android使用工具性能优化

简介

本文记录使用工具来对app进行优化过程，主要包括UI界面优化、内存优化、代码优化以及电量优化；各个优化模块是相互关联的，各个模块优化后才能达到app整体的性能提升。

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UI界面优化

界面优化方面主要是减少GPU过渡绘制（也就是同一个像素点多次绘制）以及优化渲染时间，优化点主要是：

• 减少布局层次空间
• 视图View的绘制draw方法减少耗时操作
  如何才能完成上述的布局优化，本篇不做阐述，可以查看我的GPU调试笔记

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代码优化

代码优化范围就很广，涉及的知识也很多！首先，在编码时，我们要打造一个 适合具体项目代码框架，复用相同的代码，打造高内聚、低耦合的代码；不同业务场景使用不同的数据结构，权衡时间和空间效率，复杂耗时操作要活用线程或者进程；然后，当我们编写好代码后，我们反向来检查优化代码时，可以使用一些工具来优化代码

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monkey压力测试

monkey是adb中的一个测试脚本工具，当我们输入命令后，monkey可以模拟点击、滑动、长按等操作，随机去操控我们的App，以检测App中意料之外的bug，最后输出一份测试日志文件供我们去查看出现的bug；具体的monkey测试步骤如下：
操作指令：

adb shell monkey -p packagename -s 20 --throttle 1500 --ignore-crashes --ignore-timeouts -vvv 1000

-p: 测试的包名
-s: 种子数，可以理解为各种触摸点击次数顺序是通过一个算法实现的，而这个算法需要输入一个时间因子，相同的时间因子，产生的触摸事件是一模一样的
–ignore-crashes --ignore-timeouts: 忽略测试过程中产生异常和超时，否则测试会终止
-v：表示日志等级，默认是v，vvv是verbose最详细等级
1000：表示事件的次数
–throttle：事件操作后的延时
为了保证测试覆盖App所有页面，可以写个脚本，多执行几次，变换不同的时间因子；最后去日志文件查询崩溃日志
此项功能要打开USB模拟点击功能，不然无法调试

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UI优化总结

• 布局不要嵌套太多层
• 使用merge减少布局
• 自定义View onDraw不要放置复杂操作
• 合理使用validate和requestLayout

TraceView工具优化代码

当我们调试代码时，如遇到某段业务逻辑执行速率慢时，无法定位出哪块代码导致时，可以使用traceView工具进行定位；traceView工具可以展示代码执行的耗时、次数
该工具位于android sdk的tools/monitor目录下

先来看一下traceView工具界面

如上图：
区域A：展示的是多个线程以及线程号
区域B：A区域每个线程执行函数的时间分布图，线程中每个函数标记为一种唯一的颜色，颜色的长度标明这个函数执行时间的长度；所以从这个分布图中可以很明确的找出谁执行得慢
区域C：和区域B相关，每个函数的执行速率结果，还有函数执行顺序，当前函数由谁调起，它又调用了哪些其他函数；重点阐述横向的参数：
incl cpu time：函数获取CPU时间片执行时间，包含函数内部调用其他函数时间；
excl cpu time：函数自身CPU执行时间，不包含调用的下级函数时间
incl real time：函数执行时间，包括函数内调用其他函数时间，也包含被线程中断休眠阻塞的时间
excl real time：同上，但是不包括调用其他函数时间
Calls+RecurCalls/Total：程序调用次数+递归调用次数/总次数
Cpu Time/Call：函数执行获取时间片平均时间
Real Time/Call：函数执行时间包括休眠时间，平均时间

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如何快速找出效率低函数？

两个关键点：（1） 函数本身比较耗时；（2） 函数调用次数过多

首先，可以很直观的在上图B区域，快速找出颜色最长的也就是函数耗时最长的；其次，也可以在C区域点击CPU TIme/Call，C区域会自动排序长度；同理点击Calls+RecurCalls/Total自动排序调用次数；但是C区域函数比较多，我们可以在C区域下方有个Find进行输入过滤，能快速找到低效率函数，然后我们去查看逻辑进行优化即可

