Android系统性能优化（54）---Android性能分析专题

Android性能分析专题

1.  背景:Android App优化, 要怎么做?

2.  Android App优化之性能分析工具

3.  Android App优化之提升你的App启动速度之理论基础

4.  Android App优化之提升你的App启动速度之实例挑战

5.  Android App优化之Layout怎么摆

6.  Android App优化之ANR详解

7.  Android App优化之消除卡顿

8.  Android App优化之内存优化

9.  Android App优化之持久电量

10.  Android App优化之如何高效网络请求

1 简介

1.1 官方工具

    一般来说, 学习一门新的技术, 最应该做的就是阅读其官方文档, 那是最权威的。Android本身给我们提供了很多App性能测试和分析工具, 而且大部分都集成到Android Studio或DDMS中, 非常方便使用。

1.1.1 StrictMode

· 说明

        顾名思义, "严格模式", 主要用来限制应用做一些不符合性能规范的事情. 一般用来检测主线程中的耗   时操作和阻塞. 开启StrictMode后, 如果线程中做一些诸如读写文件, 网络访问等操作, 将会在Log console输出一些警告, 警告信息包含Stack Trace来显示哪个地方出了问题.

· 文档

    o https://developer.android.com/reference/android/os/StrictMode.html

· 作用

    o 主要用来做主线程优化分析

1.1.2 Systrace

· 说明

      Systrace是一个收集和检测时间信息的工具,它能显示CPU和时间被消耗在哪儿了,每个进程和线程都在其CPU时间片内做了什么事儿.而且会指示哪个地方出了问题,以及给出Fix建议.

      其以trace文件(html)的方式记录.可以直接用Chrome浏览器打开查看.界面如下:

Systrace

· 文档

    o https://developer.android.com/studio/profile/systrace.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/systrace-walkthru.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/systrace-commandline.html?hl=fy

· 作用

    o 作用很多,个人主要用来分析UI的绘制时间,结合Hierarchy Viewer来提升UI性能.

    o 也可以用来发现耗时操作.

1.1.3 HierarchyViewer

· 说明

      Hierarchy Viewer提供了一个可视化的界面来观测布局的层级,让我们可以优化布局层级,删除多余的不必要的View层级,提升布局速度.

Hierarchy Viewer

        有必要说明下的是:

        上图红框标出的三个点是关键分析数据. 左起依次代表View的Measure, Layout和Draw的性能. 另外颜色表示该View的该项时间指数, 分为:

    * 绿色, 表示该View的此项性能比该View Tree中超过50%的View都要快.

    * 黄色, 表示该View的此项性能比该View Tree中超过50%的View都要慢.

    * 红色, 表示该View的此项性能是View Tree中最慢的.

· 文档

    o https://developer.android.com/studio/profile/hierarchy-viewer.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/hierarchy-viewer-walkthru.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/hierarchy-viewer-setup.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/optimize-ui.html#HierarchyViewer

· 作用

    o 用来做View层级分析,可以分析出View Tree中的性能阻塞点,以便对症下药,提升布局性能.

        Hierarchy Viewer需要Root的机器(产品机没有开启ViewServer)才可以执行。可以使用第三方的开源的ViewServer来协助我们在未Root的机器上使用Hierarchy Viewer分析.

1.1.4 TraceView——方法耗时分析

· 文档

    o https://developer.android.com/studio/profile/traceview.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/traceview-walkthru.html

· 作用

    o 分析方法调用栈以及其执行时间,优化方法执行.

1.1.5 MemoryMonitor——内存监控

· 说明

      内存使用检测器，可以实时检测当前Application的内存使用和释放等信息,并以图形化界面展示。

Memory Monitor

· 文档

    o https://developer.android.com/studio/profile/am-memory.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/heap-viewer-walkthru.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/allocation-tracker-walkthru.html

· 作用

    o 用来做内存分析,内存泄露排查的不二之选.可以结合heap viewer, allocation tracker来分析.

    o 可以导出hprof文件结合第三方的MAT工具分析泄露点.

1.1.6 OtherMonitor

· 说明

      Android Studio的Monitor还提供了其他三个Motinor --- CPU, GPU,Network.

