Android应用性能剖析全攻略

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-08-17 14:12 288阅读 0赞

性能是软件质量的一个重要方面，好的软件必须要在性能上达到一定的标准。对于Android应用程序来讲，更是如此，移动互联网的红海竞争，如果应用的性能差，肯定会缺少竞争力的，这里就来聊一聊应用开发中如何提升性能，以及在开发过程中如何处理性能问题。

[![tcup.jpg][]][tcup.jpg 1]

## 性能的定义 ##

对于Android应用程序来讲分为三个方面，一方面是软件整体表现上的性能，也就是能多快给用户想要的结果，比如新闻阅读类应用，这个性能就是当用户点一条新闻时，多快能把新闻内容展示给用户，这个通常取决于业务逻辑，网络，以及后台服务器的性能。

另外一方面就是UI性能，也就是所谓的流畅度，这个在移动应用上面有着更严重的影响，因为触摸和手势的原因，如果应用程序不流畅，会严重影响体验，相比如PC桌面软件会更严重。这个是我们通常所谓的性能，大多数情况下，以及网络上绝大多数文章都是针对于此。对于安卓应用来说要想达到流畅，或者说做动画时，列表滑动时不卡顿，那么帧率（FPS Frame per Second）要达到60这个也是我们在做性能优化时的一个衡量的标杆。

还有一方面就是更少的资源占用，包括内存，CPU，电池，磁盘，网络流量，服务器资源等等。这个也很重要，特别是内存，CPU和电池，前二个对于所有软件来说都是衡量性能的一个重要指标，电池则是移动应用特有的，特别是智能手机上面。

总之，性能是一个很大很大的话题，也是一个无止境的任务，适可而止，见好就收。虽我们都有着一颗工程师的心，都想把东西做到极致，但试问天下，又有谁真的能把所有的东西都做到最优呢？具体把性能做到什么程度，要看需要强烈与否。比如一个应用在生命初期，可能没有人关注性能。但假如已到百万，千万级别的时候，才考虑性能也是作死的节奏。即使是超级App，性能优化也要适可而止，

## 如何提升UI流畅度 ##

### 造成UI不流畅的原因 ###

要想让UI流畅，首先要了解一下造成不流畅的原因都有哪些：

*  主线程做了费时操作，或者本不该在主线程中做的轻微逻辑，这不但会严重影响帧率，甚至还会触发ANR(Application Not Responding)
 *  布局过于复杂或者View层次太多
    
    这个情况也是经常出现。无论是页面确实复杂，或者为了实现某些特殊的视觉效果（比如边框或者3D效果），结果就是一个非常复杂，层次深，View个数多的布局，最终结果就是渲染性能差。特别是对于列表的Cell，影响更加严重，都会造成滑动时的卡顿。
 *  局部更新造成了整体布局的重绘
    
    这里指的是，一个View层次中的某一个View需要刷新，但是却会触发整体页面的刷新，从而造成浪费。
 *  整体布局的重绘被触发了多次
    
    这通常出现在需要动画的场景，比如以改变View的布局（大小）的方式来实现动画，或者频繁的改变View的层次，比如频繁的addView和removeView。这都会不断的触发measure/onMeasure，layout/onLayout和View的重绘。
 *  敏感方法里面做了太多不相干的事情
    
    通常是View的一些关键的方法中onDraw, onMeasure, onLayout，特别是onDraw里面只应该做绘制相关的，连创建对象这种级别的事情都最好别做。当然，这个出现的情况比较少，毕竟需要直接自定义一个原始View的情况并不多见。
 *  频繁的GC发生
    
    无论是在主线程，还是worker线程，如果频繁的大量的创建对象，就会触发频繁的GC，GC会对所有的线程产生影响，对UI线程也是有影响。

90%的情况前四种情况是主因，把前四种情况解决了就无大碍了。而前四个中，前二个又是重灾区，通常情况处理了前二个就能解决不流畅的问题。

知道了原因，就可以对症下药了：

### 设计和编码时要考虑性能 ###

性能是设计和编码时必须要考虑的一个因素，跟程序的正确性，robustness和可维护性同样重要。而不是应用已经上线了很久后才开始考虑性能问题。但是我们活在现实生活中，实际的情况往往都是当应用已经上线了并且稳定了之后才开始做，而且情况往往都是代码都还不是你写的。设计和编码时不考虑性能的原因一般有：

*  开发人员水平不足，意识不到性能问题，或者不知道如何写出高性能的代码
 *  需求太多，或者需求经常变动，没时间考虑别的

总之，无论如何，在设计和编码时不考虑性能是很令人烦恼的事情，但亡羊补牢，虽有些无奈但还是有益的。

### 简单设计做更少的事情 ###

这似乎是废话，少做事情，或者不做事情效率自然高，性能肯定能上去。页面布局尽可能简单，功能尽可能简单，能做一遍的事情不要做二遍，没必要的准备工作不做，等等。但是现实情况往往是应用越做越复杂，越做越功能越多，页面越来越复杂，这是多种元素决定的，或许是竞争的需要，或者是产品这么定义的，或者是老板就喜欢这样。