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优化demo

下面，我将使用上述方法来优化一段打开相机扫一扫的逻辑，进行优化：

1. 首先从主观感受上，我打开相机感觉比较慢，我需要定位trace代码的启动和终点
2. 起点我使用Debug.startMethodTracing(“xxx.trace”)进行开启trace起点，假设扫一扫页面为ScanActivity；那我这个起点在打开这个页面的前一句代码
3. 终点我设置在ScanActivity的onWindowFocusChanged方法，该方法表明activity真正可见，不要设置到onResume；使用Debug.stopMethodTracing();停止trace
4. 最后运行app完成后，会在/sdcard/Android/data/packageName/files/xxx.trace路径下，adb pull出来
5. 使用monitor打开这个文件；以下是我对trace文件的分析：
   注意，定位trace代码块除了上面的Debug插入代码这种方法外；还可以直接使用studio的Profile功能，在CPU性能图下面，直接点击trace start和stop
   优化点1，相机参数getParameters
   
   通过CPU Time/Calls排序后，加上书图com过滤后发现：
   早SurfaceCreated函数内部耗时的原因是initCamera和isFlashing这两个函数；进入这两个子函数查看：
   
   
   如上两图，在isFlashlightAvailable和initCamera两个方法内主要的耗时都在Camera.getParameters这个函数，进一步查看函数：

public Parameters getParameters() {
        Parameters p = new Parameters();
        String s = native_getParameters();
        //耗时主要在下面这个方法
        p.unflatten(s);
        return p;
}

p.unflatten会遍历相机的所有参数并封装构造到一个Map结构；这也是它耗时的原因，并且这个函数是库函数无法修改；但是我们程序多个函数都回去掉这个函数，处理的办法就是缓存获取的相机参数，并且为了保持参数的有效性，加入了一个过期时间；修改如下：

private Camera.Parameters getCamerPara(){
  if(cachParams == null || System.currentTimeMillis() - lastParaTime > 60000){
      cachParams = mCamera.getParameters();
      lastParaTime = System.currentTimeMillis();
  }
  return cachParams;
}

把之前的用到Camera.getParameters()的地方全部改为这个函数即可；优化后重新trace结果如下图：

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优化点2，setContentView布局
从traceView文件中发现setContentView也比较耗时：

setContentView时间的长短取决于布局文件xml的层叠嵌套，查看布局发现，根部据里面嵌套了一层ToolBar，在ToolBar里面有我们的左右标题TextView；我修改为去掉ToolBar布局，把左右布局提出来在根布局下面，这样整个布局文件就只有一层布局了
最后，优化后trace的结果，setContentView耗时减少：

优化总结

• 复杂耗时逻辑放入子线程、进程或者服务端
• 一些网络请求使用缓存
• 大量数据分批操作，如在屏幕内时才加载 屏幕外不加载
• 使用Service后台进行

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内存优化Profile

移动端设备内存有限，需要合理使用内存资源，及时释放不需要的内存，减少内存泄漏；这里用到的工具是Android Studio的Profile，点击Run下面的Profile功能，进入MEMORY内存下面，大致如下图所示：

简单介绍下上述界面各个区域：
C区域：内存时间线，内存是实时的，可以查看过去到现在任意时刻的内存状况，内存增加时，图形会上升，内存释放或者垃圾回收时，图形会下降，如C区域右下角的垃圾桶符号就是一个垃圾回收标志。

B区域：垃圾桶标志，点击后就会主动进行垃圾回收；下载符号，是对app内存进行dump标志，后面的allocation Tracking菜单选项，是内存app dump选项，有sample和full选项，sample方式dump内存是对app影响较小，而full较大；dump内存后，内存明细就时上图下班部分的样子

A区域：实时展示app内各个模块内存大小；

• java 从java或kotlin代码分配的对象内存
• native 从C/C++代码分配的内存
• Graphics 从图像缓冲队列输出到屏幕的像素（如GL表面/GL纹理）所占用的内存
• Stack 应用中原生堆栈和java堆栈所用的内存
• Code 代码资源（dex字节码/dex优化字节码/so库和字体等）
• others 应用占用的内存系统无法归类
• Allocated java和kotlin代码的对象个数

