Android自动化页面测速在美团的实践，android面试试题
现有方案问题
- 冷启动时间不准：冷启动起始时间从 Application.onCreate() 中开始算起，会使得计算出来的冷启动时间偏小，因为在该方法执行前可能会有 MultiDex.install() 等耗时方法的执行。
- 特殊情况未考虑：忽略了ViewPager+Fragment延时加载这些常见而复杂的情况，这些情况会造成实际测速时间非常不准。
- 手动注入代码：所有的代码都需要手动写入，耦合进业务逻辑中，难以维护并且随着新页面的加入容易遗漏。
- 写死配置文件：如需添加或更改要测速的页面，则需要修改本地配置文件，进行发版。
目标方案效果
- 自动注入代码，无需手动写入代码与业务逻辑耦合。
- 支持Activity和Fragment页面测速，并解决ViewPager+Fragment延迟加载时测速不准的问题。
- 在Application的构造函数中开始冷启动时间计算。
- 自动拉取和更新配置文件，可以实时的进行配置文件的更新。
实现
我们要实现一个自动化的测速插件，需要分为五步进行：
- 测速定义：确定需要测量的速度指标并定义其计算方式。
- 配置文件：通过配置文件确定代码中需要测量速度指标的位置。
- 测速实现：如何实现时间的计算和上报。
- 自动化实现：如何自动化实现页面测速，不需要手动注入代码。
- 疑难杂症：分析并解决特殊情况。
测速定义
我们把页面加载流程抽象成一个通用的过程模型：页面初始化 -> 初次渲染完成 -> 网络请求发起 -> 请求完成并刷新页面 -> 二次渲染完成。据此，要测量的内容包括以下方面：
onCreate()
需要注意的是，网络请求时间是指定的一组请求全部完成的时间，即从 第一个请求发起开始，直到最后一个请求完成 所用的时间。
根据定义我们的测速模型如下图所示。
配置文件
接下来要知道哪些页面需要测速，以及页面的初始请求是哪些API，这需要一个配置文件来定义。
我们定义了一个XML配置文件，每个 标签代表了一个页面，其中 id 是页面的类名或者全路径类名，用以表示哪些Activity或者Fragment需要测速； tag 代表是否为首页，这个首页指的是用以计算冷启动结束时间的页面，比如我们想把冷启动时间定义为从App创建到HomeActivity展示所需要的时间，那么HomeActivity的tag就为1；每一个 代表这个页面的一个初始请求，比如HomeActivity页面是个列表页，一进来会先请求config接口，然后请求list接口，当list接口回来后展示列表数据，那么该页面的初始请求就是config和list接口。更重要的一点是，我们将该配置文件维护在服务端，可以实时更新，而客户端要做的只是在插件SDK初始化时拉取最新的配置文件即可。
测速实现
测速需要实现一个SDK，用于管理配置文件、页面测速对象、计算时间、上报数据等，项目接入后，在页面的不同节点调用SDK提供的方法完成测速。
冷启动开始时间
冷启动的开始时间，我们以Application的构造函数被调用为准，在构造函数中进行时间点记录，并在SDK初始化时，将时间点传入作为冷启动开始时间。
//Application
public MyApplication(){
super();
coldStartTime = SystemClock.elapsedRealtime();
}
//SDK初始化
public void onColdStart(long coldStartTime) {
this.startTime = coldStartTime;
}
这里说明几点：
SystemClock.elapsedRealtime()
onCreate()
SDK初始化
SDK的初始化在 Application.onCreate() 中调用，初始化时会获取服务端的配置文件，解析为 Map
页面开始时间
页面的开始时间，我们以Activtiy或Fragment的 onCreate() 作为时间节点进行计算，记录页面的开始时间。
public void onPageCreate(Object page) {
int pageObjKey = Utils.getPageObjKey(page);
PageObject pageObject = activePages.get(pageObjKey);
ConfigModel configModel = getConfigModel(page);//获取该页面的配置
if (pageObject == null && configModel != null) {//有配置则需要测速
pageObject = new PageObject(pageObjKey, configModel, Utils.getDefaultReportKey(page), callback);
pageObject.onCreate();
activePages.put(pageObjKey, pageObject);
}
}
//PageObject.onCreate()
void onCreate() {
if (createTime > 0) {
return;
}
createTime = Utils.getRealTime();
}
这里的 getConfigModel() 方法中，会使用页面的类名或者全路径类名，去初始化时解析的配置Map中进行id的匹配，如果匹配到说明页面需要测速，就会创建测速对象 PageObject 进行测速。
网络请求时间
一个页面的初始请求由配置文件指定，我们只需在第一个请求发起前记录请求开始时间，在最后一个请求回来后记录结束时间即可。
boolean onApiLoadStart(String url) {
String relUrl = Utils.getRelativeUrl(url);
if (!hasApiConfig() || !hasUrl(relUrl) || apiStatusMap.get(relUrl.hashCode()) != NONE) {
return false;
}
//改变Url的状态为执行中
apiStatusMap.put(relUrl.hashCode(), LOADING);
//第一个请求开始时记录起始点
if (apiLoadStartTime <= 0) {
apiLoadStartTime = Utils.getRealTime();
}
return true;
}
boolean onApiLoadEnd(String url) {
String relUrl = Utils.getRelativeUrl(url);
if (!hasApiConfig() || !hasUrl(relUrl) || apiStatusMap.get(relUrl.hashCode()) != LOADING) {
return false;
}