但无论怎么样，对于开发人员来讲，当实现功能时要本着简单的原则，这说来容易，但是当代码出来时却千差万别，明明很简单的逻辑，有人却能代码写的巨复杂，一坨一坨的。虽然可能说你看得懂他的设计图，看得懂他的流程图看得懂他的类图等等，但是你却不一定看得他的懂代码。

这里扯一点题外话，写代码绝对是衡量一个程序员的重要指标，虽然不能做为全部，但是至少应该占50%。所以如果面试时看不到应聘者近一二个月的代码，或者不让其当场写代码的话，面试可以认定是失败的。尽管他可能是BAT出身，尽管他可能做过（维护）过顶级App，但是很可能他写出的代码都跟翔一样，一坨一坨的，完全看不懂写的是啥玩意儿。孤认为，面试时最好花一天或者一个下午时间，让应聘者在近似真实的环境中写代码，或者是一个小功能，或者是一个小项目，或是修改一个bug，最好还是坐在他旁边，与其一起工作，就好像平日里你跟同事一起工作一样，这非常有效果，也很能看出一个人的水平，而且你聘他来后也是要这样子工作的。光在那里Bla bla的问答，连他说的是真是假都难以分辨，而且世上事永远都是说起来容易做起来难，我们都见过很多人Blabla就会说，就会吹，不会做事情，或者干起事情跟小孩子一样，也有很多人实干型的，会做事，能把事情做好，但就是说不出，或者非常不愿意在别人面前blabla。然并卵。。。。蛋扯远了

### 远离主线程（UI线程） ###

这似乎才是正题。

对于应用程序来说主线程是很重要的，因为主线程通常的作用是用于刷新用户界面（UI），与用户进行交互，是与用户接触最近的，因此也通常被称作UI线程。Android和iOS都是如此。想像一下，应用要想达到60FPS，也就是说一帧的绘制要在16ms内完成，你的布局又那么的复杂，一层套一层，每个View都要一遍遍的measure, layout, draw，就知道主线程有多么忙碌了，还能忍心再做其他事情吗？

那么，让应用流畅就变得很简单，在主线程中做最少的事情，但不能更少，它只做二件事情：

*  UI([View][])相关的事情
    
    这个是平台框架的限制，必须遵守。
 *  必须在主线程中做的事情
    
    比如启动其他线程，必要的初始化等等。比如像AsyncTask是一定要在主线程中初始化的，否则会有Crash，具体可以看[这篇文章][Link 1]的分析。

其他，所有事情，都应该放到其他线程中去。如果在设计和编码的时候能考虑到这二点，那么你的应用流畅至少不会卡。使用其他线程异步操作时一定要注意生命周期和上下文，也即当执行任务时生命周期是否还是活动的，或者所依赖的上下文是否已经变化了，不在了。

### 布局的优化 ###

#### 减少View的层次和数目，减化复杂布局 ####

View的层次越少，数目越少，肯定渲染越快，这个常见的技巧有：

*  删除没有用的View
 *  除去无必要的嵌套，比如当内部仅有一个View时，外面就没有必要再加一个ViewGroup了
 *  多使用[RelativeLayout][]。它能够随意的排版View，三维上的方位都可以搞定，所以对象像列表的Cell之类的，一个RelativeLayout基本上就可以搞定。
 *  [用TextView的drawable属性来组合图片+文字][TextView_drawable]
 *  用merge来减少层次
 *  对于某些情况才用到的View，就使用[ViewStub][]，然后在需要显示的时候再inflate。也就是所谓的延时和按需渲染
 *  尽量不要用背景图片，特别整个Activity大小的背景，费内存，占资源
 *  尽可能用矢量图形，比如颜色，drawable，shape，icon font等等

减少View的层次和数目能显著提高帧率。曾经有一个列表，列表不复杂，左边一个TextView，右边有三个也是TextView，但是在添加的时候在外面又包了一层TextView，布局就变成了：

虽然可能这不起眼的多加了一个LinearLayout，但是别忘记了，这是在List中，一屏会显示10多行，每一行多3个View，加起来就是30多个View啊！一次多绘制30多个View是什么概念？

对于布局的优化可以多看看lint的输出Warning，它对于无用的View，没必要的嵌套，以及优化建议都能准确的给出提示。

#### 当局部更新时不要触发整体重绘 ####

比如一个坨复杂布局中，仅需要更新一个图标时，就直接更新它所属的ImageView就好；再如，有CheckBox选中状态的列表，点击时，就只更新具体的列表的具体的CheckBox就可以了，而不是改变数据，然后notifyDataSetChanged。

这里需要，首先，不要故意的去触发整体刷新（除非非常的有必要，比如多个View都需要刷新数据时）；另外，就是要小心防止触发整体刷新的坑，因为某些原因，即使小心的更新局部也会造成整体的刷新。

#### 避免频繁的触发整体的重绘 ####

千万不要直接改变View的大小的方式来做动画，或者在做动画的同时改变View的布局，更不要添加或者移除View，这都会直接触发整体的重绘。

#### 避免在onDraw的时候做额外的事情 ####

如果是自定义的View就要注意这个事情，在onDraw的时候不要去new对象或者做其他不相干的事情，即使这些操作在UI线程中作也毫不费时的。

#### 列表类的优化 ####

对于列表（List和Grid）优化除了上面提到的，还要注意使用组件传回来的convertView以及ViewHolder。convertView可以复用View对象，避免inflate过多的View。ViewHolder模式主要是减少findViewById的调用。

