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
* 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。