· 文档

    o https://developer.android.com/studio/profile/am-cpu.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/am-gpu.html

    o https://developer.android.com/studio/profile/am-network.html

· 作用

    o 分别用来跟踪监测CPU,GPU和Network的使用极其变化,可以作为网络优化,流量优化和渲染优化等的一个指导. (个人并不常用到~)

1.1.7 其他

    Android的开发者模式中也提供了较多的用来监测性能的选项, 可以用下:

Developer options

1.2 第三方工具

     以下工具全部开源

1.2.1 Google的Battery Historian

· 说明

      Google出品, 通过Android系统的bug report文件来做电量使用分析的工具.

·  文档

    o https://github.com/google/battery-historian

· 作用

    o 用来做电量使用分析.

1.2.2 网易的Emmagee

· 说明

        针对Android App的CPU, 内存, 网络, 电量等多项综合的测试分析.

· 文档

    o https://github.com/NetEase/Emmagee

· 作用

    o 比官方工具更适合国人使用来做App的整体性能分析.

1.2.3 Square的leakcanary

· 说明

      Square出品, 必属精品.类似于App探针的内存泄露监测工具.

· 文档

    o https://github.com/square/leakcanary

· 作用

    o 集成到App中,用来做内存问题预防最好不过了.

1.2.4 AndroidDevMetrics

· 说明

        一个library, 用来检测Activity生命周期执行性能, Dagger2注入性能以及帧率性能的工具.

· 文档

    o https://github.com/frogermcs/AndroidDevMetrics

· 作用

    o 如果你的应用使用的Dagger2,这个就比较必要了.

2 MemoryMonitor

（转自）Android Studio Memory Monitor

http://blog.csdn.net/flyworkspace/article/details/54019812

2.1 使用方法

2.1.1 内存镜像

        生成内存镜像，当从图中发现内存使用较高时，点击小卡车图标，可以主动触发GC。当应用内存使用很高，并且存在很严重的内存泄露时，点击该按钮后的效果并不明显，内存并没有降低或者降低的很少。点击"Dump Java Heap"图标稍等片刻，会生成该应用的内存快照。如图

    • Total Count：内存中该类对象个数。

    • Heap Count：堆内存中该类对象个数。

    • Sizeof：每个对象的大小（如果为0，则大小不固定）。

    • Shallow size：对象本身占有内存大小。

    • Retained Size：释放该对象后，节省的内存大小。

        其中，Retained Size之所以比Shallowsize大的原因是，该对象释放后，会引起其他对象的回收。 例如，某个对象被回收后： 该对象引用的其他对象也会被回收， 该对象A被另一对象B强引用后，之前对象B因为强引用该对象A而没有被回收，现在该对象A被回收后，若对象B强引用的其他对象都已被回收，则对象B也会被回收。

    优化内存：

        点击Class Name中的类名，查看其所有实例（Instance），分析实例中参数所占用的内存。根据Retaine Size排序，查找Instance中Depth较小的实例或者参数，在代码中找到相应的位置，查看内存占用是否合理。

    判断内存泄露的步骤：

        从Total Count入手。该类的对象数量不对。

    • 很多对象只可能存在1个，若存在多个，则可能存在泄露。例如MainActivity的数量为2。又或者由于单例的使用不规范而导致创建多个“单例”对象。

    • 某个对象已经不再使用，而其还在内存中显示。例如LoginActivity已经退出了，其数量为1。

        Memory Monitor只提供了内存信息，如需详细信息，可以通过android studio的Captures（View—–Tool window—–Captures）栏，右键点击快照文件，Export to standard .hprof将堆快照（Heap Snapshot）转换成通用的hprof文件，之后可以通过其他内存分析工具打开，例如MAT。

2.1.2 跟踪内存分配（Allocation tracker）

        点击“Start Allocation Tracking”开始监听内存的分配情况，再次点击，监听完成，生成报告。该报告显示这段时间内，内存的分配情况。

2.1.3 小结

        2.1是从内存的静态信息中分析，是某一个点的内存使用情况。2.2是跟踪某一段时间内内存的分配情况，是个过程跟踪。分析内存可以相结合，例如，再进行某个操作前，执行2.1导出静态内存信息，在开启2.2开始跟踪内存的分配。当执行完操作的时候，关闭内存分配的跟踪，再次执行2.1的，导出操作某个流程后的静态信息。将2.1的两个静态表结合2.2的内存分配动态过程一起分析。

