Systrace

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Systrace是一个platform-provided工具，用于记录设备在短时间内的活动。 允许在系统级别上收集和检查设备上运行的所有进程的时间信息。将来自Android内核的数据（如CPU调度程序、磁盘活动和应用程序线程）结合起来生成一个HTML报告，帮助确定如何最好地提高应用程序或游戏的性能。该报告突出了它观察到的问题（如在显示动作或动画时的ui jank），并且提供了有关如何修复这些问题的建议。但是，Systrace不会在应用程序进程中收集有关代码执行的信息。有关应用正在执行的方法以及使用多少CPU资源的详细信息使用Android Studio CPU Profiler,你也可以生成trace logs后使用Profiler查看。
    三种使用方式：命令行调用，System Tracing APP，DDMS
    在Android5.0（API级别21）或更高版本的设备上，渲染一个frame的工作被UI Thread和Render Thread拆分。在以前的版本上，创建一个frame的所有工作都是在UI thread上完成的。
    在解决应用程序中与性能相关的错误（如启动缓慢、转换缓慢或UI jank）时，记录跟踪尤其有用。

• 命令行调用
  Systrace command在android sdk tools包中提供，位于android-sdk/platform-tools/systrace/
  启动systrace，通过以下步骤：

  1. 下载安装Android Studio，然后下载SDK并更新。
     不一定要使用Android Studio，但是现在的SDK只能通过Android Studio更新。
  2. 安装python并将其包含在工作站的执行路径中。添加path D:\Python27，cmd 中输入python ，有信息
  3. python 2.7.9以后的自带pip，添加path D:\Python27\Scripts，cmd 中输入pip，有信息
  4. 通过USB调试连接到一个Android 4.3(API)或者 4.3以上的设备。
  5. 生成mynewtrace.html的文件； 当前目录： D:\adt\SDK\platform-tools\systrace

     python systrace.py -o mynewtrace.html sched freq idle am wm gfx view binder_driver hal dalvik camera input res
     

  6. 查看类别：其他命令查看链接

     python systrace.py --list-categories
     

     遇到缺少win32con, pip install -i https://pypi.douban.com/simple pypiwin32
     win32con
     需要启动模拟器或者连接设备

• System Tracing APP
      在Android 9.0（API级别28）或更高版本的设备上，可以使用 System Tracing的 System App在设备上记录系统跟踪。系统跟踪将设备的活动保存到滚动缓冲区，该缓冲区可保存10-30秒的事件值。

  1. 开启开发者选项
  2. 打开开发者选项，选择System Tracing；开启Show Quick Setting tile的Switch Button。
  3. 或者，选择要跟踪的系统和传感器调用的类别，并选择缓冲区大小（以KB为单位）。选择与正在测试的用例相对应的类别，例如用于测试蓝牙操作的音频类别。
  4. 打开快速设置面板中的System Tracing 如下图System Tracing，或者打开开发者选项中的System Tracing并开启Record trace的Switch Button。
  5. 通知面板会出现一个System Tracing通知，点击通知面板或者快速设置面板中的System Tracing，停止tracing
  6. 系统将显示一个“saving trace”的新通知。保存完成后，系统将取消通知并显示第三个通知，System Tracing已保存，并且已准备好分享你的trace。
  7. 点击通知，显示分享对话框，点击share可以通过邮箱分享
  8. adb 命令下载，下载文件是.ctrace

     cd /path-to-traces-on-my-dev-machine
     adb pull /data/local/traces/ .
     

  9. 生成html文件；当前目录： D:\adt\SDK\platform-tools\systrace

     cd /path-to-traces-on-my-dev-machine
     python systrace.py --from-file trace-file-name.ctrace
     

  Developer Options
  Show Quick Setting tile
  System Tracing
  Trace saved
  Share Trace
  生成html文件

• DDMS
  启动DDMS后，点击Capture system wide trace using Android systrace按钮后点击OK。
  Destination File： 生成文件存放哪里；
  Trace duration (seconds)： 追踪周期时间
  Trace Buffer Size(kb)： 追踪缓冲区大小
  Enable Application Traces from： 选择需要追踪的进程
  Commonly Used Tags： 常用标签     具体内容看图
  Advanced Options: 高级选项     具体内容看图
  

  Capture system wide trace using Android systrace

• 报告分析

  1. 左边呈现是UI Frames的每个进程，选择你要观察的APP，右边是沿时间线指示呈现每个Frame。
     绿色圆表示： 16.6毫秒内渲染完成的Frames。
     黄色或红色圆表示： 渲染时间超过16.6毫秒的Frames。
  2. 单击一个frame 圆将高亮显示它，并提供系统渲染该frame所做的相关信息包括系统在呈现该帧时正在执行的方法(因此可以调查这些导致ui-jank的方法)和Alert。 Alert指出主要问题是在ListView回收和重新绑定中花费太多时间。Alert中有相关事件的链接，这些链接可以更详细地解释系统在这段时间内所做的工作。如图Android System Trace A Frame
  3. 若要查看每个Alert，以及触发每个Alert的次数，请单击窗口右侧的Alerts选项卡，如图Android System Trace Alert 所示。Alerts panel中查看跟踪出现的问题，以及它们对jank的影响频率。将Alerts panel视为要修复的错误列表。通常，一个领域的微小变化或改进可以消除应用中的整个Alerts。
  4. 如果UI Thread做了太多的工作，需要找出哪些方法占用了太多的CPU时间：
     为导致这些瓶颈的方法添加自定义事件，查看这些函数调用次数在Systrace中（具体操作下一段定义自定义事件）。
     如果不确定哪些方法会导致UI Thread出现瓶颈，请使用Android Studio Cpu Profiler,。

