Android开发高手课之卡顿优化

造成卡顿的原因最后都会反映到CPU时间上，可以把CPU时间分为两种：系统时间和用户时间。

1. 用户时间：执行用户态应用程序代码所消耗的时间
2. 系统时间：执行内核态系统调用所消耗的时间，包括I/O、锁、中断以及其他系统调用的时间

CPU性能

获取cpu核心数
cat /sys/devices/system/cpu/possible

获取某个cpu的频率
cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_max_freq

卡顿问题分析指标

查看cpu使用情况
/proc/stat      获取整个系统的CPU使用情况

/proc/[pid]/stat    获取某个进程的CPU使用情况

常用命令

top  查看哪个进程是CPU消耗大户

vmstat  实时动态监视操作系统的虚拟内存和CPU活动

strace  跟踪某个进程所有的系统调用

CPU饱和度

CPU饱和度反应的是线程排队等待CPU的情况，就是CPU的负载情况。

CPU饱和度会跟应用的线程数有关，如果启动的线程过多,容易导致系统不停的切换执行的线程，把时间浪费在上下文切换，每一次CPU上下文切换都需要刷新寄存器和计数器。

查看CPU上下文切换次数

vmstat 

或

/proc/[pid]/schedstat

nr_voluntary_switches: 主动上下文切换次数，因为线程无法获取所需资源导致的上下文切换，最普遍的是IO
nr_involuntary_switches: 被动上下文切换次数，线程被系统强制调度导致上下文切换，例如大量线程在抢占CPU
se.statistics.iowait_count：IO等待的次数
se.statistics.iowait_sum：IO等待的时间

线程优先级

线程优先级会影响Android系统的调度策略，它主要是由nice和cgroup类型共同决定的，nice值越低，抢占cpu时间片的能力越强。

注意是否存在高优先级的线程空等低优先级线程，例如主线程等待某个后台线程的锁

Android卡顿排查工具

TraceView

https://developer.android.com/studio/profile/generate-trace-logs

Nanoscope

https://github.com/uber/nanoscope

//安装nanoscope 命令
brew tap uber/nanoscope
brew install nanoscope

nanoscope只工作在Nanoscope模拟器或者安装Nanoscope系统的设备上
nanosscope emulator

//开始追踪adb连接的设备
nanoscope start

限制：

1. 需要自己刷ROM，并且当前只支持Nexus 6P，或者采用其提供的x86架构的模拟器
2. 默认只支持主线程采集，其他线程需要代码手动设置

systrace

https://source.android.com/devices/tech/debug/systrace?hl=zh-cn

Simpleperf

https://android.googlesource.com/platform/system/extras/+/master/simpleperf/doc/README.md

卡顿现场

java实现

1. 获得java线程状态

通过Thread的getState方法可以获取线程状态。

WAITING、TIME_WAITING、BLOCKED都是需要特别注意的状态。

BLOCKED:是线程正在等待获取锁
WAITING: 是线程正在等待其他线程的唤醒动作。当一个线程处于waiting状态时，不仅会释放CPU资源，还会将持有的object锁也同时释放。

1. Thread.State
2. Java线程Dump分析

2. 获得所有线程堆栈

通过Thread.getAllStackTraces()拿到所有线程的堆栈，7.0之后该方法不会返回主线程的堆栈。

BackgroundHandler属于低优先级的后台线程，也就是主线程等待低优先级的后台线程

本质上Java线程的状态其实是Native线程的一种映射。

Java线程Dump分析
《手Q Android线程死锁监控与自动化分析实践》

Java线程状态

1. NEW：当线程被创建，还没有调用start方法时，线程就处于NEW状态
2. RUNNABLE：该状态表示线程具备所有运行条件，在运行队列中准备操作系统的调度，或者正在运行。
3. BLOCKED：线程正在等待获取java对象的监视器，即线程正在等待进入由synchronized保护的方法或者代码块。
4. WAITING：处在该线程的状态，正在等待某个事件的发生，只有特定的条件满足，才能获得执行机会。
5. TIMED_WAITING：线程调用了限时版本的API，正在等待时间流逝，处在该状态的线程，如果特定的事件发生或者时间流逝完毕，都会回复运行
6. TERMINATED：线程执行完毕，执行run方法正常返回，或者抛出了运行时异常而结束，线程都会停留在这个状态。