**移动端性能监控探索：iOS RUM SDK技术架构与实践**
**前言**
作为移动端的研发同学，你是否也曾陷入这样的困境：用户在应用商店留下了一星差评，抱怨“App用起来很卡”或者“支付时闪退了”，但无论你在测试环境如何操作，都无法复现问题？面对着从海量日志中捞出的、可能毫无关联的信息，以及一个孤立的、缺少上下文的崩溃堆栈，排查问题就像在浓雾中“盲人摸象”，耗费了数天时间，最终却只能提交一个基于猜测的修复。
为了提升这种低效的排查模式，我们进行了iOS数据采集与关联方向的探索，并进行了产品化的实践。它可以站在每一位真实用户的视角，把应用的性能指标、错误日志和用户行为等数据串联起来，提升您的问题排查效率。
**iOS数据采集简介**
为了能够把应用性能指标、错误日志、用户行为等串联起来，SDK需要具备体系化的数据采集与分析能力。SDK的核心数据采集能力覆盖以下几个方面：
- 用户会话轨迹：SDK会记录用户的完整的操作轨迹，并与相关的事件进行关联。当问题发生时，通过会话轨迹可以回溯用户的操作路径、API调用和资源加载情况。
- 性能指标：对影响用户体验的关键链路进行监控测量，包括：应用启动耗时、页面加载耗时、网络请求耗时、网络请求成功率、页面卡顿率等。
- 异常与稳定性监控：能够自动捕获应用触发的各类异常，包含：Mach内核异常，Objective-C异常，Swift异常，C/C++异常等。
- 自定义数据上报：除了标准的性能和异常数据外，还支持业务根据自身需求上报自定义事件与日志，将用户行为与业务指标相结合，赋能更深层次的产品分析与角色。
**数据采集架构和实现**
为了有效应对以上挑战，SDK通过一个轻量化、模块化的架构，对应用的不同阶段进行hook和监听，以实现应用性能和稳定性的监控。
- 公共接口层：提供对外公开的API，用户通过API与SDK进行交互
- SDK管理层：管理SDK的各个模块，SDK的启停等
- 数据采集等：管理各个数据采集模块，实现数据采集细节，各个数据模块实现隔离
- 基础核心层：支撑整个SDK的运行，提供时间同步，数据处理，配置管理等能力
在基础核心层，SDK为了统一各个端的实现，以及性能的考虑，使用C实现了独立的跨平台数据处理和跨平台配置管理模块，使多端保持一致的数据持久化、数据发送、数据序列化、配置拉取和管理等逻辑。
在数据采集层，为了高效、精准、无侵入地采集各类事件，SDK基于Method Swizzling技术和iOS系统平台特性与框架能力，构建了多样化的采集方案。并针对不同的场景和数据类型，分别采用合适的技术手段，主要包含：
- 基于Method Swizzling的网络等数据采集
- 基于系统特性与框架能力的数据采集
- 崩溃异常数据的采集
**基于Method Swizzling的数据采集**
iOS开发的主要语言是Objective-C和Swift，提到Method Swizzling技术离不开iOS的ObjC运行时。ObjC是一门动态语言，在运行时间会对变量的数据类型检查，同时根据函数名查找要调用的函数。这种特性使得ObjC变得比较灵活，SDK可以在程序运行时动态修改一个方法的实现，从而达到数据采集和埋点插桩的目的。
Method Swizzling被称为动态方法交换技术，用于改变一个已经存在的selector实现。基于此技术，SDK可以在程序运行时，通过改变selector所在Class的method list的映射，从而改变方法的调用，本质上是交换两个方法的IMP。
通过以上方式，SDK支持：
- 网络请求数据采集：支持性能数据，状态码，错误原因，端到端链路打通等数据的采集。通过Method Swizzling，SDK对实现了对URLSession和URLConnection等网络库的无侵入数据采集。
- 页面数据采集：支持页面加载耗时，页面状态变化等数据的采集。
- Action数据采集：支持UITableView、UITableView等控件的点击事件采集。
- WebView数据采集：结合web探针，支持了应用内置H5页面数据的采集，包含：网络资源请求，页面和路由切换，js异常等。
**基于系统特性与框架能力的数据采集**
除了Method Swizzling之外，SDK还利用系统特性和框架的标准API来采集应用在运行时的关键事件。
如上图所示，是iOS应用从启动到终止过程（包含前后台切换），系统通过事件通知中心对外暴露的事件状态变化。SDK通过注册这些事件完成应用状态事件的采集。
为了准确采集应用的状态变化，SDK按照不同的场景，分别对不同的事件进行处理：
- 应用进入到前台事件：SDK会对willEnterForeground和didBecomeActive事件处理
- 应用进入到后台事件：SDK会对willResignActive和didEnterBackground事件处理
为了统一的监控这些事件，SDK提供了AppLifeCycle类对这些事件进行管理，简化事件处理的同时也能保证调用时序。除此之外，SDK还对RunLoop进行了监听，通过检查RunLoop运行状态，实现卡顿监控事件的采集等。
通过以上方式，SDK支持：
- 应用启动耗时采集：支持应用冷启动、热启动耗时指标采集。
- 卡顿事件采集：支持卡顿事件的采集，同时支持耗时堆栈的提取。
- 网络状态的采集：支持网络类型的采集。
**崩溃异常数据的采集**
SDK崩溃数据的采集能力基于业界知名的KSCrash框架开发。KSCRash是一款强大的iOS崩溃报告库，其核心优点是“崩溃安全”，确保处理过程自身稳定可靠。它能全面捕获Mach、C++、OC等多种致命错误，生成包含所有线程堆栈和丰富上下文的详尽报告，极大提升开发者定位问题的效率。KSCrash的工作流程主要分为下面五个部分：
- 核心功能模块：协调各个模块工作，实现异常捕获的核心逻辑
- 监控系统：管理和协调各类异常监视器，全面捕获不同类型的异常
- 报告系统：生成详细的崩溃报告，进行本地存储和数据过滤
- 配置系统：按需配置框架的行为
- 安装系统：处理框架的安装流程，崩溃报告的发送工作
基于KSCrash，SDK支持：
- Mach、C++、OC、Signal等类型的崩溃捕获
- 基于KSCrash的堆栈捕获能力，支持卡顿耗时堆栈的读取
**结语**
阿里云RUM SDK作为一款性能体验监控采集工具，可以作为辅助App运维的强有力助手，提升您的问题排查效率。您可以参考接入文档（https://help.aliyun.com/zh/arms/user-experience-monitoring/monitor-ios-apps）体验接入iOS SDK。相关问题可以加入“RUM 用户体验监控支持群”（钉钉群号： 67370002064）进行咨询。
您也可以参考以下文档体验接入Android、Harmony SDK：