Android性能优化（六）之卡顿那些事
1、 Introduction
对普通用户而言，类如内存占用高、耗流量、耗电量等性能问题可能不会轻易发现，但是卡顿问题用户一定会立马直观的感受到。本文就带你一览卡顿的发生、检测、及优化。
2、 The Final Reason Why It Block ?
在《Android性能优化（二）之布局优化面面观》中我们说到：60fps VS 16ms。
60帧每秒是目前最合适的图像显示速度，也是绝大部分Android设备设置的调试频率，如果在16ms内顺利完成界面刷新操作可以展示出流畅的画面，而由于任何原因导致接收到VSYNC信号的时候无法完成本次刷新操作，就会产生掉帧的现象，刷新帧率自然也就跟着下降(假定刷新帧率由正常的60fps降到30fps，用户就会明显感知到卡顿)。
卡顿感受的由来
3、 The Ways Lead To Block
3.1 UI线程中的耗时操作
- UI线程中有I/O读写、数据库访问等耗时操作；
3.2 复杂、不合理的布局以及OverDraw
- 不合理的布局虽然可以完成功能，但随着控件数量越多、布局嵌套层次越深，展开布局花费的时间几乎是线性增长，性能也就越差；
- 避免OverDraw导致的性能损耗；
- 可以参考《Android性能优化（二）之布局优化面面观》
3.3 内存使用异常导致的卡顿
- 内存抖动、内存泄漏都会导致：GC的次数越多、消耗在GC上的时间越长，CPU花在界面绘制上的时间相应越短；
- 可以参考《Android性能优化（四）之内存优化实战》
3.4 错误的异步方式
- 对线程开启方式的不同选择以及不同配置都可能导致卡顿的发生；
- 在《Android性能优化（一）之启动加速35%》一文中说到过：不正确的异步任务不仅不能较好的完成异步任务，反而会加剧卡顿。关于异步任务开启的选择，之后会出一篇详细的文章，可以先参考启动加速的文章。
4、 The Ways To Find Block
4.1 StickMode
StrictMode类是Android 2.3 （API 9）引入的一个工具类，可以用来帮助开发者发现代码中的一些不规范的问题，以达到提升应用响应能力的目的。可以设置不同的线程检测策略、虚拟机检测策略。
public void onCreate() {
if (DEVELOPER_MODE) {
// 线程检测策略
StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder()
.detectDiskReads()
.detectDiskWrites()
.detectNetwork() // or .detectAll() for all detectable problems
.penaltyLog()
.build());
// 虚拟机检测策略
StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode.VmPolicy.Builder()
.detectLeakedSqlLiteObjects()
.detectLeakedClosableObjects()
.penaltyLog()
.penaltyDeath()
.build());
}
super.onCreate();
}
当违规操作发生时，可以根据自定义的策略记录下Log或者Crash，以便于跟踪改善。
4.2 TraceView
与StickMode相比，TraceView简直是发现Block根源的神器，不仅能看出每个方法消耗的时间、发生次数，并且可以进行排序，直接从最耗时的方法开始处优化；
关于TraceView的使用及分析，请参考《Android性能优化（一）之启动加速35%》第五章节。
4.3 AndroidPerformanceMonitor
AndroidPerformanceMonitor 是一个检测卡顿的开源库，前身是BlockCanary，更前身则是LeakCanary。而其使用与LeakCanary也比较相似，可以自主设置卡顿检测时间，检测到的卡顿同样是以Notification展示，在使用体验上也相当类似，与LeakCanary可以说是孪生兄弟。
原理
利用了Looper.loop()中每个Message被分发前后的Log打印，而我们设置自己的Printer就可以根据Log的不同的处理：
- Message分发前，使用HandlerThread延时发送一个Runnable，这个时间可自己设置；
- Message在规定的时间内完成分发，则会取消掉这个Runnable；
- Message没有在规定的时间内（实际上是规定时间的0.8）完成分发，那这个Runnable就会被执行，可以获取到当前的堆栈信息；
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
4.4 ANR-WatchDog
ANR-WatchDog同样是一个检测卡顿的检测库，与AndroidPerformanceMonitor不一样的是它的原理相对简单：
- 原理是开启一个线程，持续循环不断的往UI线程中Post一个Runnable（修改一个数的大小），然后在规定时间之后检测这个Runnable是否被执行（数的大小有没有 被修改过来）。没有被执行的话说明主线程执行上一个Message超时，然后获取当前堆栈信息；
- ANR-WatchDog的原理更加简单，但是根据使用情况来看准确性不及AndroidPerformanceMonitor高，而且可设置的配置不如AndroidPerformanceMonitor丰富；
4.5 Choreographer
我们知道Android系统每隔16ms都会发出VSYNC信号，触发UI的绘制，而我们可以拿到回调的监听。如果16ms没有回调的话我们就知道发生了卡顿。
Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {
@Override
public void doFrame(long l) {
}
});
备注：这种方式的原理也比较简单，但是可用性不高，只能测出界面绘制的卡顿
5、 The Ways To Avoid Block
在第三节我们分析了产生卡顿的原因，那么避免卡顿的方法就很简单了：反其向行知即可。
5.1 将耗时操作移到异步中
- 类如I/O读写、数据库访问等都应该采用异步的方式，不能有“只是一个很小的文件”之类的想法，防微杜渐；
5.2 合理优化布局，避免OverDraw。
- 同样的实现功能界面，不同的布局方式产生的View个数以及渲染耗时差异是数倍的，恐怖的差异可以参考《Android性能优化（二）之布局优化面面观》；
5.3 合理优化内存
- 节省内存的分配空间，尽可能的降低GC的频率，缩短GC的平均时间；CPU不被占用，卡顿的几率就会更低；
5.4 正确使用异步
- 再次强调一遍：耗时操作不能都直接随意交给异步，不正确的异步使用方式反而会加剧卡顿；
6、 The Normal Ways Of Dealing Block
1. 开发中使用AndroidPerformanceMonitor检测卡顿进行处理；
2. 任何耗时操作正确的移到异步里；
3. 合理优化布局，避免OverDraw；
4. 优化内存分配，减少GC频率，这一般不是某个界面的事情，是一项长期工作；
7、 Block Check Of System
系统对Block有检测吗？那必须有！大名鼎鼎的ANR就来于此。
ANR的来龙去脉：触发场景、分析方法，你真的都清楚吗？欢迎关注下一篇文章，带你细究ANR不为人知的那些事。
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