#### 把界面设计的尽可能简单 ####

大道至简，简约是最优秀的用户体验，没有之一，所以产品汪们，不要把页面搞的太复杂，会导致不好用：用户不会用，和渲染性能差。

#### 写布局时要考虑到渲染性能 ####

这是非常重要的，再牛B的方法和技巧，如果你不鸟，或者不用都木有卵用，如果你心系性能，必然会有所思，有所为，然后渲染性能就所升。

### 及时反馈给用户 ###

这实际上不是真正的流畅，而是给用户感觉流畅，避免用户认为应用假死。比如当做一些费时操作的时候，是放在了工作线程中，但是主线程也却没事情做，应用流畅不卡顿，但在用户看来却是无意义的，这时可以用一些动画，进度等等及时反馈给用户程序当前的状态。

另外，当做费时操作的时候也要及时终止并反馈，程序可能会有异常情况或者错误情况，都是需要处理的，比如从网络加载数据，可能会有无网络，或者网络异常，或者服务器返回异常，那么要尽早失败。比如是不是可以在任务启动前先判断网络状态，而不是照常发请求，网络返回异常了，那么正常情况时的结果处理就不要做了，等等。

说到这里，不得不讲一下代码的编写原则：先检查异常情况，尽早退出，而不是层层if，举个例子：

<table style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-size: 18.4px; vertical-align: baseline; border-collapse: collapse; border-spacing: 0px;"> 
 <tbody style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-size: 18.4px; vertical-align: baseline;"> 
 <tr style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-size: 18.4px; vertical-align: baseline;"> 
 <td style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-size: 18.4px; vertical-align: middle;"><pre style="margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; border-top-style: none; border-bottom-style: none; border-left-style: none; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: 1.45em; font-family: Menlo, Monaco, 'Andale Mono', 'lucida console', 'Courier New', monospace; font-size: 13px; vertical-align: baseline; box-shadow: none; border-radius: 0px; color: rgb(147, 161, 161); overflow: auto; text-align: right; text-shadow: rgb(2, 16, 20) 0px -1px; padding: 0.8em !important; border-right-width: 1px !important; border-right-style: solid !important; border-right-color: rgb(0, 35, 44) !important; background-image: url(http://toughcoder.net/images/noise.png?1415803633) !important; background-attachment: initial !important; background-color: rgb(7, 54, 66) !important; background-size: initial !important; background-origin: initial !important; background-clip: initial !important; background-position: 0% 0%; background-repeat: initial !important;"><span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">1
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">2
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">3
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">4
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">5
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">6
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">7
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">8
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">9
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">10
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">11
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">12
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">13
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">14
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">15
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">16
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">17
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">18
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">19
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">20
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">21
<span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; color: rgb(88, 110, 117) !important;">22
</pre></td> 
 <td style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; font-size: 18.4px; vertical-align: middle; width: 749px;"><pre style="margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; padding: 0px; border: none; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: 1.45em; font-family: Menlo, Monaco, 'Andale Mono', 'lucida console', 'Courier New', monospace; font-size: 13px; vertical-align: baseline; box-shadow: none; border-radius: 0px; color: rgb(147, 161, 161); overflow: auto; background: none;"><code style="margin: 0px; padding: 0.8em; border: 0px; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-weight: inherit; font-stretch: inherit; line-height: 1.45em; vertical-align: baseline; overflow-y: hidden; display: block; overflow-x: auto; font-family: Menlo, Monaco, 'Andale Mono', 'lucida console', 'Courier New', monospace !important; background: rgb(0, 0, 0);">Data <span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; font-weight: bold !important; color: rgb(38, 139, 210) !important;">fetchNewsDetail(String url) { if (url is invalid) { return empty; } if (no networks) { return empty; } if (some other bad conditions) { return empty; } send requset; if (response code not 200) { return; } if (no response) { return; } if (parse response failed) { return; } return parse data; } </code></pre></td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

而不是这样：

## 流畅度剖析工具 ##

### 流畅度定性体验 ###

那么如何测试或者衡量我们应用是否流畅呢？ 首先就是自己体验，快速滑动，看看是否能感觉到卡顿，或者页面闪烁。

![gpu-options.png][]

### 借助开发者工具来感受 ###

开发者工具有很多选项可以帮助开发者来测量，比如调试过度绘制，显示GPU更新等。通过这些可以看出不必要的UI刷新。

比如开发者选项里有一个”硬件加速渲染“，里面有一个“调试GPU过度绘制”，这个会在屏幕上以颜色来区分overdraw（过度绘制，也就是进行了不必要的绘制）的严重重度：

*  蓝色 1 倍overdraw
 *  绿色 2 倍overdraw
 *  红色 3 倍overdraw
 *  紫色 4 倍overdraw

总之，颜色越深，证明做了过多的不必要的绘制(overdraw).什么又叫过度绘制呢(overdraw)比如一个列表，如果每个Item都有背景色，那么List本身实际上是不需要背景色的，比如子View占满了父View，那么父View不用画背景，等等。对于不可见的元素，就不要运行绘制，这是减少overdraw的方法。