//改变Url的状态为执行结束
apiStatusMap.put(relUrl.hashCode(), LOADED);
//全部请求结束后记录时间
if (apiLoadEndTime <= 0 && allApiLoaded()) {
apiLoadEndTime = Utils.getRealTime();
}
return true;
}
private boolean allApiLoaded() {
if (!hasApiConfig()) return true;
int size = apiStatusMap.size();
for (int i = 0; i < size; ++i) {
if (apiStatusMap.valueAt(i) != LOADED) {
return false;
}
}
return true;
}
每个页面的测速对象，维护了一个请求ur
l和其状态的映射关系 SparseIntArray ，key就为请求url的hashcode，状态初始为 NONE 。每次请求发起时，将对应url的状态置为 LOADING ，结束时置为 LOADED 。当第一个请求发起时记录起始时间，当所有url状态为 LOADED 时说明所有请求完成，记录结束时间。
渲染时间
按照我们对测速的定义，现在冷启动开始时间有了，还差结束时间，即指定的首页初次渲染结束时的时间；页面的开始时间有了，还差页面初次渲染的结束时间；网络请求的结束时间有了，还差页面的二次渲染的结束时间。这一切都是和页面的View渲染时间有关，那么怎么获取页面的渲染结束时间点呢？
由View的绘制流程可知，父View的 dispatchDraw() 方法会执行其所有子View的绘制过程，那么把页面的根View当做子View，是不是可以在其外部增加一层父View，以其 dispatchDraw() 作为页面绘制完毕的时间点呢？答案是可以的。
class AutoSpeedFrameLayout extends FrameLayout {
public static View wrap(int pageObjectKey, @NonNull View child) {
…
//将页面根View作为子View，其他参数保持不变
ViewGroup vg = new AutoSpeedFrameLayout(child.getContext(), pageObjectKey);
if (child.getLayoutParams() != null) {
vg.setLayoutParams(child.getLayoutParams());
}
vg.addView(child, new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT, ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT));
return vg;
}
private final int pageObjectKey;//关联的页面key
private AutoSpeedFrameLayout(@NonNull Context context, int pageObjectKey) {
super(context);
this.pageObjectKey = pageObjectKey;
}
@Override
protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
super.dispatchDraw(canvas);
AutoSpeed.getInstance().onPageDrawEnd(pageObjectKey);
}
}
我们自定义了一层 FrameLayout 作为所有页面根View的父View，其 dispatchDraw() 方法执行super后，记录相关页面绘制结束的时间点。
测速完成
现在所有时间点都有了，那么什么时候算作测速过程结束呢？我们来看看每次渲染结束后的处理就知道了。
//PageObject.onPageDrawEnd()
void onPageDrawEnd() {
if (initialDrawEndTime <= 0) {//初次渲染还没有完成
initialDrawEndTime = Utils.getRealTime();
if (!hasApiConfig() || allApiLoaded()) {//如果没有请求配置或者请求已完成，则没有二次渲染时间，即初次渲染时间即为页面整体时间，且可以上报结束页面了
finalDrawEndTime = -1;
reportIfNeed();
}
//页面初次展示，回调，用于统计冷启动结束
callback.onPageShow(this);
return;
}
//如果二次渲染没有完成，且所有请求已经完成，则记录二次渲染时间并结束测速，上报数据
if (finalDrawEndTime <= 0 && (!hasApiConfig() || allApiLoaded())) {
finalDrawEndTime = Utils.getRealTime();
reportIfNeed();
}
}
该方法用于处理渲染完毕的各种情况，包括初次渲染时间、二次渲染时间、冷启动时间以及相应的上报。这里的冷启动在 callback.onPageShow(this) 是如何处理的呢？
//初次渲染完成时的回调
void onMiddlePageShow(boolean isMainPage) {
if (!isFinish && isMainPage && startTime > 0 && endTime <= 0) {
endTime = Utils.getRealTime();
callback.onColdStartReport(this);
finish();
}
}
还记得配置文件中 tag 么，他的作用就是指明该页面是否为首页，也就是代码段里的 isMainPage 参数。如果是首页的话，说明首页的初次渲染结束，就可以计算冷启动结束的时间并进行上报了。
上报数据
当测速完成后，页面测速对象 PageObject 里已经记录了页面（包括冷启动）各个时间点，剩下的只需要进行测速阶段的计算并进行网络上报即可。
//计算网络请求时间
long getApiLoadTime() {
if (!hasApiConfig() || apiLoadEndTime <= 0 || apiLoadStartTime <= 0) {
return -1;
}
return apiLoadEndTime - apiLoadStartTime;
}
自动化实现
有了SDK，就要在我们的项目中接入，并在相应的位置调用SDK的API来实现测速功能，那么如何自动化实现API的调用呢？答案就是采用AOP的方式，在App编译时动态注入代码，我们 实现一个Gradle插件，利用其Transform功能以及Javassist实现代码的动态注入 。动态注入代码分为以下几步：
