App性能优化浅谈

曾经终败给现在 2022-08-18 11:50 229阅读 0赞

# 前言 #

前段时间给公司的小伙伴们进行了关于app性能优化的技术分享，这里我稍微整理一下也给大家分享一下，关于性能优化这个话题很大，涉及面可以很广，也可以很深入，本人能力有限，不会给大家讲特别难懂，特别底层的东西，都是我们开发能着手去做的点，大家都在讲性能优化，但对于项目经验不够丰富的朋友很难有一个概念，做优化的时候也会比较茫然，这里我就给大家指明方向。

# 从何讲起？ #

笔者在做产品开发的时候，也遇到性能瓶颈，测试工程师反馈了一些比较明显的问题，比如UI界面的过度绘制，列表滑动有明显卡顿，比较耗内存等等，但以往的都没有针对性的去做相应的优化，所以借着保证产品质量的出发点，自己定了相关的性能优化方案，可能不太成熟，不过可以逐步完善，并找到最适合自己产品的优化方案。

这里我定了四个方向：  
\- 响应时间（Response Time）  
\- 界面卡顿（ANR）  
\- 耗内存（Memory）  
\- 内存泄露（Out of memory)

## 响应时间 ##

这里指的是客户端与服务端交互，拿到数据、解析、再到显示到界面整个过程耗费的时间。

这个部分涉及客户端的优化，也涉及服务端的优化，这里只讨论客户端。

### HTTP请求方式 ###

我们的app一般离不开网络，请求接口是最平常的操作了，如何请求，请求什么我们在开发初期就要定好，服务端给我的提供的接口，大致可以通过GET、POST、HEAD、PUT、DELETE这几种请求方式，不同的请求方式有不同应用场景，比如GET请求，应当用来请求返回结果，参数是作为url的一部分；POST请求，用于请求会更改服务端数据或状态；HEAD请求跟GET一样，只是服务器不能在响应里返回消息主体；PUT请求，用于将网页放置正确的地方；DELETE请求用于删除服务器指定文档。

使用优秀的开源Http框架是我们比较好的选择，它的优点是经过市场的验证，很多坑都被填过，缺点也是我们需要去深究它才能对其进行扩展，遇到坑也不一定能填。

如果自己造轮子的话，还需要我们花时间去验证去适应我们的业务需求，但好处是我们可以自己去扩展可把控，不过这很考量开发者的素质。

### 数据解析 ###

实际开发当中服务端的返回数据格式无非就两种：  
\- JSON  
\- XML

这两种格式数据格式各有优劣，从可读性来看，xml略微好一点，不过JSON也有规范的标签，从解析难度和速度来看，大家都比较倾向使用JSON，目前JSON也是主流的数据格式。

在Android中均可以使用优秀的解析库来加快我们的解析速度，XML中有dom4j，JSON有Jackson、Gson，我们通过这些库实现我们更快的完成数据解析，提高我们的开发效率。

### 数据存储 ###

上一节讲的是数据解析，我们解析完后的数据，可能就需要将数据存储在某个地方，Android的五种存储方式：  
\- Content Provider（主要用来向其他应用程序共享数据）  
\- SQLite（存储数据到数据库中）  
\- File（本地文件保存）  
\- SharedPreference（主要用来保存简单的配置信息）  
\- 网络存储（WebService返回的数据或是解析HTTP协议实现网络数据交互）

为了提高应用程序的响应时间，数据缓存是一个比较好的方式，我们可以预处理服务器返回的数据，对数据进行缓存刷新。

优化点：  
\- 异步请求网络数据  
\- 预处理服务器返回数据  
\- 异步进行数据存储操作  
\- 数据缓存刷新  
\- Timeout超时重试  
\- 在主线程中操作UI

# 界面卡顿 #

ANR表示”应用程序无响应”，这个是需要我们避免发生的事情，出现这个异常的原因：  
\- 主线程 (“事件处理线程” / “UI线程”) 在5秒内没有响应输入事件  
\- BroadcastReceiver在10秒内没有执行完毕

导致ANR的原因有很多，一般情况就是在UI线程做了耗时的操作，例如”网络请求”、数据库操作。

那么如何避免？  
\- UI线程只做界面刷新，不做任何耗时操作，耗时操作放在子线程来做  
\- 可以使用Thread+handle或者AsyncTask来进行逻辑处理

# 耗内存 #

每部手机的内存有限，我们这里所说的内存指的是手机的RAM，它是Ramdom Access Memory的缩写，我们应用程序的需要随机读写的数据就存在RAM中，Android手机之所以会比较耗内存，这跟Android后台的处理有关，我们知道Android应用是使用Java开发的，运行Java需要有虚拟机，说明每开启一个应用都会创建一个虚拟机，而这是需要内存的，所以我们开的应用越多，后台进程越多，内存都分配出去了，才导致内存消耗的严重。

其实这个问题我们是没得破的，只要内存不够，我们的应用还是会卡。我们开发的应用依赖与系统给我们分配的堆内存，一般上限在16M~48M，但我们可以通过在AndroidManifest设置Application属性largeHeap=“true”来申请更多的堆内存。

通过以下代码获取可用堆内存限制：

mActivityManager = (ActivityManager) this.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
     mMaxMemory = mActivityManager.getMemoryClass();

# 内存泄露 #

内存泄露这个问题已经被说烂了，大家都知道有内存泄露这个问题存在，但为什么会发生内存泄露？

这里的内存泄露并不是真正意思上的泄露，而是因为内存不足不能进行GC操作，从而导致占用内存过大，抛出out of memory异常，而被系统Kill掉。

## JVM回收机制 ##

是时候讲讲JVM的回收机制了，看下图：

![JVM分代][JVM]