![gpu-monitor.png][]

在开发者选项面有一个是“监控”，里面有几个：

*  启用严格模式
 *  显示CPU使用情况
 *  GPU呈现模式分析
 *  启用OpenGL跟踪

特别是第3个“GPU使用情况”，它是系统在GPU渲染时加入一些分析，以呈现UI渲染的性能，它有三个选项：

*  关闭
 *  在屏幕上显示为条形
 *  在adb shell dumpsys gfxinfo中

其实，它的数据是一样的，只不过一个是在命令行把raw data输出，一个是在手机屏幕以图表方式展示。后面会详细介绍这个。

### adb shell dumpsys gfxinfo ###

这个能收集GPU渲染时的一些数据，从而反映应用UI渲染的性能信息。

从这个命令的输出能看出二个信息一个帧的数量，另一个就是每一帧绘制的情况。 应用比较卡，表现出来就是丢帧，也就是有些帧太慢了，赶不上火车了，不得不丢掉，从而页面会卡顿。正常来讲，即使是简单的布局，用这个命令抓也至少能抓到20+帧的数据，如果少了，或者很少，只有几帧，就就证明你在主线程中干了太多其他的事情，也就是说主线程被block了。这时就要好好看看源码，主线程中都干了啥，哪里可能会耗时，把非UI操作都放到工作线程中去。

![gfxinfo.png][]

对于每一帧的数据，体现着绘制这一帧所花的时间：

*  Draw是创建列表所需要的时间，表示运行绘图方法用了多长时间，比如View.onDraw()所花的时间；
 *  Prepare在5.0版本加入了这一列数据的显示
 *  Process是Android 2D引擎渲染显示列表(DisplayList)所需要的时间。页面上的View越多，层次越深，就会有越多的绘制命令需要执行，这个值会越大。
 *  Execute是把一帧数据送到屏幕上排版显示的时间，这个值通常会比较小，且在应用层无法直接控制，换句话说，这个时间是无法优化的。

为了流畅，每一帧的绘制时间应该少于16ms，因为应用要想流畅要达到60FPS，算下来就是一帧不能超过16ms，但这个并不是死规定，不是说某一帧超过，应用就会卡，就会慢，而是说几十帧的平均值或者90%的帧应该在16ms以内。

这个方法是针对每个ViewRootImpl的统计数据。ViewRootImpl对象就是一个View的根元素，通常情况下一个Activity仅有一个ViewRootImpl对象。需要注意的是Dialog也会有一个ViewRootImpl，所以当有Dialog时，你会看到二个ViewRootImpl的统计数据。

还有需要注意的是，如果使用了SurfaceView（比如GLSurfaceView)，因为它不是使用常规View的渲染方法来渲染的，它有自己的线程和渲染方式，所以这个方法是抓不到SurfaceView的渲染性能的。

![gpu-onscreen.png][]

在屏幕显示，则会在屏幕上面以柱状图的方式实时显示UI每一帧渲染的性能，可以看到一条绿色的线，这个就是16ms。柱状图中几种颜色所代码的意义分别是

### traceview ###

这是一个十分强大的功能，能得到某一时间段内，进程内的时序执行情况，具体到能体现出所有线程的所有方法执行所花的CPU时间和实际时间，并且还能看出包含子调用和不包含的情况。

#### 启用方法 ####

在Android Studio中点击Android Device Monitor或者直接运行monitor (位于SDK/tools/），选择某一进程，然后点击，开始录制，再点击结束，就会出现。

![device-monitor.png][]

![traceview-start.png][]

![traceview-stop.png][]

#### 如何分析 ####

颜色越深代码花的时间越多。

![traceview.png][]

主要指标有：

*  CPU time 某个方法占用的CPU时间
 *  Real time 某个方法运行的真实时间
 *  CPU time/call - 某方法CPU时间与调用次数比

还有二个前缀：

*  Incl - 这是Inclusive简写，意思就是包含方法里面的子调用
 *  Excl - 这个是Exclusive的简写，意思方法本身，不包含子调用

通过这个可以分析出哪些方法比较耗时。

### systrace ###

[systrace][]可以查看出进程的执行情况，不单单是你的应用进程，也能看到系统进程的执行情况，能够以时间线的形式来展示进程中各线程的执行情况。

#### 如何使用 ####

根据系统版本的不同使用方法略有不同：

*  Android 4.3及以上系统
    
    1.  确保打开了ADB调试模式
    2.  执行以下命令
    
        $ cd android-sdk/platform-tools/systrace
        $ python systrace.py --time=10 -o mynewtrace.html sched gfx view wm
    
    输出的mynewtrace.html文件就是带有trace的结果，用浏览器打开查看即可。
 *  Android 4.2及以下系统
    
    1.  打开ADB调试模式
    2.  开发者选项中->监控->启用跟踪中选择想要查看的类型
    3.  执行命令
    
        $ python systrace.py --cpu-freq --cpu-load --time=10 -o mytracefile.html

更多的systrace命令的使用方法可以参考[官方文档][systrace]。

#### 如何分析结果 ####

systrace命令得到的结果是一个HTML文件，用浏览器打开即可.

