Android 开发之 App 启动时间统计

Bertha 。 2022-07-12 08:56 258阅读 0赞

作为 Android 开发者，想必多多少少要接触启动速度优化相关的事情，当用户越来越多，产品的功能也随着迭代越来越多，App 逐渐变得臃肿是一件很常见的现象，甚至可以说是不可避免的现象，随之而来的工作就是优化 App 性能，其中最主要的一项就是启动速度优化。但本文的主角并不是启动速度优化，而是启动时间统计。转载请注明出处：[单刀土豆][Link 1]

## 一 启动类型 ##

工欲善其事，必先利其器。想要优化 App 的启动速度，必须有准确衡量启动时间的方法，否则优化完之后效果怎样，自己都不知道，说出去别人也不信服不是。在做 App 启动时间统计之前，当然必须弄明白有哪些启动类型，每种启动类型的特点。通常来说，在安卓中应用的启动方式分为以下几种：

1.  冷启动：当启动应用时，后台没有该应用的进程，这时系统会重新创建一个新的进程分配给该应用，这个启动方式就是冷启动。冷启动因为系统会重新创建一个新的进程分配给它，所以会先创建和初始化 `Application` 类，再创建和初始化 `MainActivity`类，最后显示在界面上。
2.  热启动：当启动应用时，后台已有该应用的进程（例：按back键、home键，应用虽然会退出，但是该应用的进程是依然会保留在后台，可进入任务列表查看），所以在已有进程的情况下，这种启动会从已有的进程中来启动应用，这个方式叫热启动。热启动因为会从已有的进程中来启动，所以热启动就不会走 `Application` 这步了，而是直接走 `MainActivity`，所以热启动的过程不必创建和初始化 `Application`，因为一个应用从新进程的创建到进程的销毁，`Application` 只会初始化一次。
3.  首次启动：首次启动严格来说也是冷启动，之所以把首次启动单独列出来，一般来说，首次启动时间会比非首次启动要久，首次启动会做一些系统初始化工作，如缓存目录的生产，数据库的建立，SharedPreference的初始化，如果存在多 dex 和插件的情况下，首次启动会有一些特殊需要处理的逻辑，而且对启动速度有很大的影响，所以首次启动的速度非常重要，毕竟影响用户对 App 的第一映像。

## 二 本地启动时间的统计方式 ##

如果是本地调试的话，统计启动时间还是很简单的，通过命令行方式即可：

adb shell am start -w packagename/activity

输出的结果类似于：

$ adb shell am start -W com.speed.test/com.speed.test.HomeActivity
    Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] cmp=com.speed.test/.HomeActivity }
    Status: ok
    Activity: com.speed.test/.HomeActivity
    ThisTime: 496
    TotalTime: 496
    WaitTime: 503
    Complete

*  `WaitTime` 返回从 `startActivity` 到应用第一帧完全显示这段时间. 就是总的耗时，包括前一个应用 `Activity` pause 的时间和新应用启动的时间；
 *  `ThisTime` 表示一连串启动 `Activity` 的最后一个 `Activity` 的启动耗时；
 *  `TotalTime` 表示新应用启动的耗时，包括新进程的启动和 `Activity` 的启动，但不包括前一个应用`Activity` pause的耗时。

开发者一般只要关心 `TotalTime` 即可，这个时间才是自己应用真正启动的耗时。

## 三 线上启动时间的统计方式 ##

当 App 发到线上之后，想要统计 App 在用户手机上的启动速度，就不能通过命令行的方式进行统计了，基本上都是通过打 `Log` 的方式将启动时间发送上来。那么在什么位置加启动时间统计的 `Log` 就尤为重要，`Log` 添加的位置直接决定启动时间统计的是否准确，同样也会影响启动速度优化效果的判断。要想找到合适准确的位置记录启动时间的 `Log`，就需要了解应用的启动流程，和各个生命周期函数的调用顺序。下面来分析下到底在什么位置打 Log 记录启动时间比较合适。

### 应用的主要启动流程 ###

关于 App 启动流程的文章很多，文章底部有一些启动流程相关的参考文章，这里只列出大致流程如下：

1.  通过 Launcher 启动应用时，点击应用图标后，Launcher 调用 `startActivity` 启动应用。
2.  Launcher Activity 最终调用 `Instrumentation` 的 `execStartActivity` 来启动应用。
3.  `Instrumentation` 调用 `ActivityManagerProxy` (`ActivityManagerService` 在应用进程的一个代理对象) 对象的 `startActivity` 方法启动 `Activity`。
4.  到目前为止所有过程都在 Launcher 进程里面执行，接下来 `ActivityManagerProxy` 对象跨进程调用 `ActivityManagerService` (运行在 `system_server` 进程)的 `startActivity`方法启动应用。
5.  `ActivityManagerService` 的 `startActivity` 方法经过一系列调用，最后调用`zygoteSendArgsAndGetResult` 通过 `socket` 发送给 `zygote` 进程，`zygote` 进程会孵化出新的应用进程。
6.  `zygote` 进程孵化出新的应用进程后，会执行 `ActivityThread` 类的 `main` 方法。在该方法里会先准备好 `Looper` 和消息队列，然后调用 `attach` 方法将应用进程绑定到 `ActivityManagerService`，然后进入 `loop` 循环，不断地读取消息队列里的消息，并分发消息。
7.  `ActivityManagerService` 保存应用进程的一个代理对象，然后 `ActivityManagerService` 通过代理对象通知应用进程创建入口 `Activity` 的实例，并执行它的生命周期函数。