2.2 分析样例

2.2.1 占用内存分析样例

        打开某应用后，切换几个页面，内存飞速上涨。这只是一个极端例子，有很多app，随着用的时间越长，内存也是一直在升高。

        根据2.1的方法，生成内存镜像。

        查找可疑的对象，这个过程是逐个分析的过程，例如byte[]其实是其他对象的某个参数，很多本质上都是byte[]，例如Bitmap中mBuffer也是byte[]，当内存中有很多Bitmap的时候，byte[]也会很高。所以byte[]不是我们重点关注对象，如果真的是因为Bitmap（或者其他类）多而造成的byte[]高，那么下面肯定会有该类也会占用很高内存。

        继续分析下一个HashMap$HashMapEntry。点击它后，在Instance栏中，看到其实例很多，先从占用大的实例入手。

        例如99=这个，点击它后ReferenceTree显示如下：

        得知这个HashMap是ReuseThumbnail…类中ReuseThumbnailManager的REUSE_BITMAPS。在代码中查看其大小是否合理。本例中REUSE_BITMAPS参数是static参数，其类型是HashMap，查看逻辑，看其是否正常。

        再看其他参数，逐个分析其内存占用是否正常。

        分析内存是个逐步的过程，一个问题解决后，再次循环这些步骤。有时候虽然列表中显示很多对象占用内存很高，有可能是同一个参数导致的，所以一个问题解决后，有可能有一系列参数占用高的情况会消失。就比如如果高内存bitmap的优化后，byte[]也很降低很多，其他参数也有可能会降低很多。

2.2.2 跟踪内存分配分析样例

        3.1是从静态内存信息中分析内存的使用，现在按照2.2从动态过程中跟踪内存的分配。

        生成报告如下：

        查看Size最大的一个Thread.

        可以看到调用过程，从NewDisplayRunnale（执行了636次）调用了BitmapDecoder的decode方法（执行了135次），从代码中分析过程是否合理。

2.2.3 内存泄露分析样例

        对于android的内存泄露，一般监测Activity的泄露居多，例如LeakCanary默认也是监测Activity是否泄露。

        现写一个demo，故意造成内存泄露作为分析样例。

public class MyActivity extends Activity{

   @Override

   public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.main);

        new TestThread().start();

   }

   class TestThread extends Thread{

        @Override

        public voidrun() {

           super.run();

            try{

                Thread.sleep(10 * 60 * 1000);

            }catch(InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

   }

}

        当进入MyActivity点击回退，重复多次。按照2.1方法获取内存镜像。

        看到MyActivity的实例数量为17个。在右边的Analyzer Tasks栏中：

        一般引起Activity泄露是由于其Context被强引用导致的。

        MyActivity的context参数被TestThread引用了。所以在activity的销毁的时候，由于TestThread还引用着MyActivity，所以阻止了MyActivity被释放，因而导致内存泄露。

2.3 性能数据采集

3 DDMS

Android Studio中怎么使用DDMS工具？

http://www.cnblogs.com/gaobig/p/5029381.html

        Android Studio开发工具中，打开DDMS，具体的方式如图：

    打开之后的窗口如图：

    查看进程中的线程：

    查看内存信息：

3.1  Traceview

Android学习之Android studio TraceView和lint工具的使用详解

http://blog.csdn.net/qq_16131393/article/details/51172488

3.1.1 使用方法

    打开AndroidDevice Monitor，这个大家都知道：

    1. 选择你要调试的进程。

    2. 点击start mothod profiling，待图标变黑。

    3. 选择sample base profiling

    这里需要解释一下：

    Trace base profiling

        整体监听，项目中所有方法都会监听，资源消耗比较大。

    sample base profiling

        抽样监听，以指定的频率进行抽样调查，一般不要超过5s，需要较长时间获取准确的样本数据。

    再次点击start mothod profiling，就会生成检测样本。

    效果如下：

        上部分为时间轴，x轴表示时间，黑色区域可放大，每个区域代表每个方法的执行时间。y轴表示每一个独立线程。

        下部分Name为你所选择的颜色区块所代表的性能分析。不同的颜色，代表不同的方法，颜色长度代表占用时间。

        属性介绍：

    Incl cpu time：某方法占用cpu时间（父+子）

    Excl cpu time：某方法本身占用cpu时间（父）

    Incl Real time：某方法真正执行时间（父+子）

    Excl Real time：某方法自身执行时间（父）

        当然还有相应所占百分比，不过多介绍。

        还有Calls+RecurCall调用次数+递归调用次数

        还有比较重要的：

    cpu time/call：平均每次调用占用cpu时间。

    real time/call：平均每次调用所执行的时间。

    我觉得这个参数很具有参考性。

        打开每个方法，会显示Paents和children(即父方法和子方法)，以及分别所占用时间。

· 说明

      一个图形化的工具,用来展示和分析方法的执行时间.