基本操作：w 放大；s 缩小; a 向左移动；s 向右移动

从中可以看出帧绘制的信息，通常每一帧应该小于16.6ms，为绿色。对于有问题的，比如delay或者绘制时间长的，会以黄色和红色标注出来，并且在顶部会有Alert。点击帧F和Alert可以看到具体的详细信息，以及系统自动分析出来的可能的原因。

### hierarchyview ###

这个工具很明显就是用来调试布局的，它能以可视化的方式展示View的层次结构，顺带显示每一层View的渲染速度。运行方法是找到SDK/tools/运行hierarchyviewer.

注意：默认情况下只有调试的ROM（build with eng)才能抓到View的层次信息（否则，应用的页面就很容易被破解了），对于可控制源码的可以用[开源库][Link 2]来解决这个问题。

### 代码层次剖析打点 ###

这个要对代码熟悉后可以进行，对于怀疑执行较慢的代码加上时间打点（System.currentTimeMillis())来确定其执行所花的时间。也就是说在编码的时候要有意识，对于持有怀疑态度的方法，要时不时的打时间点，以看其是否能放在主线程中。

### 打开StrictMode ###

这是一个开发者工具，能够帮助开发者检测到不经意间做的一些违反平台开发原则的事情，比如在主线程中做了IO操作或者主线程中操作网络等等。时至今日它能检测的远不止这些，还能检测主线程中的比较慢的方法调用，还有检测Dialog的泄露(Dialog未关闭，Activity就退出了），Activity的泄露以及未正确关闭的对象(Cursor, Binder)等。总之，它能帮助你减少因为代码写法不规范而造成的问题。详细的如何使用可以[参考文档][Link 3]。

## 如何提升程序性能 ##

这个比较难，比如读取大文件必然耗时，从服务器上取数据肯定慢（比从本地读），但是聪明的人类还是有方法做的更好的：

#### 把业务逻辑弄简单点 ####

这个就不废话了，代码搬运工们没有太多的话语权。但是对于能控制的部分要做好，比如尽早失败，不重复等等。

#### 多用缓存 ####

缓存绝对是计算机技术一个非常重要的东西，发明这东西的人肯定是个天才。缓存无处不在，缓存的目的就是提高性能，加快访问速度，衡量缓存好坏就看命中率。CPU有三层缓存来提升运算性能。软件中缓存也是提升性能的一个非常重要的手段。

比如对于不太常变化的数据，从网络成功获取后就要缓存在本地；再如，对于经常访问的本地数据也要在内存中有缓存；用到的图片比较多的应用，要做内存和本地二级缓存，以减少图片的加载时间（比如[UIL][]的做法）；

常见的缓存工具有内存级的[LruCache][]以及磁盘级的[DiskLruCache][]，教程可以参考[这里][Link 4]。

#### 延迟加载和按需加载 ####

这个就容易理解一些，比如三层页面才用到的数据，你没必要一启动在第一级页面就加载它（当然，也可能有这样的情况，比如数据有依赖时）。

按需要加载就是，第一个页应该只加它需要的数据，而不是一个请求，把应用所有数据都拉下来。

#### 尽早发出异步请求 ####

对于像异步从网络获取数据，或者异步IO加载数据的，或者做一些费时的异步初始化等，可以尽早的把请求发送出去，在等待结果的同时再做其他事情，这样能保证结果最快的呈现出来。

#### 使用工具（开源库） ####

这个就是，世上总有人比你聪明，他们的方法更巧妙，更高效，为什么不用呢？比如图片加载，比如网络库，比如JSON解析等等，那么多优秀的人做的优秀的东西不用太浪费了。要感谢那些优秀的开发者，总能找到合适的库，不但好用，而且开源，既然完成任务，又能学习，还有比这更好的事情么？

可以到[这里][Link 5]和[这里][Link 6]来找需要的开源库。

## 如何占用更少资源 ##

对于资源的使用首页的原则就是，尽量少用或者不用，听上去是废话，其实不然，有一些具体的可实践的准则可供参考。其实这里面的话题每一个都可以扩展成一整篇文章来探讨，这里仅列出一些要点，不作细致讨论。

### 内存 ###

#### 尽可能的少创建对象 ####

主要的原则就是尽可能的复用，比如像对话框，或者Toast之类的都是可以复用的。再如尽可能的把创建对象放在循环外面等等。

#### 尽量缩短对象的生命周期 ####

比如能在一个调用链中传递的对象就没有必要非声明为成员变量。在方法尾部使用的对象就别在一进入方法时就创建。用户事件触发的逻辑就没有必要一进入页面时就创建。当onResume后才会使用到的对象就没有必要在onCreate里创建等等。

#### 避免内存泄露 ####

所谓内存泄露就是内存在不再使用之后仍没有得到释放，一般情况下它是无害的，无非也就多用点内存，现在设备内存越来越大，空着不用也浪费，但是内存总有用尽的时候。对于Android，更是如此，每个应用（进程）有固定的内存配额（HeapSize），它是由系统ROM决定的，所以一旦有泄露，程序必定会因OOM（Out Of Memory Error)而崩溃（其实崩溃了也是好事，一是你会重视，二是进程退出了，重新启动后内存泄露会得到一定的缓解），特别是现在应用中的图片和视频等多媒体元素越来越多，这些东西本来就吃内存，再来点泄露，那么发生OOM的机率大大增加。

