Android 检测UI卡顿

Android 检测UI卡顿

相关工具代码可以在这里找到：

• BlockDetect 检测应用在UI线程的卡顿，打印出卡顿时调用堆栈。
• FrameAnalyze 帧分析工具类，一个打印帧率和丢帧情况log的工具类，原理是利用Choreographer的FrameCallback。

补充：

看到腾讯Bugly的一篇关于检测UI卡顿的文章，整体思路和下文相似，而且总结的更全面，更是有生产环境上的实施经验分享，十分值得学习，放在这里以供参考：《广研Android卡顿监控系统》

文章内容

原文地址
在实际开发中，经常会碰到UI卡顿的现象，为方便定位问题原因，能在UI卡顿时或者UI线程执行耗时操作时打印出调用堆栈是非常有必要的。目前有两种典型方法来检测：

1. 利用UI线程Looper打印的日志
2. 利用Choreographer

两种方式都有一些开源项目，例如：

• https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitor ［方式1］
• https://github.com/wasabeef/Takt [方式2]
• https://github.com/friendlyrobotnyc/TinyDancer [方式2]

另外，还有一种非常规的方式，是hack掉Looper.loop()方法，自己实现loop方法来处理Message的方式：

• https://github.com/android-notes/Cockroach
  该项目主要用于捕获UI线程的crash，这里也可以用来作为检测卡顿方案，或者也可能可以做一些别的事情。

一、利用loop()中打印的日志

在UI线程中通过Looper，在其loop()方法中不断取出Message，调用其绑定的Handler在UI线程中执行。

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();

    final MessageQueue queue = me.mQueue;
    // ...
    for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
        Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        // focus
        msg.target.dispatchMessage(msg);

        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }

        // ...
        }
        msg.recycleUnchecked();
    }
}

所以，我们只要能检测：msg.target.dispatchMessage(msg) 的执行时间，就能够检测到UI操作上是否有耗时操作了，可以看到此行代码前后，如果设置了logging，会分别打印出>>>>> Dispathcing to和<<<<< Finished to这样的log。

我们可以匹配这两个log，得到两次log之间的时间差值，如果差值打印时间阈值，就打印出UI线程的堆栈信息（在非UI线程执行），这里阈值设置为1000ms，正常情况下，UI线程操作肯定是低于1000ms执行完成的。

二、利用Choreographer

Android系统每隔16ms发出VSYNC信号，触发对UI进行渲染。SDK中包含了一个相关类，以及相关回调。理论上来说两次回调的时间周期应该在16ms，如果超过了16ms我们则认为发生了卡顿，我们主要就是利用两次回调间的时间周期来判断。

三、利用Looper机制 (非常规)

先看一段代码：

new Handler(Looper.getMainLooper())
        .post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {}
       }

该代码在UI线程中的MessageQueue中插入一个Message，最终会在loop()方法中取出并执行。
假设，我在run方法中，拿到MessageQueue，自己执行原本的Looper.loop()方法逻辑，那么后续的UI线程的Message就会将直接让我们处理，这样我们就可以做一些事情：

public class BlockDetectByLooper {
    private static final String FIELD_mQueue = "mQueue";
    private static final String METHOD_next = "next";

    public static void start() {
        new Handler(Looper.getMainLooper()).post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Looper mainLooper = Looper.getMainLooper();
                    final Looper me = mainLooper;
                    final MessageQueue queue;
                    Field fieldQueue = me.getClass().getDeclaredField(FIELD_mQueue);
                    fieldQueue.setAccessible(true);
                    queue = (MessageQueue) fieldQueue.get(me);
                    Method methodNext = queue.getClass().getDeclaredMethod(METHOD_next);
                    methodNext.setAccessible(true);
                    Binder.clearCallingIdentity();
                    for (; ; ) {
                        Message msg = (Message) methodNext.invoke(queue);
                        if (msg == null) {
                            return;
                        }
                        LogMonitor.getInstance().startMonitor();
                        msg.getTarget().dispatchMessage(msg);
                        msg.recycle();
                        LogMonitor.getInstance().removeMonitor();
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        });
    }
}

其实很简单，将Looper.loop里面本身的代码直接copy来了这里。当这个消息被处理后，后续的消息都将会在这里进行处理。
中间有变量和方法需要反射来调用，不过不影响查看msg.getTarget().dispatchMessage(msg);执行时间，但是就不要在线上使用这种方式了。
不过该方式和以上两个方案对比，并无优势，不过这个思路挺有意思的。