总结过程就是：用户在 `Launcher` 程序里点击应用图标时，会通知 `ActivityManagerService` 启动应用的入口 `Activity`， `ActivityManagerService` 发现这个应用还未启动，则会通知 `Zygote` 进程孵化出应用进程，然后在这个应用进程里执行 `ActivityThread` 的 `main` 方法。应用进程接下来通知 `ActivityManagerService` 应用进程已启动，`ActivityManagerService` 保存应用进程的一个代理对象，这样 `ActivityManagerService` 可以通过这个代理对象控制应用进程，然后 `ActivityManagerService` 通知应用进程创建入口 `Activity` 的实例，并执行它的生命周期函数。

### 生命周期函数执行流程 ###

上面的启动流程是 Android 提供的机制，作为开发者我们需要清楚或者至少了解其中的过程和原理，但我们并不能在这过程中做什么文章，我们能做的恰恰是从上述过程中最后一步开始，即 `ActivityManagerService` 通过代理对象通知应用进程创建入口 `Activity`的实例，并执行它的生命周期函数开始，我们的启动时间统计以及启动速度优化也是从这里开始。下面是 Main Activity 的启动流程：

-> Application 构造函数 -> Application.attachBaseContext() -> Application.onCreate() -> Activity 构造函数 -> Activity.setTheme() -> Activity.onCreate() -> Activity.onStart -> Activity.onResume -> Activity.onAttachedToWindow -> Activity.onWindowFocusChanged

如果打 Log 记录 App 的启动时间，那么至少要记录两个点，一个起始时间点，一个结束时间点。

### 起始时间点 ###

起始时间点比较容易记录：如果记录冷启动启动时间一般可以在 `Application.attachBaseContext()` 开始的位置记录起始时间点，因为在这之前 `Context`还没有初始化，一般也干不了什么事情，当然这个是要视具体情况来定，其实只要保证在 App 的具体业务逻辑开始执行之前记录起始时间点即可。如果记录热启动启动时间点可以在 `Activity.onRestart()` 中记录起始时间点。

### 结束时间点 ###

结束时间点理论上要选在 App 显示出第一屏界面的时候，但是在什么位置 App 显示出第一屏界面呢？网上很多文章说在 `Activity` 的 `onResume` 方法执行完成之后，Activity 就对用户可见了，实际上并不是，一个 `Activity` 走完`onCreate` `onStart` `onResume` 这几个生命周期之后，只是完成了应用自身的一些配置,比如 `Activity` 主题设置 `window` 属性的设置 `View` 树的建立，但是其实后面还需要各个 `View` 执行 `measure` `layout` `draw`等。所以在 `OnResume` 中记录结束时间点的 Log 并不准确，大家可以注意一下上面流程中最后一个函数 `Activity.onWindowFocusChanged`，下面是它的注释：

/** *Called when the current {@link Window} of the activity gains or loses * focus. This is the best indicator of whether this activity is visible * to the user. The default implementation clears the key tracking * state, so should always be called. ... */

通过注释我们可以看到，这个函数是判断 `activity` 是否可见的最佳位置，所以我们可以在 `Activity.onWindowFocusChanged` 记录应用启动的结束时间点，不过需要注意的是该函数，在 `Activity` 焦点发生变化时就会触发，所以要做好判断，去掉不需要的情况。

## 总结 ##

花了很多篇幅介绍启动时间统计，我觉得还是有必要的，还是那句话：工欲善其事，必先利其器，准备工作做的充分，做事自然有理有据。

参考：  
[https://www.zhihu.com/question/35487841][https_www.zhihu.com_question_35487841]  
[http://blog.adisonhyh.com/blog/2015/03/27/androidxiang-mu-xing-neng-you-hua-zhi-qi-dong-shi-jian/][http_blog.adisonhyh.com_blog_2015_03_27_androidxiang-mu-xing-neng-you-hua-zhi-qi-dong-shi-jian]  
[http://www.woaitqs.cc/android/2016/06/21/activity-service.html][http_www.woaitqs.cc_android_2016_06_21_activity-service.html]  
[http://blog.csdn.net/zhaokaiqiang1992/article/details/49428287][http_blog.csdn.net_zhaokaiqiang1992_article_details_49428287]  
[http://www.cloudchou.com/android/post-805.html][http_www.cloudchou.com_android_post-805.html]  
[http://www.jianshu.com/p/72059201b10a][http_www.jianshu.com_p_72059201b10a]

[Link 1]: http://www.jianshu.com/users/c188a9c836b3/latest_articles
[https_www.zhihu.com_question_35487841]: https://www.zhihu.com/question/35487841
[http_blog.adisonhyh.com_blog_2015_03_27_androidxiang-mu-xing-neng-you-hua-zhi-qi-dong-shi-jian]: http://blog.adisonhyh.com/blog/2015/03/27/androidxiang-mu-xing-neng-you-hua-zhi-qi-dong-shi-jian/
[http_www.woaitqs.cc_android_2016_06_21_activity-service.html]: http://www.woaitqs.cc/android/2016/06/21/activity-service.html
[http_blog.csdn.net_zhaokaiqiang1992_article_details_49428287]: http://blog.csdn.net/zhaokaiqiang1992/article/details/49428287
[http_www.cloudchou.com_android_post-805.html]: http://www.cloudchou.com/android/post-805.html
[http_www.jianshu.com_p_72059201b10a]: http://www.jianshu.com/p/72059201b10a