TraceView

3.1.2 数据采集

3.2 Heap Viewer

3.2.1 HeapViewer面板

        按上图的标记顺序按下，我们就能看到内存的具体数据，右边面板中数值会在每次GC时发生改变，包括App自动触发或者你来手动触发。

3.2.2 详情

    下面是每一个对象都有的列名含义：

        当我们点击某一行时，可以看到如下的柱状图：

        横坐标是对象的内存大小，这些值随着不同对象是不同的，纵坐标是在某个内存大小上的对象的数量。

3.2.3 HeapViewer的使用

        我们说HeapViewer适合发现内存泄漏的问题，那你知道何为内存泄漏么？

    内存泄漏

    英文名：Memory Leaks

    标准解释：无用的单纯，但是还是没GC ROOT引用的内存

    通俗解释：该死不死的内存

    检测

        那么如何检测呢？Heap Viewer中的数值会自动在每次发生GC时会自动更新，那么我们是等着他自己GC么？小弟不才，刚开始我就是这么一直等啊等，由于GC的时机是系统把握的，所以很不好把握，既然我们是来看内存泄漏，那么我们在需要检测内存泄漏的用例执行过后，手动GC下，然后观察data object一栏的total size(也可以观察HeapSize/Allocated内存的情况)，看看内存是不是会回到一个稳定值，多次操作后，只要内存是稳定在某个值，那么说明没有内存溢出的，如果发现内存在每次GC后，都在增长，不管是慢增长还是快速增长，都说明有内存泄漏的可能性。

    实例

    先来看3个图：

    1.刚打开首页,手动GC一下:

        2.首页到详情页10遍，最后回到首页，手动GC一下,直到数值不再变化：

        3.首页到详情页10遍，最后回到首页，手动GC一下：

        从data object一栏看到该类型的数值会在不断增长，可能发生了内存泄漏，而我们也可以从上面三个图的标红部分来看，Allocated分别增加了2.418M和1.084M，而且你继续这么操作下去，内存依然是增长的趋势。

3.2.4 数据采集

4 Emmagee

4.1 使用说明

    1、Emmagee是网易杭州研究院QA团队开发的一个简单易上手的Android性能监测小工具，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，且用户可自定义配置监控的频率以及性能的实时显示，并最终生成一份性能统计文件。

    2、操作完成后，从系统任务列表中选择Emmagee，并停止测试，在”storage\sdcard0”下找到命名类似”Emmagee_TestResult_20140403210532.csv”的文件，打卡即为监控的得到的数据。

    3、将csv数据拷贝到excel中生成图表，即可清晰看到整个操作过程中cpu、内存等关键数据的变化。

Android性能测试小工具Emmagee - 敌测漏师

http://blog.csdn.net/anlegor/article/details/22895993

APP性能测试工具Emmagee的使用总结

http://blog.csdn.net/chenrushui/article/details/51589995

Android性能测试工具Emmagee

http://www.cnblogs.com/jytian/p/6516170.html

4.2 性能数据采集

5 leakcanary

· 说明

      Square出品, 必属精品，类似于App探针的内存泄露监测工具.

· 文档

    o https://github.com/square/leakcanary

· 作用

    o 集成到App中,用来做内存问题预防最好不过了.

5.1 使用说明

LeakCanary使用指南(1)

http://blog.csdn.net/hmh0512/article/details/57053265?utm_source=tuicool&utm_medium=referral

    快速集成

        第一步：在build.gradle中添加如下依赖：

dependencies {

    debugCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:1.5'

    releaseCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.5'

    testCompile 'com.squareup.leakcanary:leakcanary-android-no-op:1.5'

}

        第二步：在自己的Application(假设名为ExampleApplication)中添加如下代码：

public class  ExampleApplication extends Application {

    @Override 

    public void onCreate()  {

        super.onCreate();

        if  (LeakCanary.isInAnalyzerProcess(this)) {

            // This process is dedicated to LeakCanary for heap analysis.

            // You should not init your app in this process.

            return;

        }

        LeakCanary.install(this);

        // Normal app init code...

