用内存过大的间接Kill掉。

通过iOS开源的XNU内核源码能够剖析到：

  • 每个过程在内核中都存在一个优先级列表，JetSam在受到内存压力时会从优先级列表最低的过程开始尝试杀死，直到内存水位复原到失常水位。
  • Jetsam是通过get_task_phys_footprint获取到phys_footprint的值，来决定要不要杀掉利用。

Jetsam机制清理策略能够总结为以下几点：

  • 单个APP物理内存占用超过下限会被清理，不同的设施内存水位线不一样。
  • 整个设施物理内存占用受到压力时，优先清理后盾利用，再清理前台利用。
  • 优先清理内存占用高的利用，再内存占用低的利用。
  • 相比零碎利用，会优先清理用户利用。

Android端为Low Memory Killer：

  • 依据APP的优先级和应用总内存的多少，零碎会在设施内存吃紧状况下强杀利用。
  • 内存吃紧的判断取决于零碎RSS(理论应用物理内存，蕴含共享库占用的全副内存)的大小。
  • 要害参数有3个:

1）oom_adj：在Framework层应用，代表过程的优先级，数值越高，优先级越低，越容易被杀死。

2）oom_adj threshold：在Framework层应用，代表oom_adj的内存阈值。Android Kernel会定时检测以后残余内存是否低于这个阀值，若低于则杀死oom_adj ≥该阈值对应的oom_adj中，数值最大的过程，直到残余内存复原至高于该阀值的状态。

3）oom_score_adj：在Kernel层应用，由oom_adj换算而来，是杀死过程时理论应用的参数。

数据分析

phys_footprint获取iOS利用总的物理内存，具体能够参考官网阐明iOS Memory Deep Dive.

std::optional<size_t> memoryFootprint(){    task_vm_info_data_t vmInfo;    mach_msg_type_number_t count = TASK_VM_INFO_COUNT;    kern_return_t result = task_info(mach_task_self(), TASK_VM_INFO, (task_info_t) &vmInfo, &count);    if (result != KERN_SUCCESS)        return std::nullopt;    return static_cast<size_t>(vmInfo.phys_footprint);}

Instruments-VM Tracker能够用来剖析具体内存分类，比方Malloc局部是堆内存，Webkit Malloc局部是JavaScriptCore占用的内存等。须要留神的是每个分类的内存值 = Dirty Size + Swapped。

通过Instruments VM Tracker抓取导航中内存散布进行比照剖析。导航前台静置时，高德地图的总内存数值十分高，其中IOKit、WebKit Malloc和Malloc堆内存为内存占用大头。

在剖析过程中能够应用的工具很多，各有优缺点，须要配合应用，互相补救。咱们在剖析的过程中次要用到Intruments VM Tracker、Allocations、Capture GPU Frame、MemGraph、dumpsys meminfo 、Graphics API Debugger、Arm Mobile Studio、AJX 内存剖析工具、自研Malloc剖析工具等。

  • IOKit内存为地图渲染显存局部。
  • WebKit Malloc内存为AJX JS业务内存。
  • Malloc堆内存，咱们通过Hook Malloc分配内存的API，通过抓取堆栈剖析具体内存消费者。

治理优化

依据下面的数据分析，很容易做出从大头开始抓起的思路。咱们在治理过程中的大体思路：

  • 剖析数据：从内存大头开始，剖析各内存归属业务，以便业务进一步剖析优化。
  • 内存治理：优化技术计划缩小内存开销、高下端机性能分级和智能容灾（即内存告警时通过性能降级等策略开释内存)。

分而治之

据数据分析，高德地图三大内存耗费别离是地图渲染（Graphic显存）、性能业务（JavaScriptCore）和通用业务（Malloc）。咱们也次要从这三个方面动手优化。

地图Graphic显存优化

Xcode自带Debug工具Capture GPU Frame，能够剖析出具体显存占用，显存次要分为纹理Texture局部和Buffer局部，通过具体的地址信息剖析具体耗费。Android端相似剖析显存工具能够用Google的Graphics API Debugger。

依据剖析，Texture局部咱们通过FBO绘制形式调整、矢量路口大图背景优化、图标跨页面开释、文字纹理优化、低端机关闭全屏抗锯齿等缩小显存耗费。Buffer局部通过开启低显存模式、敞开四叉树预加载、切后盾开释缓存资源等。

Webkit Malloc优化

高德地图应用的是自研的动态化计划，依赖于iOS零碎提供的框架JavaScriptCore，应用的业务内存耗费大多会被零碎归类到WebKit Malloc，从零碎工具Instruments上的VM Tracker能够看出。此处有两个思路，一个是业务本身优化内存耗费，第二个是动态化引擎和框架优化内存耗费。

业务本身优化，动态化计划的IDE提供内存剖析工具能够清晰的输入具体业务内存耗费在什么中央，便于业务同学剖析是否正当。

动态化引擎和框架优化，咱们通过优化对系统库JavaScriptCore的应用形式，即多个JSContextRef上下文共享同一份JSContextGroupRef的形式。多个页面能够共享一份框架代码，从而缩小内存开销。