Android中最容易泄露的对象就是Activity，Activity对象由系统创建，生命周都是由系统来控制，我们只能发送请求， 不能强行干预。正常情况下的Activity对象在onDestroy（）之后是要被回收的，所以如果在onDestroy以后仍有其他生命周期更长的对象持有对Activity对象的引用的话，就会导致Activity的泄露。

而Android中很多系统API都是需要Context（少量的是需要Activity，比如Dialog），而Activity又是Context的一个实现，因此啊，很多人在很多时候都简单的把Activity对象直接传了过去，很多系统API的生命周期要比应用程序长的得多，这就是导致Activity对象泄露的原因。避免这种泄露很简单，就是尽可能传ApplicationContext，也就是说不要直接传Activity对象，而是传activity.getApplicationContext()。因为ApplicationContext一个应用只有一个，也就是说一个手机里只有一个，而且系统本身就会缓存它，所以长一点持有它也没关系。当然要视情况而定，比如像Dialog虽然是Context，但必须传Activity。

#### 缓存对象，以避免复创建 ####

比如像Dialog对象，可以缓存起来以避免每次都创建新的。

对于大量的缓存对象可以使用[LruCache][LruCache 1]来管理。

#### 对于缓存，尽量用WeakReference ####

特别是像Activity和Fragment以及Service等有固定生命周期，且生命周期又是由系统来控制的对象，最好加持有WeakReference。

#### 监听onTrimMemory和onLowMemory，以采取措施 ####

当系统内存吃紧的时候会向Activity发送通知，此时可以做一些措施，比如释放不用的资源，释放不用的对象，清空缓存等以缓解压力。

#### 内存使用监测工具和分析方法 ####

可以时不时的用监测工具来监测一下应用所消耗的内存，有这些方式：

* adb shell dumpsys meminfo
 * Android Device Monitor - (其实就是早期的DDMS的进化版本)监测用的GUI工具，选择进程，然后update heap，就能实时看到heap使用情况
 * AndroidStudio 已经集成了内存监测工具，可以实时看到内存的使用情况。
 * MAT - Memory Analysis Tool它是Java的标准内存分析工具，安卓的dex不直接支持，但无妨，可先用monitor dump出prof文件，再用SDK中的工具hprof-conv进行转换后MAT就认识了。详细的可以参考[这篇文章][Link 7]。
 * 更多的Java内存使用建议可以参考[这篇文章][Link 8].
 * 学会查看GC输出的信息
 
 Logcat日志中的GC信息也能非常直观看出内存的使用情况，而且看出性能上的原因，特别是UI卡顿，或者动画丢帧等情况。因为GC或者说频繁的GC发生，是会影响到应用性能，特别是会影响UI线程。GC的日志通常能看出触发GC的原因，释放掉了多少内存以及花了多少时间，具体的还跟虚拟机的版本不一样而不同，下面分别来详细的讲述：
 
 * Dalvik
 
 Dalvik虚拟机GC的日志格式如下：
 
 > dalvikvm: <reason> <freed>, <free memory>, <time>
 
 * reason – 触发GC的原因
 * freed – 此次GC释放了多少内存
 * free memory – 还有多少空闲的内存空间
 * time – 此次GC花费多少时间
 
 其中reason又有几个：
 
 * GC\_CONCURRENT
 * GC\_MALLOC
 * GC\_EXPLICT
 * GC\_BEFORE\_OOM
 * ART
 
 ART虚拟机的GC格式比Dalvik要详细一些：
 
 > I/art: <GC\_Reason><Amount\_freed>,<LOS\_Space\_Status>,<Heap\_stats>,<Pause\_time>,<Total\_time>
 
 更多内容可以参考[这篇文章][Link 9]。

准确的来讲MAT是分析工具而非监测工具，也就是当发现有内存泄露的时候抓一段heap的使用情况用MAT来分析。其他几个都可以用来监测，也就是说看一下内存是否有问题，表现都是当操作时内存使用会有所增加，但当操作停止后内存应该迅速回落到操作前的水平。重复操作，内存使用不应该一直增加。如果长时间内存没回落或者内存一直增长，那么就很可能存在内存没有释放掉，就要抓heap然后用MAT分析，看是哪里出了问题。

### CPU ###

#### 减少忙等待 ####

也就是说使用注册Listener（通俗的就是callback）方式来处理异步事件，而不是忙等待：

#### 合理使用线程 ####

理性的仅在有必要的费时操作启动worker线程来完成。不要盲目的创建线程。线程多了，不一定性能就上去了，反尔会带来同步的无尽烦恼和不可捉摸的诡异偶现Bug，而且频繁的[Context Switch][]也会带额外的损耗。

对于频繁执行的异步任务，最好使用[线程池][Link 10]，一方面可以复用资源，另一方面也方便控制。

对于长时间执行的任务，或者有Server用途的长时间工作线程，要使用[Looper][]和消息队列[Handler][]，详细的可以参考[这篇文章][Link 1]。

