NSLog效率低下的原因及尝试lldb断点打印Log

NSLog效率低下的原因及尝试lldb断点打印Log

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原文地址:http://blog.sunnyxx.com/2014/04/22/objc_dig_nslog/

我是前言

打Log是我们debug时最简单朴素的方法，NSLog对于objc开发就像printf对于c一样重要。但在使用NSLog打印大量Log，尤其是在游戏开发时（如每一帧都打印数据），NSLog会明显的拖慢程序的运行速度（游戏帧速严重下滑）。本文探究了一下NSLog如此之慢的原因，并尝试使用lldb断点调试器替代NSLog进行debug log。

小测试

测试下分别使用NSLog和printf打印10000次耗费的时间。CFAbsoluteTimeGetCurrent()函数可以打印出当前的时间戳，精度还是很高的，于是乎测试代码如下：

CFAbsoluteTime startNSLog = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    NSLog(@"%d", i);
}
CFAbsoluteTime endNSLog = CFAbsoluteTimeGetCurrent();

CFAbsoluteTime startPrintf = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    printf("%d\n", i);
}
CFAbsoluteTime endPrintf = CFAbsoluteTimeGetCurrent();

NSLog(@"NSLog time: %lf, printf time: %lf", endNSLog - startNSLog, endPrintf - startPrintf);

这个时间和机器肯定有关系，只看它们的差别就好。为了全面性，尝试了三种平台：

NSLog time: 4.985445, printf time: 0.084193 // mac
NSLog time: 5.562460, printf time: 0.019408 // 模拟器
NSLog time: 10.471490, printf time: 0.090503 // 真机调试(iphone5)

可以发现，在mac上（模拟器其实也算是mac吧）速度差别达到了60倍左右，而真机调试甚至达到了离谱的100多倍。

探究原因

* ASL

ASL是个啥？从官方手册上，或者从终端执行man 3 asl都可以看到说明：

These routines provide an interface to the Apple System Log facility. They are intended to be a
replacement for the syslog(3) API, which will continue to be supported for backwards compatibility.

大概就是个系统级别的log工具吧，syslog的替代版，提供了一系列强大的log功能。不过一般我们接触不到，NSLog就对它提供了高层次的封装，如这篇文档所提到的：

You can use two interfaces in OS X to log messages: ASL and Syslog. You can also use a number of higher-level approaches such as NSLog. However, because most daemons are not linked against Foundation or the Application Kit, the low-level APIs are often more appropriate

一些底层相关的守护进程(deamons)不会link如Foundation等高层框架，所以asl用在这儿正合适；而对于应用层的用NSLog。

在CocoaLumberjack的文档中也说了NSLog效率低下的问题：

NSLog does 2 things:
* It writes log messages to the Apple System Logging (asl) facility. This allows log messages to show up in Console.app.
* It also checks to see if the application’s stderr stream is going to a terminal (such as when the application is being run via Xcode). If so it writes the log message to stderr (so that it shows up in the Xcode console).
To send a log message to the ASL facility, you basically open a client connection to the ASL daemon and send the message. BUT - each thread must use a separate client connection. So, to be thread safe, every time NSLog is called it opens a new asl client connection, sends the message, and then closes the connection.

意识大概是说，NSLog会向ASL写log，同时向Terminal写log，而且同时会出现在Console.app中（Mac自带软件，用NSLog打出的log在其中全部可见）；不仅如此，每一次NSLog都会新建一个ASL client并向ASL守护进程发起连接，log之后再关闭连接。所以说，当这个过程出现N次时，消耗大量资源导致程序变慢也就不奇怪了

* 时间和进程信息

主要原因已经找到，还有个值得注意的问题是NSLog每次会将当前的系统时间，进程和线程信息等作为前缀也打印出来，如：

2012-34-56 12:34:56.789 XXXXXXXX[36818:303] xxxxxx

当然这些也可能是作为ASL的参数创建的，但不论如何，一定是有消耗的（虽然这个prefix十有八九不是我们需要的看到的）

如何是好

NSLog有这样的消耗问题，那该怎么办呢？

拒绝残留的Log。现在项目都是多人共同开发，我们应该只把Log作为错误日志或者重要信息的日志使用，commit前请把自己调试的log去掉（尤其是在循环里写log的小伙伴，简直不能一起快乐的玩耍了）
release版本中消除Log。debug归debug，再慢也不能波及到release版本，用预编译宏过滤下就好。
是时候换个Log系统了，如CocoaLumberjack，自建一个简单的当然也挺好（其实为了项目需要自己也写了个小log系统，实现可以按名字和级别显示log和一些扩展功能，以后有机会分享下）
不过个人认为debug时最好还是用调试器进行调试（尤其是只需要知道某个变量值的时候）

尝试使用断点+lldb调试器打Log

关于强大的lldb调试器用一个专题来讲都是应该，现在只了解一些皮毛，不过就算皮毛的功能也可以替代NSLog这种方法进行调试了，重要的一点是:使用断点log不需要重新编译工程，况且和Xcode已经结合的很好，在此先只说打Log这件事。

简单断点+po(p)

断点时可以在xcode的lldb调试区使用po或p命令打印对象或变量，对于当前栈帧中引用到的变量都是可见的，所以说假如只是看一眼某个对象运行到这儿是不是存在，是什么值的话，设个断点就够了，况且IDE已经把这个功能集成，鼠标放变量上就可以了。

lldb一些常用调试技巧可以这篇入门教程

Condition和Action断点

断点不止能把程序断住，触发时也按一定条件，而且可以执行（一个或多个）Action，在断点上右键选择Edit Breakpoint，弹出的断点设置中可以添加一些Action：

其中专门有一项就是Log Message，做个小测试：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    // break point here
}

设置断点后编辑断点：

输入框下面就有支持的格式，表达式(或变量)可以使用@exp@这种格式包起来。于是乎输出：

break at: 'main()',  count: 4, sunnyxx says : 3
break at: 'main()',  count: 5, sunnyxx says : 4
break at: 'main()',  count: 6, sunnyxx says : 5

正如所料。
更多的调试技巧还需要深入研究，不过可以肯定的是，比起单纯的使用NSLog，使用好的工具可以让我们debug的效率更高

总结

• NSLog耗费比较大的资源
• NSLog被设计为error log，是ASL的高层封装
• 在项目中避免提交commit自己的Debug log，release版本更要注意去除NSLog，可以使用自建的log系统或好用的log系统来替代NSLog
• debug不应只局限于log满天飞，lldb断点调试是一个优秀的debug方法，需要再深入研究下

References

https://developer.apple.com/legacy/library/documentation/Darwin/Reference/ManPages/man3/asl.3.html
http://theonlylars.com/blog/2012/07/03/ditching-nslog-advanced-ios-logging-part-1/
http://www.cimgf.com/2012/12/13/xcode-lldb-tutorial/