Malloc堆内存优化

iOS端堆内存调配基本上应用的libmalloc库，其中蕴含以下几个内存操作接口：

// c调配办法void    *malloc(size_t __size) __result_use_check __alloc_size(1);void    *calloc(size_t __count, size_t __size) __result_use_check __alloc_size(1,2);void     free(void *);void    *realloc(void *__ptr, size_t __size) __result_use_check __alloc_size(2);void    *valloc(size_t) __alloc_size(1);// block调配办法// Create a heap based copy of a Block or simply add a reference to an existing one.// This must be paired with Block_release to recover memory, even when running// under Objective-C Garbage Collection.BLOCK_EXPORT void *_Block_copy(const void *aBlock)    __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_2);

通过hook内存操作API记录下内存调配的堆栈、大小，即可剖析内存应用状况。

同时源码中还存在一个全局钩子函数malloc_logger ，可输入Malloc过程中的日志，定义如下：

// We set malloc_logger to NULL to disable logging, if we encounter errors// during file writingtypedef void(malloc_logger_t)(uint32_t type,        uintptr_t arg1,        uintptr_t arg2,        uintptr_t arg3,        uintptr_t result,        uint32_t num_hot_frames_to_skip);extern malloc_logger_t *malloc_logger;

iOS堆内存剖析计划，可通过hook malloc系列API，也能够设置malloc_logger的函数实现，即可记录下堆内存应用状况。

此计划有几个难点问题，每秒钟内存调配的量级大、内存有调配有开释须要高效查问和堆栈反解聚合。为此咱们设计了一套残缺的Malloc堆内存剖析计划，来满足疾速定位堆内存归属，以便散发到各自业务Owner剖析优化。

对立治理

随着业务的增长给高德地图这个超级APP带来了极大资源压力，因而咱们积淀了一套自适应资源管理框架，来满足不同业务场景在无限资源下可能做到性能和体验极致平衡。次要的设计思路是通过监测用户设施等级、零碎状态、以后业务场景以及用户行为，利用调度算法进行实时推算，对立治理协调APP以后资源状态调配，对用户以后不可见的内存等资源进行回收。

自适应资源管理框架-内存局部

能够依据不同的设施等级、业务场景、用户行为和零碎状态来治理资源。各业务都能够很容易的接入此框架，目前曾经利用到多个业务场景，均有不错的收益。

数据验收

通过三个版本的间断治理，前后台导航场景均有50%的收益，同时Abort率也有10%~20%的收益。整体收益算是比拟乐观，然而随之而来的挑战是咱们该如何守住成绩。

长线管控

所谓打江山容易守江山难，如果没有长线管控的计划，随着业务的版本迭代，不出三五个版本就会将先前的优化耗费。为此咱们构建了一套APM性能监控平台，在研发测试阶段发现并解决问题，不把问题带上线。

APM性能监控平台

为了将APP的性能做到日常监控，咱们建设了一套线下「APM性能监控平台」，平台可能反对惯例业务场景的性能监控，包含：内存、CPU、流量等，可能及时的发现问题并进行报警。再配合性能跟进流程，为客户端性能保障把好最初一关。

内存剖析工具

Xcode memory gauge：在Xcode的Debug navigator中，能够粗略查看内存占用的状况。

Instruments - Allocations：能够查看虚拟内存占用、堆信息、对象信息、调用栈信息、VM Regions信息等。能够利用这个工具剖析内存，并针对地进行优化。

Instruments - Leaks：用于检测内存透露。

Instruments - VM Tracker：能够查看内存占用信息，查看各类型内存的占用状况，比方dirty memory的大小等等，能够辅助剖析内存过大、内存透露等起因。

Instruments - Virtual Memory Trace：有内存分页的具体信息，具体能够参考WWDC 2016 - Syetem Trace in Depth。

Memory Resource Exceptions：从Xcode 10开始，内存占用过大时，调试器能捕捉到EXC_RESOURCE RESOURCE_TYPE_MEMORY异样，并断点在触发异样抛出的中央。

Xcode Memory Debugger：Xcode中能够间接查看所有对象间的相互依赖关系，能够十分不便的查找循环援用的问题。同时，还能够将这些信息导出为memgraph文件。

memgraph + 命令行指令：联合上一步输入的memgraph文件，能够通过一些指令来剖析内存状况。vmmap能够打印出过程信息，以及VMRegions的信息等，联合grep能够查看指定VMRegion的信息。leaks可追踪堆中的对象，从而查看内存透露、堆栈信息等。heap会打印出堆中所有信息，不便追踪内存占用较大的对象。malloc_history能够查看heap指令失去的对象的堆栈信息，从而不便地发现问题。

总结：malloc_history ===> Creation；leaks ===> Reference；heap & vmmap ===> Size。

MetricKit：iOS 13新推出的监控框架，用于收集和解决电池和性能指标。当用户应用APP的时候，iOS会记录各项指标，而后发送到苹果服务端上，并主动生成相干的可视化报告。通过Window -> Organizer -> Metrics可查，包含电池、启动工夫、卡顿状况、内存状况、磁盘读写五局部。也能够MetricKit集成到工程里，将数据上传到本人的服务进行剖析。

MLeaksFinder：通过判断UIViewController被销毁后其子view是否也都被销毁，能够在不入侵代码的状况下检测内存透露。

Graphics API Debugger：Google开源的一系列的Graphics调试工具，能够查看、微调、重播利用对图形驱动的API调用。

Arm Mobile Studio: 专业级GPU剖析工具。