移动App性能评测与优化

本文是《移动App性能评测与优化》的读书笔记。
PS：说是读书笔记，其实就是摘录。

移动App的性能测试主要包括：内存使用情况、电量消耗、功能的流畅度等；

1. 内存

1.1 内存的主要组成索引：

• Native Heap : Native 代码分配的内存，虚拟机和Android框架本身也会分配；

• Dalvik Heap : Java 代码分配的对象；

• Dalvik Other : 类的数据结构和索引；

• so mmap : Native 代码和常量；

• dex mmap ：Java 代码和常量；

1.2 内存测试工具

• Android Studio / Memory Monitor : 观察 Dalvik 内存；

• dumpsys meminfo : 观察整体内存；

• smaps : 观察整体内存的详细组成；

• MAT ： 详细分析 Dalvik内存；

1.3 一个类的内存消耗

虚拟机在创建对象时的操作：

• loadClass，将类信息从 dex 文件中加载进内存：

  • 读取 .dexx mmap 中 class 对应的数据；

  • 分配 native-heap 和 dalvik-heap 内存创建 class 对象；

  • 分配 dalvik-LinearAlloc 存放 class 数据；

  • 分配 delvik-aux-structure 存放 class 数据；

• new instance 操作，创建对象实例

  • 执行 .dex mmap 中 <clinit> 和 <init> 的代码；

  • 分配 delvik-heap 创建 class对象实例；

dex mmap在Android应用中的作用是映射classes.dex文件

1.4 dex 优化

省略掉dex的文件结构（自行查阅）

为了节省空间，dex将原先在 class 文件中重复的信息集中放置在一起，并以索引和指针的形式支持快速访问。

dex 文件中数据基本是按类名的字母顺序进行排列的，这样同样包名的类会排在一起，但程序实际执行时，同一个包下的类并不会全部调用到，而是跨包进行交互，但 mmap 加载了整个页面，可能会有很多无用的数据。

优化;

在APK的编译流程中，Proguard 混淆工具正好是能够对类名进行修改的，可以根据程序运行时的逻辑，将那些会互相调用的类改为为同一个 package 名，这样就可以使它们的数据排布在一起。

1.5 MAT（Memory Analyzer Tool）

使用MAT来分析应用的内存使用情况。通常在使用MAT打开hprof文件后，能够在首页看到Top Comnsumers和 component Report等功能，我们可以快速定位一些大块的内存消耗。但我们在分析时会发现系统资源类占据了很大一部分内存，因此为去除这部分对分析的干扰，我们在使用AndroidSDK提供的hprof-conv转换时需要增加一个参数：

hporf- conv [-z] <infile><outfile> -z:exclude non-app heaps,such as Zygote

如果hprof文件是已经转换过的，则可以使用OQL:

//在数据中寻找应用的Application类对象，将对象地址转换为十进制后输入以下查询语句:

select * from instanceof java.langObject s where s.@objectAddress> 1107296256

//(后面那串数字应该是Application类对象的地址)

采用这两种方法后，再使用MAT来分析就可以比较容易发现自身代码的内存问题。

1.6 测试经验

• MAT 是探索 Java 堆并发现问题和好帮手，能够迅速发现常见的图片和大数组等问题；

• 内存碎片问题一般隐藏在对象的地址中；

• 如需要测试非 Dalvik部分，有必要了解 Linux 的进程和内存原理、内存共享机制，熟悉常用命令行工具；

• 内存分配的最小单位是页面，通常为4KB，这个限制会引发各种问题；

1.7 性能优化

• 尽量不要在循环中创建很多临时变量；

• 可以将大型的循环拆散、分段或者按需执行；

• 引入SDK库和调用新的系统API里需要考虑成本；

• 除了Dalvik堆内存，还有其他类型的内存在了解了原理后也能够进行分析和优化；

• dex 文件有很多优化空间。在仔细统计并调整了dex文件的顺序后，往往可以节约1M以上的 mmap 内存；

2. 耗电

在保证用户的必要体验前提下，尽可能减少不必要的操作。几个优化方法：

方法一：CPU时间片

当应用退到后台运行时，尽量减少应用的主动运行，当检测到CPU时间片消耗异常时，深入线程进行分析；

使用 DDMS 的 traceview 工具：获取进程运行过程中的 traceview,定位CPU占用率异常的方法。

方法二 wake lock

前台运行时运不要去注册 wake lock。 此时注册没有任何意义，却会被计算到应用电量消耗中。后台运行时，在保证业务需要的前提下，应尽量减少注册 wake lock；降低对系统的唤醒频率，使用 partial wake lock 代替 wake lock；

方法三 传感器

合理地设置 GPS 的使用时长和使用频率；

方法四 云省电策略

可考虑定期上报用户手机电量数据的方式来分析问题；

3. 流畅度

3.1 分析工具

• hierarchy Viewer ，帮助我们去分析UI布局的情况；

• Tracer for OpenGL ES,可以记录和分析APP每一帧的绘制过程，以及列出所有乃至的OpenGL ES 的绘制函数和耗时；该工具操作后会生成一份记录App绘制过程和gltrace文件，

