Android App卡顿分析，以及使用Choreographer进行帧率统计监测

1、背景：

卡顿是最影响App用户体验的原因之一。卡顿造成的原因多种多样，简单列举一下
 
1、布局层级过多，设置无用的背景色，布局中添加了多种不必要的背景色，导致view绘制的时候多次绘制，引起卡顿
2、布局太复杂，嵌套过多，例如RelativeLayout 相比LinearLayout，可以有效减少布局层级，层级太复杂，会影响view的measure时间，进而造成卡顿。
3、内存使用不当，主线程做了大量计算或者IO操作等，这样就不举例说明了。

2、性能问题常用检测方法

检测app绘制性能的方法多种多样:

如针对对于布局层级过多，可以使用开发者选项-->调用GPU过度绘制 方式查看。

针对布局复杂，可以用Hierarchy Viewer

也可以使用腾讯提供的性能检测工具：GT（GitHub地址：https://github.com/FanGuangcheng/GT）

 然而，这所有的检测方法都是开发阶段进行的，当我们的app投放到市场之后，我们不知道用户那边使用的真实场景是怎样的。

我们开发、测试进行的性能检测，都是针对我们的开发机器，没法真实模拟用户场景，比如用户多种多样的机型、内存大小、app使用状态、SD卡使用状态等等。
因此我们需要一种线上的监测机制，实时统计用户的卡顿数据，获得用户使用的第一手资料，并有针对性的对某些功能页面进行优化，更好的提升用户体验。

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3、android绘制原理

* Android 16ms原理*：Android系统每隔16ms会发出VSYNC信号重绘我们的界面(Activity).为什么是16ms, 因为Android设定的刷新率是60FPS(Frame Per Second), 也就是每秒60帧的刷新率, 约合16ms刷新一次.
如下图所示：

如图中所示，每隔16ms，系统都会发出VSYNC信号，如果这时候我们的画面（view）准备好了，我们的view绘制就会很流畅。如果我们在这个16ms间隔内，没有准备好画面（view），那么这一次绘制，就不会展示在屏幕上，就相当于少绘制了一帧，画面就会出现卡顿，断断续续。 如下图所示

4、Choreographer 监测掉帧原理

在Choreographer中有个回调接口，FrameCallback。

public interface FrameCallback
{
public void doFrame(long frameTimeNanos);
}
doFrame 的注释如下：* Called when a new display frame is being rendered.
就是说，当新的一帧被绘制的时候被调用。
因此我们利用这个特性，可以统计两帧绘制的时间间隔。
主要流程如下：
* 1、实现Choreographer.FrameCallback接口，比如实现类是FrameSkipMonitor
* 2、在doFrame中统计两帧绘制的时间，代码与注释如下：
@Override
public void doFrame(long frameTimeNanos) {
if (mLastFrameNanoTime != 0) {//mLastFrameNanoTime 上一次绘制的时间
long frameInterval = frameTimeNanos - mLastFrameNanoTime;//计算两帧的时间间隔
//如果时间间隔大于最小时间间隔，3*16ms，小于最大的时间间隔，60*16ms，就认为是掉帧，累加统计该时间
//此处解释一下原因： 因为正常情况下，两帧的间隔都是在16ms以内 ,如果我们统计到的两帧间隔时间大于三倍的普通绘制时间，我们就认为是出现了卡顿，之所以设置最大时间间隔，是为了有时候页面不刷新绘制的时候，不做统计处理
if (frameInterval > MIN_FRAME_TIME && frameInterval < MAX_FRAME_TIME) {
long time = 0;
if (mSkipRecordMap.containsKey(mActivityName)) {
time = mSkipRecordMap.get(mActivityName);
}
mSkipRecordMap.put(mActivityName, time + frameInterval);//统计时间
}
}
mLastFrameNanoTime = frameTimeNanos;
Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);
Runtime.getRuntime().maxMemory();
}

• 3、启动监测
  public void start() {
  Choreographer.getInstance().postFrameCallback(FrameSkipMonitor.getInstance());
  }

• 4、上报处理
  在doFrame选中，我们已经统计到了想要的数据，然后我们将time的值除以16600000（因为我们统计的时间是纳秒），就是掉帧的数字。

demo源码地址：https://github.com/FanGuangcheng/FrameSkipMonitor
源码简要解读：
最重要的两个类
FrameSkipMonitor：统计绘制间隔的时间处理操作。
MyActivityLifeCycle：activity相关的跳转纪录操作，通过纪录，就可以统计每个页面的掉帧卡顿时间。

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参考资料：

1、http://www.jianshu.com/p/1fb065c806e6
2 、https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxMzYyNDkyNA==&mid=2651332439&idx=1&sn=ba542ffeb494d827b9009d4e2128ed5c&scene=1&srcid=0818mFLqkkIMoS7vzjxTOEq2&key=8dcebf9e179c9f3a440c75502cc03ba23f09db161f5a3a4bd15acbdaa6b2ac0e641552d3b40a09b753739924009c9bfb&ascene=0&uin=Mjc3OTU3Nzk1&devicetype=iMac+MacBookPro10%2C1+OSX+OSX+10.10.5+build%2814F1909%29&version=11020201&pass_ticket=jzkG1H7kXvY27npmMnFUaa1eMShQT4c0PYd9r8wDanabk59MHU0ynkDd6oxen8jH