第六章：App 背后的故事——性能检测与分析工具

《Android群英传：神兵利器》个人读书笔记，仅做学习记录之用

[TOC]

6.1 性能优化之前

6.2 Google 的技术指导

6.3 UI 性能分析

• UI 性能的目标：
  1、减少绘图的等待时间
  2、使帧率更加平稳、连贯

6.3.1 16ms 黄金准则

• Android 设备的屏幕刷新频率为 60 帧每秒，要使画面流畅就需要让每一帧的时间不超过 1/60fps=16.6ms 每帧。

6.3.2 Android 系统对 UI 的提升

• UI 性能的发展：
  1、软解时代：Android2.3，所有绘图由 CPU 完成，即通过软件运算画图
  2、硬解时代：Android2.3之后，Android 系统增加了 GPU，绘图开始由 GPU 进行渲染
  3、黄油时代：Android4.1之后，google 发布了 “Project Butter”——黄油计划。通过 VSYNC 垂直同步机制和多缓冲机制（three frame buffer）进一步提高绘制效率
  4、异步绘制时代：Android5.0 之后系统增加了 Render Thead，即使某一帧发生延迟也不会影响下一帧的绘制

6.3.3 布局核心准则

• 布局的绘制通常分为三步：measure、layout、draw
• 核心准则：尽量使布局的 view 树扁平，降低布局的层级
• 提高 View 的使用率也是优化的关键，可以通过 include 标签进行 View 的复用
• 通过 DrawableLeft、DrawableRight 方式来组合控件等
• 最重要的还是尽可能的减少 View 的数量

6.3.4 RelativeLayout VS LinearLayout

• RelativeLayout 可以使布局更加扁平，而 LinearLayout 需要嵌套使用，在布局深度上具有优势。
• RelativeLayout 在进程测量时，需要进行多次绘制，尤其是嵌套使用的时候，耗时更为严重。
• 两者需结合实际来分析，使用 LinearLayout，层级不能太深，使用 RelativeLayout，尽量避免嵌套。

6.3.5 HierarchyViewer

• 主要是用来查看布局层级，减少不必要冗余的 View，还可以发现 Overdraw(重复的绘制)
• 官方建议使用 Android Device Monitor 来代替这个工具

6.3.6 Merge 与 ViewStub

6.3.7 图形重绘 Overdraw

6.3.8 Tracer for OpenGL

6.3.9 GPU Profiler

6.3.10 Profile GPU Rendering

6.3.11 Framestats

6.3.12 Logcat

6.3.13 traces.txt

6.3.14 Android Studio GPU Monitor

• 监测当前运行页面的渲染，并实时显示出来

6.3.15 Systrace

• 系统级的性能检测工具，可以完成一些深层次的性能检测
• Systracede 的初始化的两种方式：In DDMS、In Command Line

6.3.16 CPU 区域

6.3.17 SufaceFlinger

6.3.18 应用区域

6.3.19 Alert

6.4 Traceview

• Android 平台下的数据采集工具，可以得到两种数据：单次执行最耗时的方法、执行次数最多的方法

6.4.1 In Source Code

Debug.startMethodTracing();
···代码···
Debug.stopMethodTracing();

• 数据会自动保存到 SDCard 目录下

6.4.2 In DDMS

6.4.3 Traceview 分析

6.4.4 图形列表

6.4.5 详细列表

6.5 应用启动时间计算

6.5.1 启动时间定义

• 一般认为 setContentView 中的 View 全部显示结束了，才算是应用启动完毕

6.5.2 ADB 计算启动时间

• 1、ThisTime：最后一个启动的 Activity 的启动耗时
  2、TotalTime：所有 Activity 的启动耗时
  3、WatiTime：ActivityManagerService 启动 App 的 Activity 时的总时间（包括当前 Activity 的 onPause() 和自己 Activity 的启动）
• 过程分解：
  1、上一个 Activity 的 onPause()
  2、系统调用 AMS 耗时
  3、第一个 Activity(也许是闪屏页)耗时
  4、第一个 Activity 的 onPause() 耗时
  5、第二个 Activity 的启动耗时
  ThisTime：5、TotalTime：3、4、5的总耗时、WatiTime：1、2、3、4、5的总耗时
• 使用脚本多次重复应用“启动——Kill——启动”，取平均值

6.5.3 使用相机分析

6.6 内存探究

• 开发者管理、优化内存的核心准则：
  1、在对象不需要的时候，确保对象能够被销毁
  2、如果对象没有被销毁，则该对象一定是作为可复用的对象，而不是存在多个。

6.6.1 内存区分

• 寄存器 Registers：用于存储指令、地址、数据
  栈 Stack：存放基本类型的数据、对象的引用和函数地址等，由系统控制
  堆 Heap：存放对象本身和数组，由开发者控制
  静态域 static field：存储静态变量
  常量池 constant pool：存储常量

堆/栈	GC 管理	存取速度
堆	由 GC 系统控制。变量生命周期结束后，由 GC 系统决定何时回收	慢
栈	由虚拟机控制。变量生命周期结束后，由虚拟机释放该变量占用的内存空间	快

• 常用内存类型：
  1、VSS-Virtual Set Size：虚拟耗用内存（包含共享库占用的内存）
  2、RSS-Resident Set Size：实际使用物理内存（包含共享库占用的内存）
  3、PSS-Porportional Set Size：实际使用物理内存（比例分配共享库占用的内存）
  4、USS-Unique Set Size：进程独自占用的物理内存（不包含共享库占用的内存）
• 一般来说内存占用大小：VSS ≥ RSS ≥ PSS ≥ USS