• Lint 扫描，发现代码中的流畅度性能问题；

• Traceview,跟踪程序性能，具体到每一个函数的耗时和调用次数

• Systrace ，获取App运行时线程的信息以及Api执行情况

< merge > 标签：用于减少View树的层次来优化 Android 的布局，通过该标签可以把 < merge > 标签里的UI合到上一层的 layout中。

< ViewStub> 标签，最大的优点是当你需要时才会加载，使用它并不会影响UI初始化时的性能。各种不常用的布局可以使用该标签来减少内存使用量，加快渲染速度。< ViewStub> 是一个不可见的，大小为0的View。

对于不常用的 UI 可以考虑使用 < ViewStub> 标签替代 GONE 来提高 UI 性能：

将 View 的可见性设置为 GONE，在 Inflate 布局时 View仍然会被 Inflate，也就是说仍然会创建对象，会被 实例化。而 ViewStud 是一个 轻量级的 View，它是一个看不见、不占布局位置、占用资源非常小的控件。

3.2 Perforjmance中的16个问题

• DrawAllocation: 避免在绘制或者解析布局（draw/layout）时分配对象，比如在Ondraw()中实例化 Paint 对象；

• Wakelock, 手机不能进入休眠状态，导致手机一直保持在高耗电状态；

• Recycle :某些资源，比如 TypedArrays 、 VelocityTrackers，用完后应该被回收，但是忘记回收。

• ObsoleteLayoutParam : Layout中无用的参数；

• UseCompoundDrawables,可优化的布局；

• HandlerLeak: Handler 的使用不当导致内存泄漏；

• UseSparseArrays ,尽量用 Android 的SparseArray 代替 Hashmap;

• UseValueOf : 需要常量对象时，不应该直接 new, 应该使用 ValueOf 转换。比如需要整数 42 的对象，不要直接用 new Integer(42),应该用 Intener.vallueOf(42),这样可以省内存；

• DisableBaselineAlignment: 如果 LinearLayout 被用于嵌套 layout空间 计算，它的 android:baselineAligned 属性应该设置成 false ，以加速 layout 计算；

• InefficientWeight : 当线性布局里只有一个控件，并且使用了weight 属性，最好把 weidth 和 height 设置为0，这样可以省略布局的 measure 过程；

• FloatMath, 使用 FloatMath 代替 Math；

• NestedWeights : 避免嵌套 weight ，那将拖累执行效率。

• UnusedResources / UnusedIds, 未被使用的资源会使程序变大，并且编译速度降低；

• Overdraw: 如果为 RootView 指定一个背景 Drawable,会先用Theme 的背景绘制一遍，然后才用指定的背景，这就是所谓的 “Overdraw” ，可以设置 theme 的background 为 null 来避免；

• UselessLeaf / UselessParent : View 或 view 的父亲没有用，应该把它移除，避免影响加深布局的层次；

• UnusedNamespace : 有些代码没必要使用 namespace ,会影响代码执行效率；

4. 网络优化

考虑点：

• 分小片传输一个文件（图片），这样当某一个分片失败时，只需要重传这一个分片就可以，而不用重传整个文件；

• 不同类型的移动互联网下的分片初始大小应该有所不同；

• 在上传一个文件的过程中，应当尽可能动态增大分片大小，以减小分片数量；

• 确定每个分片是否要继续增大之前，要检查网络类型是否发生了改变；

• 分片一旦传输失败，应当使用该网络下的初始分片大小进行重试；

重点优化优质网络下的传输速度，而不特意优化差网络下的速度；

5. apk瘦身

5.1 瘦身关键点：

• 代码部分：冗余代码、无用功能、代码混淆、方法数缩减；

• 资源部分：冗余资源、资源混淆、图片处理（压缩、图片转换、点9图化等）；

• 对整个安装包做7zip极限压缩；

Android 系统安装一个应用的过程中，其中有一步是对 Dex 进行优化，优化的过程是使用专门的工具 DexOpt。DexOpt 是在第一次加载Dex文件的时候执行的。在DexOpt的过程会生成一个ODEX文件。

早期的 DexOpt 有两个问题：

• DexOpt 会把每一个类的方法的id 检索起来，存在一个链表的结构里的，但是这个链表的长度是用一个 short 类型来保存的，导致了方法 id 的数目不能超过 65536(2^16);

• DexOpt 使用 LinearAlloc 来存储应用的方法信息，LinearAlloc是一个固定大小的缓冲区（4，5，8，16），当方法数量过多也会导致超出缓冲区大小时，也会造成 DexOpt 崩溃；

5.2 缩减方法数的方法

• 避免在内部类中访问外部类的私有方法或变量；当在 java 内部类（包括 匿名内部类）中访问 外部类的私有方法或变量时，编译器会生成额外的方法；

• 避免调用派生类中的未被覆盖（ override） 的方法；避免在派生类中调用未覆盖的基类的方法；避免用派生为对象调用派生类中未被覆盖的基类的方法。因为当调用派生类中的未被覆盖的方法时，会多产生一个方法数；

• 去掉部分类的get 、set 方法；

5.3 代码混淆

代码混淆（ Obfuscated code）也叫花指令;对代码进行 Proguard 后，也可以比较大的减小代码的体积（即 dex 的体积）；

6 参考文献：

1 移动App性能评测与优化