启动优化

最近在极客时间学习，做一下总结。

思维导图 启动流程

常见问题：

• 点击图标很久不响应
• 首页显示太慢
• 首页显示后无法操作

启动优化

1. 优化工具

systrace + 函数插桩
通过插桩，我们可以看到应用主线程和其他线程的函数调用流程。其原理，是在函数的入口和出口分别插入以下方法：

class Trace {
  public static void in(String tag) {
    Trace.beginSection(name);
  }


  public static void out() {
      Trace.endSection();
  }
}

class Test {
  public void test() {
    Trace.i("Test.test()");
    // 原来的工作
    Trace.o()；
  }
}

优化方式

1. 闪屏优化

• 只在Android6.0或者7.0以上才启用“预览闪屏”（今日头条），让手机性能好的用户可以有更好的体验。
• 合并闪屏和主页面的Activity，减少一个Activity会给线上带来100ms左右的优化（微信）。但这样会导致管理的复杂，特别是来自第三方的启动流程。

2. 业务梳理
   梳理业务在启动过程中必需的模块，区分那些可以懒加载或者砍掉的模块。同时结合业务场景调整启动模式，如微信的扫一扫启动只加载特定的几个模块即可。对于中低端机器，要学会体验降级，并推动产品经理做一些功能取舍。但是要注意懒加载防止集中化，否则容易出现首页显示后用户无法操作的情形。
3. 业务优化

• 优化主线程，最理想是通过算法优化；其次是考虑部分业务异步线程加载，但是需要注意过多的异步线程预加载会让我们的逻辑变得更加复杂。
• 业务优化后期，评估风险在适当的时机解决一些架构和历史包袱带来的问题

4. 线程优化
   线程优化主要在于减少CPU调度带来的波动，让应用的启动时间更加稳定。

• 根据机器性能控制线程数量，有统一的线程池管理。线程切换的数据从/proc/[pid]/sched文件中可以查看

proc/[pid]/sched:
  nr_voluntary_switches：     
  主动上下文切换次数，因为线程无法获取所需资源导致上下文切换，最普遍的是 IO。    
  nr_involuntary_switches：   
  被动上下文切换次数，线程被系统强制调度导致上下文切换，例如大量线程在抢占 CPU。

• 检查线程间的锁。通过systrace检查锁等待事件，排查这些等待是否可以优化，特别是防止主线程出现长时间空转。

  
  主线程等待子线程导致空转
• 在使用启动框架（多数使用Pipeline机制，根据业务优先级规定业务初始化时机。如微信的mmkernel，阿里的alpha，它们为各个任务建立依赖关系，最终构成 一个有向无环图。）时，注意配置好业务的依赖关系。

5. GC优化
   在启动过程中尽量减少GC次数避免主线程长时间的卡顿。对于dalvik，可以使用systrace单独查看整个启动过程GC的时间

python systrace.py dalvik -b 90960 -a com.sample.gc

还可以通过Debug.startAllocCounting()来监测

// GC 使用的总耗时，单位是毫秒
Debug.getRuntimeStat("art.gc.gc-time");
// 阻塞式 GC 的总耗时
Debug.getRuntimeStat("art.gc.blocking-gc-time");

各个GC事件，参考官方文档《调查RAM使用情况》。如果主线程出现较多的GC同步等待，就需要使用Allocation工具进一步分析。
启动过程避免大量字符串操作，特别是序列化和反序列化。一些频繁创建的对象，如网络库或图片库中的Byte数组，Buffer可以复用，或者考虑移到Native实现。

6. 系统调用优化
   通过systrace的system service类型，可以看到启动过程System Server的CPU工作情况。在启动过程中尽量不要做系统调用，例如PackageManagerService操作、Binder调用等待。
   system service
   不要过早拉起应用的其他进程，System Server和新的进程都会竞争CPU资源，特别在系统内存不足时，LMK会触发系统杀死和拉起（保活）大量进程，从而影响前台进程的CPU。

一些黑科技优化

1. I/O优化 ，启动过程不建议出现网络I/O

2. 数据重排

   
   Linux文件系统
   

   Linux文件系统从磁盘读取文件时，会以block为单位去磁盘读取，一般block为4KB。也就是一次性至少读取4KB，然后把4KB的数据放到页缓存Page Cache中。如果下次读取文件数据已在页缓存中，就不会发生真是的磁盘I/O，而是直接从页缓存中读取。
   Dex文件用到的类和安装包APK里面各种资源文件一般都比较小，但是读取非常频繁。我们可以利用系统这个机制将他们按照顺序重新排列，减少真实的I/O次数。

• 类重排。ReDex 的interdex可以调整类在Dex中的排列顺序。Classdef在dex是连续存放的，所以可以一次读取一大段，mmap中断缺页就会少一些。
• 资源文件重排

3. 类的加载
   加载类的过程有个verify class的步骤，它需要校验方法的每一个指令，比较耗时

   
   verify class
   

   我们可以通过hook来去掉verify这个阶段。

启动监控

实验室监控

视频录制。找到启动结束的点有以下方法：

• 80% 绘制。当页面绘制超过 80% 的时候认为是启动完成，不过可能会把闪屏当成启动结束的点，不一定是我们希望的。
• 图像识别。手动输入一张启动结束的图片，当实验系统认为当前截屏页面有80%以上相似度时，就认为是启动结束。这种方法比较灵活，但是实现难度较高。

线上监控

Android Vitals可以对应用冷启动、温启动时间做监控。

延伸

• 深入探索Android启动速度优化