D区域：dump的内存实例详细展示，左上方方框内是查看方式选择；

• default heap：当系统未指定堆时。
• image heap：系统启动映像，包含启动期间预加载的类。此处的分配保证绝不会移动或消失。
• zygote heap：写时复制堆，其中的应用进程是从 Android 系统中派生的。
• app heap：您的应用在其中分配内存的主堆。
• JNI heap：显示 Java 原生接口 (JNI) 引用被分配和释放到什么位置的堆。

右侧的菜单中，选择如何安排分配：

• Arrange by class：根据类名称对所有分配进行分组。这是默认选项。
• Arrange by package：根据软件包名称对所有分配进行分组。
• Arrange by callstack：将所有分配分组到其对应的调用堆栈。

D区域右侧还有许多菜单：
Allocations：java内存实例数量
native size：此java对象使用的native层的内存量，字节单位
shallow size：此java对象使用java内存总量
Retained Size：为此类的所有实例而保留的内存总大小

当我们选择D区域某个对象实例时，会在右侧展示EF区域
E区域：为D区域该实例拥有的所有成员变量

• depth 对象实例到GC根节点的跳数
• Native Size：java对象所有所拥有native层的占用的内存
• shallow size和Retained Size同上

F区域：对象实例被别的对象持有的引用
memory的功能介绍完了，那这个工具是如何进行内存优化呢？
首先，需要给app一些压力，极限测试下，实时查看内存分配请看，有没有内存激增的异常状况；其次，主动垃圾回收后，dump内存下来，查看内存实例，主要看内存泄漏，一些该释放而没有被释放的实例。这里我们也可以配合monkey测试框架自动完成内存优化

profile memory例子

我所采用的调试方法：
我先使用monkey自动测试，随机操作app，最后然其停留在主页面HomePage，手动点击垃圾回收，dump内存查看检查，和主页面不相关的实例都不应该存在，需要检查实例的对象数量，占用内存是否太大不合理等；app的其他页面也类似，都可以按照此操作进行，以下时我dump内存发现的异常问题：

实例数量过多

ServiceCreator这个类时我底层网络框架的基础类，网络访问接口都是由这个类生成的；我代码设计的本意ServiceCreator时唯一的，不会存在多个实例，那这里时不对的，查看源码如下：

//网络底层服务
@Binds
abstract IServiceCreator serviceCreator(ServiceCreator serviceCreator);

我使用的时dagger2框架，这里采用的时@Binds接口和实例绑定，而问题出在没有给他设置单例唯一，解决的办法加个注解@Singleton解决问题；不清楚dagger2的可以参考这篇文章

下面截图也是实例过多，同一个实例高达6个

查看这段源码：

window.findViewById(R.id.tv_mv_phone).setOnClickListener(this::onClickViews);
window.findViewById(R.id.tv_check_user).setOnClickListener(this::onClickViews);
window.findViewById(R.id.tv_check_private).setOnClickListener(this::onClickViews);
window.findViewById(R.id.about_us).setOnClickListener(this::onClickViews);
window.findViewById(R.id.btn_logout).setOnClickListener(this::onClickViews);
userIcon = window.findViewById(R.id.btn_login);
userIcon.setOnClickListener(this::onClickViews);

上面使用lambda表达式设置组件view监听，熟悉lambda表达式原理的人都知道这时怎么回事，不熟悉的点击这里，解决的办法就是不用lambda，直接设置为一个监听

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Profile里面的Network和Energy调试

这两块主要网络模块和能耗模块，查看网络流以及一些服务能耗。
关于Network模块，查看一些网络访问数据和频率，减少不必要的发送数据，以及减小发送频率；
Energy模块，主要是一些服务耗电，如定位等，不使用定位时，关闭定位服务。

以上就是性能调试的记录！如有不正或更好的办法，望不吝赐教！