仅当需要与UI有交互的情况下才考虑使用[AsyncTask][]，具体看[这篇文章][Link 11]。

#### 严格控制Service的生命周期，做到按需启动，及时停止 ####

安卓的Service绝对要为手机的卡顿负一部分责任，系统放任Service，Service的控制权都在开发者手中，所以Service被滥用的特别严重。打开手机的设置，看看正在运行的应用程序，可以发现几乎所有的应用都有至少一个到二个左右的Service进程在运行。所以说安卓能不耗电么，能不卡么，能不耗流量么，跟水果手机咋比啊。

为了体现专业性，使用Service就要小心，当有需求的时候再启动（startService or bindService），当不用了就stopSelf or stopService。

#### 监测工具 ####

在Android Studio中有工具可以监测CPU的使用情况

### 磁盘 ###

#### 没必要存的东西就不要存 ####

比如直接作用到UI层面的一些信息，显示完就不再使用了，这种数据是没有必要缓存到磁盘上的，至多在内存中缓存就可以了。

#### 不是长期使用的就用临时文件，且是用标准API创建的临时文件 ####

在同一个启动Session中，不同阶段都要使用的数据，可以用临时文件来存取，比如启动时，或者加载完时创建一个临时文件来存储，后面再使用。创建临时文件要用标准的File\#createTempFile方法，而不是创建一个普通文件当作临时用。因为常常会忘记删除掉，即使有删除动作，但假如有异常出现，也会走不到删除。久而久之磁盘上的垃圾文件会越来越多。

#### 如果不再需要就及时的删除文件 ####

这个可以讲其实国内的甚至国外的绝大多数软件做的都不好，特别是机身存储和SD扩展卡上面的内容，因为这些区域是开放给所有App的，而且容量一般都很大，所以大家都很高兴的写，没有人去删除。这也是为什么市场上面的清理软件如此的受欢迎。作为良心开发者，还是自己擦自己的屁股吧！

#### 定期整理数据库，删除旧数据 ####

数据库也跟磁盘一样，长期使用后会有过期的数据，也是需要清理的。

另外，由于数据库不断的增删改，会导致数据库文件产生断层（文件大小不必要的大于实际内容），或者碎片，这时就需要[execute(“vacuum”)][execute_vacuum]来重新生成数据库文件。当然这个比较有风险，而且耗时比较长，所以，只有当达到一定时间时才有必要这样做。

#### 给APK瘦身 ####

虽然，安卓应用程序发布较PC软件非常之容易，各大应用市场傻瓜式的一键式搞定，但是，用户仍然需要下载和安装，这期间APK的大小直接影响应用的成功安装率，小的APK文件，下载快，耗流量少，安装快，占用ROM也少，低端机型的ROM没那么大。所以APK的瘦身也是势在必行的一个优化指标。

一般来说有这么几个方面，可以去下功夫：

*  删除无用资源
    
    不再使用的图片，布局，库不但增加目标文件大小，而且会延长编译和打包的时间。不用了就删除，后面用的时候再还原。如果代码太多，或者不够熟悉搞不清该不该删除，可以参考[lint][]的warning信息。
 *  删除无用代码
    
    这个比资源还严重，其实不用的代码对包增大没太大的作用，但是没有代码会严重影响项目的清析度和可维护性。比如新人来了，看一坨代码，最后发现半坨都是没用的代码，心中必有万个马在奔腾。不用了就删除，以后用到时可再还原，版本控制就是专门干这事的。
 *  集中使用xhdpi（或者xxhdpi），对于确实适配有问题的资源再添加其他支持(hdpi)，一般情况下足够了
 *  对于PNG图片，可以使用[pngshrink][]或者[pngquant][]来进行一下无损压缩，之后再放入工程。视觉给的图都能达到50%~70%的压缩率。
 *  使用混淆器
    
    一方面防小白反编译你的项目，虽然可能也没啥有技术含量的代码，但让人家那么容易就获得了你的全部源码，也还是挺闹心的（虽然，可能你的代码也都是Github+Google来的，哈哈哈）；另外一方面就是混淆，特别是Android中最流行的[ProGuard][]，能显著的减少目标dex的大小。