JVM对Java对象分了三个代进行管理，分别为年轻代、年老代、永久代。  
年轻代（Young Generation）：绝大多数的Java对象会在年轻代被分配，也会在年轻代被回收。  
年老代（Old Generation）：在年轻代长期存在没有被回收的Java对象会转移到年老代，这个堆空间通常会被比年轻代的堆空间要大。  
永久代：存放VM和Java类的元数据，以及interned字符串和类的静态变量。

这里涉及到JVM的相关知识，这里不继续深入探讨。

但我们应该可以知道垃圾回收器的作用:  
\- 分配内存  
\- 保证所有正在被引用的对象还存在于内存中  
\- 回收执行代码已经不再引用的对象所占的内存

## 对象引用 ##

Java的引用类型可以分为以下几种：  
\- 强引用（Strong Ref）：强可达，去掉强可达，才会被回收。  
\- 软引用（Soft Ref）：内存够用，就保持，内存吃紧，则回收，主要用来做缓存。  
\- 弱引用（Weak Ref）：比Soft Ref弱，即使内存不吃紧也会被回收。  
\- 虚引用（Phantom Ref）：不会在内存保持任何对象。

一图胜千言：

![对象引用][20151216170632768]

> 利用Strong Ref，存储大量数据，直到heap撑破，利用inter strings(或者class loader加载大量的类)把perm gen撑破，然后就是内存泄露了。

# 如何优化？ #

前面讲了一些背景知识，对我们理解内存优化有一定的帮助，下面就简单说一下我们优化的方向：  
\- 布局优化  
\- 内存优化

## 布局优化 ##

大家可以拿出你们的Android机  
开发者工具-Profile GPU Rendering-选择在屏幕上显示条形图

\-蓝色代表测量绘制Display List的时间  
\-红色代表OpenGL渲染Display List所需要的时间  
\-黄色代表CPU等待GPU处理的时间  
\-中间绿色横线代表VSYNC时间16ms，尽量将所有条形图控制在这条绿线下

为什么是16ms？

Android 通知界面渲染和重绘的时间要在16ms内完成，如果超过16ms，就会导致丢帧，也就是我们常说的卡顿。

优化点：  
\- 避免OverDraw  
\- 优化布局层级  
\- 避免过多无用嵌套  
\- 使用`<include>`标签重用layout  
\- 使用`<ViewStub>`延迟加载  
\- Hierarchy View进行层级分析

具体的使用方法，这里不介绍了，不懂就百度。

# 内存优化 #

内存优化的点有很多，这里我主要分为两大块：  
\- Bitmap优化  
\- 代码优化

## Bitmap优化 ##

1.  使用适当分辨率和大小的图片
2.  及时回收内存（bitmap.recycle()）
3.  使用图片缓存（LruCache和DiskLruCache）

第一点，就是按需显示，比如列表中的图片，你可以显示缩略图，详情页，你就可以加载相应的分辨率的图片，这样可以减少内存消耗，一般可以要求服务端提供多种分辨率的图片。

第二点，Bitmap是很耗内存，尤其是加载比较大的bitmap，可以想到的优化方案就是使用记得回收，对Bitmap进行压缩，使用BitmapFactory.Options设置inSampleSize就可以缩小图片。

第三点，图像缓存，这个可以利用成熟的图片加载框架，比如Universal-ImageLoader、Fresco、Picasso，这些框架都对图片进行了很好的优化，大家可以对比一下，选择使用即可。

## 代码优化 ##

关于代码这个就有的说了，任何能改进我们程序的优化点都能写在这里，这里没办法把所有优化的点列在这里，只提供相关的参考，剩下的就好各位经验总结和积累了。

优化点：  
\- 对常量使用static修饰符  
\- 使用静态方法  
\- 减少不必要的成员变量  
\- 尽量不要使用枚举，少用迭代器  
\- 对Cursor、Receiver、Sensor、File等对象，要注意它们的创建、回收与注册、反注册  
\- 避免大量使用注解、反射  
\- 使用RenderScript、OpenGL来进行复杂的绘图操作  
\- 使用SurfaceView来替代View进行大量、频繁的绘图操作  
\- 尽量使用视图缓存，而不是每次都执行inflate()方法解析视图

> 注：这里引用了Android群英传的相关优化点

*  创建新的对象都需要额外的内存空间，要尽量减少创建新的对象。
 *  将类、变量、方法等等的可见性修改为最小。
 *  针对字符串的拼接，使用StringBuffer替代String。
 *  不要在循环当中声明临时变量，不要在循环中捕获异常。
 *  如果对于线程安全没有要求，尽量使用线程不安全的集合对象。
 *  使用集合对象，如果事先知道其大小，则可以在构造方法中设置初始大小。
 *  文件读取操作需要使用缓存类，及时关闭文件。
 *  慎用异常，使用异常会导致性能降低。
 *  如果程序会频繁创建线程，则可以考虑使用线程池。

以上都是些经验总结，大致都相差无几，朋友们在做代码优化的时候，可以根据这些优化点，有针对性去重构代码，其实最重要还是代码的可读性，结构清晰。

# 性能优化工具 #

*  Memory Monitor - 内存监视工具
 *  TraceView
 *  MAT

Android开发者对与以上几个性能调优的工具一定不陌生，这里我也不再写那么多废话了，关于它们的使用方法，官网还有一些大牛的博客都有介绍。

# 最后 #

写这篇文章的出发点也是对Android性能优化有个比较清楚的认识，任何事情都不可能一蹴而就，需要循循渐进，对一个初学者你谈优化很不现实，我们先把基本的做好，再去考虑相应的优化，笔者也在不断学习当中，借鉴别人好的优化方案，提高产品的质量，感谢大家对笔者的关注。

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