    }

}

        到这里其实可以检测到Activity的内存泄露了，原理后面再说。以Debug模式运行你的App，你可以看到，你App的图标后面跟着一个Leaks图标，如下图;而如果你以Release模式运行，则没有这个图标。

    测试使用

        假装你是测试人员，你开始各种点击App，进行测试。然后你有幸看到这样一个弹框，如下图。

        你很好奇，然后点击了弹框中间那个图标，于是手机屏幕的左上角出现了你App的图标，再下拉点击那个图标，或者从桌面上LeakCanary图标(跟在你App的图标屁股后面那个)点进去，你看到下图。点击+号可以展开，点击-号收起。

        内存泄露往往发生在，生命周期较长的对象，直接或间接持有了生命周期较短的对象的强引用，导致了生命周期较短的对象不能及时释放。

        上图已经够傻瓜式了，第一行表示生命周期较长的那个对象，图中是AliPayModel这个类;第二行表示生命周期长的那个持有了一个什么样的引用，图中是mActivity;第三行表示生命周期较短的那个对象，图中是SelectPayTypeActivity。

        回去查看源码，发现AliPayModel是个单例，在SelectPayTypeActivity中以AliPayModel.getInstance(this).XXX()的方式调用单例中的XXX()方法。于是AliPayModel通过mActivity持有了SelectPayTypeActivity.this的引用。SelectPayTypeActivity本来应该在用户退出这个页面和进入其他Activity(尤其是其他Activity层级较深时)时释放掉，但是单例的生命周期贯穿整个App，AliPayModel一直引用着SelectPayTypeActivity，导致SelectPayTypeActivity不能及时释放，引发内存泄露。

public class  AliPayModel extends BasePayModel {

    private Activity  mActivity;

    private AliPayModel() {}

    private static  AliPayModel instance = new AliPayModel();

    public static AliPayModel  getInstance(Activity tag) {

        instance.mActivity = tag;

        return instance;

    }

}

        找到了原因，解决方法也呼之欲出。要么AliPayModel这个业务类不要定义成单例，要么mActivity由强引用改成软引用或者弱引用。Java的强、软、弱、虚四种引用的区别不在本文的讨论范围。

    发现开源组件中的内存泄露

        用上述方法，可以检测出各种各样的内存泄露，包括：WebView导致的内存泄露、资源未关闭导致的内存泄露、非静态匿名内部类导致的内存泄露、Handler导致的内存泄露等等。

        请看下图，每次选择图片、上传头像时都会引发0.96M的内存泄露!

        再按图索骥，发现罪魁祸首是将一个Activity定义为static。表示不是很能理解这种神代码。最让人心中万马奔腾的是，它竟然有2600多个star!在这个项目的Issues中很多人反映内存占用大、容易OOM、卡顿等，但是没有人从技术层面去查找和分析原因，更遑论去阅读源码，都是直接拿来就用!

6 参考链接

Android App优化之性能分析工具

http://www.jianshu.com/p/da2a4bfcba68

Android开发调试必备-使用DDMS

http://blog.csdn.net/stzy00/article/details/46554529

Android内存分析工具（二）：DDMS

http://blog.csdn.net/berber78/article/details/47784007

Android性能专项测试之Heap Viewer工具

http://blog.csdn.net/itfootball/article/details/48734553

正确使用Android性能分析工具——TraceView

http://android.jobbole.com/78995/

Android性能专项测试之MemoryMonitor工具

http://blog.csdn.net/itfootball/article/details/48712595

Android性能优化第（二）篇---Memory Monitor检测内存泄露

http://www.cnblogs.com/ldq2016/p/6628311.html

Android内存与性能

http://blog.kamidox.com/android-memory-guide.html

Android系统性能调优工具介绍

http://blog.csdn.net/innost/article/details/9008691/

Android开发——Android多进程以及使用场景介绍

http://blog.csdn.net/seu_calvin/article/details/53932171

理解Android进程创建流程

http://gityuan.com/2016/03/26/app-process-create/

LeakCanary使用指南(1)

http://blog.csdn.net/hmh0512/article/details/57053265?utm_source=tuicool&utm_medium=referral

利用LeakCanary来检查Android内存泄漏

http://www.jianshu.com/p/0049e9b344b0

LeakCanary中文使用说明

https://www.liaohuqiu.net/cn/posts/leak-canary-read-me/

作者：Kevin_Junbaozi
链接：https://www.jianshu.com/p/edeb2bd44b6b
來源：简书
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