- 初始化埋点：SDK的初始化。
- 冷启动埋点：Application的冷启动开始时间点。
- 页面埋点：Activity和Fragment页面的时间点。
- 请求埋点：网络请求的时间点。
初始化埋点
在 Transform 中遍历所有生成的class文件，找到Application对应的子类，在其 onCreate() 方法中调用SDK初始化API即可。
CtMethod method = it.getDeclaredMethod(“onCreate”)
method.insertBefore("${Constants.AUTO_SPEED_CLASSNAME}.getInstance().init(this);")
最终生成的Application代码如下：
public void onCreate() {
…
AutoSpeed.getInstance().init(this);
}
冷启动埋点
同上一步，找到Application对应的子类，在其构造方法中记录冷启动开始时间，在SDK初始化时候传入SDK，原因在上文已经解释过。
//Application
private long coldStartTime;
public MobileCRMApplication() {
coldStartTime = SystemClock.elapsedRealtime();
}
public void onCreate(){
…
AutoSpeed.getInstance().init(this,coldStartTime);
}
页面埋点
结合测速时间点的定义以及Activity和Fragment的生命周期，我们能够确定在何处调用相应的API。
Activity
对于Activity页面，现在开发者已经很少直接使用 android.app.Activity 了，取而代之的是 android.support.v4.app.FragmentActivity 和 android.support.v7.app.AppCompatActivity ，所以我们只需在这两个基类中进行埋点即可，我们先来看FragmentActivity。
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
AutoSpeed.getInstance().onPageCreate(this);
…
}
public void setContentView(View var1) {
super.setContentView(AutoSpeed.getInstance().createPageView(this, var1));
}
注入代码后，在FragmentActivity的 onCreate 一开始调用了 onPageCreate() 方法进行了页面开始时间点的计算；在 setContentView() 内部，直接调用super，并将页面根View包装在我们自定义的 AutoSpeedFrameLayout 中传入，用于渲染时间点的计算。
然而在AppCompatActivity中，重写了setContentView()方法，且没有调用super，调用的是 AppCompatDelegate 的相应方法。
public void setContentView(View view) {
getDelegate().setContentView(view);
}
这个delegate类用于适配不同版本的Activity的一些行为，对于setContentView，无非就是将根View传入delegate相应的方法，所以我们可以直接包装View，调用delegate相应方法并传入即可。
public void setContentView(View view) {
AppCompatDelegate var2 = this.getDelegate();
var2.setContentView(AutoSpeed.getInstance().createPageView(this, view));
}
对于Activity的setContentView埋点需要注意的是，该方法是重载方法，我们需要对每个重载的方法做处理。
Fragment
Fragment的 onCreate() 埋点和Activity一样，不必多说。这里主要说下 onCreateView() ，这个方法是返回值代表根View，而不是直接传入View，而Javassist无法单独修改方法的返回值，所以无法像Activity的setContentView那样注入代码，并且这个方法不是 @CallSuper 的，意味着不能在基类里实现。那么怎么办呢？我们决定在每个Fragment的该方法上做一些事情。
//Fragment标志位
protected static boolean AUTO_SPEED_FRAGMENT_CREATE_VIEW_FLAG = true;
//利用递归包装根View
public View onCreateView(LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container, @Nullable Bundle savedInstanceState) {
if(AUTO_SPEED_FRAGMENT_CREATE_VIEW_FLAG) {
AUTO_SPEED_FRAGMENT_CREATE_VIEW_FLAG = false;
View var4 = AutoSpeed.getInstance().createPageView(this, this.onCreateView(inflater, container, savedInstanceState));
AUTO_SPEED_FRAGMENT_CREATE_VIEW_FLAG = true;
return var4;
} else {
…
return rootView;
}
}
我们利用一个boolean类型的标志位，进行递归调用 onCreateView() 方法：
weight: 400; font-stretch: inherit; font-size: 18px; line-height: inherit; font-family: inherit; vertical-align: baseline; word-break: break-word; color: rgb(93, 93, 93); letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(255, 255, 255); text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">