### 网络流量 ###

对于这点，其实优先级没那么高，现在Wifi覆盖越来越广，移动流量资费也越来越便宜，套餐越来越实惠，所以这些问题不必太纠结。

#### 对于更新时间比较长的要缓存到本地存储，以避免重复请求 ####

这个其实也是提升响应速度的一个方式，对于更新周期比较长，且时效性要求不高的数据可以缓存在本地。客户端每隔一定时间更新一次。

#### 服务端主动推送更新通知 ####

就是对于数据，客户端拿到后就缓存着，当数据有更新时服务端推送通知给客户端，然后客户端再来获取。这样即可以保证数据的更新到达，又可以减少不必要的网络请求。

#### 差分获取更新数据 ####

当已经拿到了数据后，想要更新时，可以让服务端返回数据的差异，而不是返回整个数据，客户端拿到数据后再做融合。

#### 无论是请求还是服务器返回，没有用的参数不要带上 ####

#### 使用压缩技术请求加上”Accept-Encoding”=gzip, deflate ####

无论是上传文件还是下载文件尽可能压缩一下，即使不为了省流量，也能提升些响应速度。当然这个需要服务端配合，如果无法控制服务端就没有办法了。

#### 对于要下载，事先判断网络类型，并给予提示，让用户来选择 ####

相对于上面几点，这点倒是要注意，比如更新，或者下载插件，要判断网络类型，如果是移动网络，给出提示，让用户自己来判断。

## 参考资料 ##

*  [Android 性能分析案例][Android]
 *  [android性能优化笔记][android]
 *  [Performance Tuning On Android][]
 *  [StrictMode 详解][StrictMode]
 *  [Android性能调优利器StrictMode][Android_StrictMode]
 *  [Android App 性能优化实践][Android App]
 *  [Investigating Your RAM Usage][]
 *  [Android应用开发性能优化完全分析][Android 1]
 *  [HierarchyView的实现原理和Android设备无法使用HierarchyView的解决方法][HierarchyView_Android_HierarchyView]

原文 http://toughcoder.net/blog/2015/09/11/android-performance-profiling-made-easy/

[tcup.jpg]: http://7u2scv.com1.z0.glb.clouddn.com/tcup.jpg
[tcup.jpg 1]: http://toughcoder.net/blog/2015/09/11/android-performance-profiling-made-easy/
[View]: http://developer.android.com/reference/android/view/View.html
[Link 1]: http://blog.csdn.net/hitlion2008/article/details/8194510
[RelativeLayout]: http://developer.android.com/reference/android/widget/RelativeLayout.html
[TextView_drawable]: http://toughcoder.net/blog/2015/05/20/android-layout-trick-drawable-of-textview/
[ViewStub]: http://blog.csdn.net/hitlion2008/article/details/6737537
[gpu-options.png]: http://7u2scv.com1.z0.glb.clouddn.com/tcperf/gpu-options.png
[gpu-monitor.png]: http://7u2scv.com1.z0.glb.clouddn.com/tcperf/gpu-monitor.png
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[traceview.png]: http://7u2scv.com1.z0.glb.clouddn.com/tcperf/traceview.png
[systrace]: http://developer.android.com/tools/help/systrace.html
[Link 2]: https://github.com/romainguy/ViewServer
[Link 3]: http://developer.android.com/reference/android/os/StrictMode.html
[UIL]: https://github.com/nostra13/Android-Universal-Image-Loader
[LruCache]: http://developer.android.com/reference/android/util/LruCache.html
[DiskLruCache]: https://developer.android.com/samples/DisplayingBitmaps/src/com.example.android.displayingbitmaps/util/DiskLruCache.html
[Link 4]: http://blog.csdn.net/guolin_blog/article/details/28863651
[Link 5]: https://github.com/wasabeef/awesome-android-ui
[Link 6]: http://alamkanak.github.io/android-libraries-and-resources/
[LruCache 1]: http://developer.android.com/reference/android/support/v4/util/LruCache.html
[Link 7]: http://androidperformance.com/2015/04/11/AndroidMemory-Usage-Of-MAT/
[Link 8]: http://androidperformance.com/2015/07/20/Android-Performance-Memory-Java/
[Link 9]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1MTA1MzM2Nw==&mid=400021278&idx=1&sn=0e971807eb0e9dcc1a81853189a092f3&scene=0#rd
[Context Switch]: https://en.wikipedia.org/wiki/Context_switch
[Link 10]: http://developer.android.com/reference/java/util/concurrent/ThreadPoolExecutor.html
[Looper]: http://developer.android.com/reference/android/os/Looper.html
[Handler]: http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html
[AsyncTask]: http://developer.android.com/reference/android/os/AsyncTask.html
[Link 11]: http://blog.csdn.net/hitlion2008/article/details/7983449
[execute_vacuum]: https://sqlite.org/lang_vacuum.html
[lint]: http://developer.android.com/tools/debugging/improving-w-lint.html
[pngshrink]: http://www.p-edge.nl/eng/products/pngshrink
[pngquant]: https://pngquant.org/
[ProGuard]: http://developer.android.com/tools/help/proguard.html
[Android]: http://blog.chengyunfeng.com/?p=458
[android]: http://coderrobin.com/2015/05/04/android%E6%80%A7%E8%83%BD%E4%BC%98%E5%8C%96%E7%AC%94%E8%AE%B0/
[Performance Tuning On Android]: http://blog.venmo.com/hf2t3h4x98p5e13z82pl8j66ngcmry/performance-tuning-on-android
[StrictMode]: http://android-performance.com/android/2014/04/24/android-strict-mode.html
[Android_StrictMode]: http://droidyue.com/blog/2015/09/26/android-tuning-tool-strictmode/
[Android App]: http://stackvoid.com/performance-tuning-on-android/
[Investigating Your RAM Usage]: https://developer.android.com/tools/debugging/debugging-memory.html
[Android 1]: http://blog.csdn.net/yanbober/article/details/48394201
[HierarchyView_Android_HierarchyView]: http://www.cnblogs.com/coding-way/p/4294225.html