6.6.2 系统内存分析工具

6.6.3 获取内存信息

6.6.4 GC 系统

• GC 的同步与非同步：指 Android 2.3 之前的版本，GC 是会打断被 GC 的线程，遍历 Heap，而 Android 2.3 之后的版本，GC 与被 GC 的线程可以同时工作而互不影响。
• Android5.0 之后，系统第二次优化了 GC，加快了清理速度、减少了打断线程的次数。同时除了清理垃圾之外，还可以为大内存对象分配特殊的地址，方便内存碎片的整理，提高了内存使用率，同时也避免了 OOM

6.6.5 ActivityManager.MemoryInfo

• 用于封装系统级别的内存数据，包含：
  1、totalMem：系统可用总内存
  2、availMem：系统当前剩余内存
  3、lowMemory：是否处于低内存状态
  4、threshold：内存阈值

6.6.6 Dubug.MemoryInfo

• 获取单个 App 进程的内存使用情况

6.6.7 Runtime

6.6.8 获取更多内存

6.8 onLowMemory

• 是系统低内存管理系统（LMK）发出的系统警告

6.8.1 ComponentCallback

6.8.2 onTimeMemory

6.9 内存泄漏检测

• 所谓的内存泄漏，实际上是指本该被回收的内存由于某种原因，绕开了GC的回收算法，从而导致该内存被无效数据霸占，使得内存总量变小

6.10 Logcat

• 实际上是分析系统、App 性能和运行情况的重要工具

6.11 Dump Heap

6.12 Allocation Tracker

6.12.1 In Android Studio

6.12.2 In DDMS

6.13 Android Studio Memory Monitor

6.14 内存泄漏分析

• 在 Android 中并不存在所谓的内存泄漏，这里的内存泄漏是指内存没有在恰当的时候释放掉。

6.15 Memory Analysis Tool(MAT)

• 检测内存泄漏的利器。原先是 eclipse 中的一个插件，现在则是当做一个独立运行的工具，可直接下载

6.15.1 准备Dump Heap文件

6.15.2 分析

6.16 LeakCanary

• Square 的杰作

6.16.1 引用LeakCanary

    debugCompile(name: 'leakcanary-android-1.3', ext: 'aar')
    releaseCompile(name: 'leakcanary-android-no-op-1.3', ext: 'aar')

        一个 debug 一个 release，由于强大的 Gradle ,使得 LeakCanary 可以在 debug 模式中正常工作。而在 release 版本中完全不开启检测功能，同时整个切换过程不需要修改一行代码。

6.16.2 初始化LeakCanary

• 在应用的 application 的 onCreate() 中

    @Override
    public void onCreate()
    {
      super.onCreate();
        LeakCanary.install(this);
    }

6.16.3 检测

• 在 launcher 中会生成一个图标入口——Leaks，点击进入即可看到对应时间点的 Leaks 信息。

6.17 CPU Performance

• 优化 CPU 有两个直接的提升：1、优化耗电；2、提升 App 的使用体验，特别是动画效果、视屏编解码等

6.18 Top

6.18.1 总览

6.18.2 详细

6.19 Show CPU Usage

6.20 Android Studio CPU Monitor

6.21 Method Tracing

6.22 BatteryPerformance

6.22.1 电量消耗计算

6.22.2 耗电元凶

• 1、Wakelocks——Android 中的耗电大户，一定要保证在何时的时机调用，其他时间必须严格禁止
  2、AlarmManager——虽由系统托管，但过多的 Alarm 会造成系统频繁唤醒，从而造成耗电
  3、轮询——在有些程序中，为了实现某些监听，经常会在后台执行轮询操作，它会让 CPU 无法正常进入休眠而持续的保持着高耗能
  4、频繁的网络请求——一个 App 应该在何时的时间发起网络请求，同时使用缓存等方式，尽量减少网络的消耗
  5、长时间的 CPU 占用——CPU 计算会消耗非常多的电量。如果一个 App 的算法缺陷、设计缺陷，导致其 CPU 占用率一直维持着比较高的水平，那么一定会非常耗电

6.22.3 电量分析

• Battery Historian

6.23 综合测试工具

• 网易 Emmagee——主要用于监控单个App的CPU，内存，流量，启动耗时，电量，电流等性能状态的变化
• 腾讯 GT
• Google AnotherMonitor

6.24 Android Device Monitor

6.24.1 Threads

6.24.2 System Information

6.25 高通性能工具

6.25.1 Trepn Profiler

6.25.2 App Tune-up Kit

6.26 云测平台

• 阿里：阿里云测
• 腾讯：腾讯优测
• Testin
• 上述测试平台大体功能相同：
  1、兼容性测试：通过大量真机覆盖大部分机型
  2、压力测试：通过脚本实现压力测试
  3、缺陷分析：通过代码静态扫描和测试中发生的 ANR、Crash 等提供应用的缺陷分析、
  4、性能测试：在测试中监控应用性能等数据
  5、远程真机租用：用户可以远程访问 DeviceLab 中的真机，并通过远程控制的方式进行使用

这章节主要介绍 App 性能检测相关的内容，主要是一些工具的使用。整理的很是完善，推荐阅读