Capture system wide trace using Android systrace
Android System Trace
Android System Trace Zoom
Android System Trace A Frame
Android System Trace Alert

• 定义自定义事件

  1. 在Android 4.3（API级别18）及更高版本中，使用代码中的Trace类在HTML报告中标记执行事件。需要使用-a或--app命令行选项运行Systrace，并指定应用程序的包名称。

     python systrace.py -a com.lqr.wechat -b 16384 -o my_systrace_report.html sched freq idle am wm gfx view binder_driver hal dalvik camera input res 
     

         下面的代码示例演示如何使用Trace类来标记方法的执行，包括该方法中的两个嵌套代码块；多次调用BeginAtomon（String）时，调用EndSection（）只结束最近调用的BeginAtomon（String）方法。因此，对于嵌套调用（如下面示例中的调用），需要确保每个对BeginAtomion（）的调用都与对EndSection（）的调用正确匹配。此外，不能在一个线程上调用BeginAtomon（）并从另一个线程结束它，必须从同一个线程调用EndSection（）。

     public  class  MyAdapter  extends  RecyclerView.Adapter<MyViewHolder>  {  
         ...
         @Override  
         public  MyViewHolder onCreateViewHolder(ViewGroup parent,  int viewType)  {  
             Trace.beginSection("MyAdapter.onCreateViewHolder");  
             MyViewHolder myViewHolder;  
             try  { 
                myViewHolder =  MyViewHolder.newInstance(parent); 
             }  finally  {  
                 // In 'try...catch' statements, always call `[endSection()](https://developer.android.google.cn/reference/android/os/Trace.html#endSection())`  
                 // in a 'finally' block to ensure it is invoked even when an exception  // is thrown.  
                 Trace.endSection(); 
             }  
             return myViewHolder;  
         } 
     
         @Override  
         public  void onBindViewHolder(MyViewHolder holder,  int position)  { 
             Trace.beginSection("MyAdapter.onBindViewHolder");  
             try  {  
                 try  {  
                     Trace.beginSection("MyAdapter.queryDatabase");  
                     RowItem rowItem = queryDatabase(position); 
                     dataset.add(rowItem);  
                 }  finally  {  
                     Trace.endSection(); 
                 } 
                 holder.bind(dataset.get(position));
             }  finally  {  
                 Trace.endSection();  
             } 
         } 
         ... 
      }
     

  2. Android 6.0（API级别23）及更高版本支持调用native层tracing
     API 通过引入trace.h，将trace事件写入系统缓冲区，然后使用Systrace进行分析。Android 6.0到4.3可以尝试通过JNI调用。

     • 为ATrace functions定义方法指针

     #include <android/trace.h>
     #include <dlfcn.h>
     
     void *(*ATrace_beginSection) (const char* sectionName);
     void *(*ATrace_endSection) (void);
     
     typedef void *(*fp_ATrace_beginSection) (const char* sectionName);
     typedef void *(*fp_ATrace_endSection) (void);
     

     • 在运行时加载ATrace符号，通常在对象构造函数中执行这个过程,出于安全原因，仅在应用程序或游戏的调试版本中包含对dlopen（）的调用。

     // Retrieve a handle to libandroid.
     void *lib = dlopen("libandroid.so", RTLD_NOW || RTLD_LOCAL);
     
     // Access the native tracing functions.
     if (lib != NULL) {
        // Use dlsym() to prevent crashes on devices running Android 5.1
        // (API level 22) or lower.
         ATrace_beginSection = reinterpret_cast<fp_ATrace_beginSection>(dlsym(lib, "ATrace_beginSection"));
         ATrace_endSEction = reinterpret_cast<fp_ATrace_endSection>(dlsym(lib, "ATrace_endSection"));
     } 
     

     • 在自定义事件的开始和结束调用atrace_begindomon() 和atrace_endsection()

     #include <android/trace.h>
     
     char *customEventName = new char[32]; 
     sprintf(customEventName, "User tapped %s button", buttonName);
     
     ATrace_beginSection(customEventName);
     // Your app or game's response to the button being pressed.
     ATrace_endSection();
     

     • 跟踪整个方法
       当检测调用堆栈或函数计时时，会发现跟踪整个函数很有用。使用ATRACE_CALL()宏使这种类型的跟踪更容易设置。此外，通过创建try-catch块，这种宏允许跳过被跟踪函数引发的异常或提前调用return的情况。
       1. 定义宏

          #define ATRACE_NAME(name) ScopedTrace ___tracer(name)
          
          // ATRACE_CALL is an ATRACE_NAME that uses the current function name.
          #define ATRACE_CALL() ATRACE_NAME(__FUNCTION__)
          
          class ScopedTrace {
            public:
              inline ScopedTrace(const char *name) {
                ATrace_beginSection(name);
              }
          
              inline ~ScopedTrace() {
                ATrace_endSection();
              }
          };
          

       2. 调用宏在被跟踪方法中

          void myExpensiveFunction() {
            ATRACE_CALL();
            // Code that you want to trace.
          }
          

     • 给你的线程名称
       给事件发生的每个线程提供名称，可以更容易地识别属于特定操作的线程。

       #include <pthread.h>
       
       static void *render_scene(void *parm) {
           // Code for preparing your app or game's visual components.
       }
       
       static void *load_main_menu(void *parm) {
           // Code that executes your app or game's main logic.
       }
       
       void init_threads() {
           pthread_t render_thread, main_thread;
       
           pthread_create(&render_thread, NULL, render_scene, NULL);
           pthread_create(&main_thread, NULL, load_main_menu, NULL);
       
           pthread_setname_np(render_thread, "MyRenderer");
           pthread_setname_np(main_thread, "MyMainMenu");
       }
       

定义自定义事件

• 源码性能调试
  待定