概要
应用运行时的卡顿问题非常影响用户体验，严重降低产品表现力，本文将介绍应用卡顿原因以及分析方法等等。
卡顿问题可分为两类，应用卡顿和系统卡顿，本文针对系统正常时应用卡顿场景。
黄油工程
Android系统每隔16ms发出VSYNC信号，触发对UI进行渲染，如果每次渲染都成功，这样就能够达到流畅的画面所需要的60fps，为了能够实现60fps，这意味着程序的大多数操作都必须在16ms内完成。
如上图，第1帧在显示时，GPU并没有准备好第2帧数据，导致第1帧数据连续显示两次，导致不流畅、卡顿。应用需要减轻UI线程负担，将耗时工作放入工作线程中，同时精简绘制工作，保证16ms内可以完成一帧绘制。
图层叠加
Android通过图层叠加完成绘制。
左侧的对象是生成图形缓冲区的渲染器，如主屏幕、状态栏和系统界面。SurfaceFlinger 是合成器，屏幕负责显示合成界面。
应用界面层级应该尽量精简，同时减少过度绘制问题，减轻系统压力。
卡顿原因
应用卡顿常见的原因，UI线程负荷过重，绘制代码不当等。系统卡顿或资源紧张也有可能导致应用卡顿，gc过多也能导致卡顿。此外，过度绘制，界面层级过多也会导致绘制效率下降。
在某些GPU性能较差的机器上，alpha动画效率低下，也会导致卡顿。
分析方法
遇到卡顿问题，从现象入手，排除系统卡顿原因，接下来可通过log分析、工具定位解决卡顿问题。常用工具为traceview，systrace等。
Traceview，针对单一应用，统计具体一段时间内方法执行时间、次数等信息。
Systrace，记录整机运行情况，包括cpu使用情况，vsync信号，gc信息等等，它也能记录部分方法的执行情况，时间等。
Log分析，重点跟踪gc情况，具体业务逻辑流程等。
Traceview
Traceview有两种使用方式，既可使用DDMS采集数据，也可使用Debug类采集数据。使用DDMS采集数据的步骤如下：
- 在应用的AndroidManifest.xml添加 android:debuggable="true"，打开debug属性
- 打开DDMS面板，选中调试的应用
- 点击 Start Method Profiling 按钮
- 操作机器，执行对应需要性能分析的过程
- 点击 Stop Method Profiling 按钮
抓取数据完成后会自动跳转到traceview界面。
除了使用DDMS采集数据，也可以使用Debug类采集数据，使用Debug类采集数据步骤如下：
- 在AndroidManifest.xml中添加写sd卡权限
- 在问题怀疑点处调用Debug.startMethodTracing("demo");
- 在问题结束点处调用Debug.stopMethodTracing();，例如，可以在Activity的onCreate和onPause处分别调用上述方法。
- 从sd卡中导致trace文件到pc端，利用ddms打开trace文件。
DDMS方式简单，但很粗略。而使用Debug类采集数据，相对复杂，但更精确。
Traceview分析面板上，有很多的维度，一般来说，我们需要分析出那些耗时或者调用次数过多的函数，耗时的函数可通过维度Incl CPU Time分析。调用次数过多的函数可通过Cpu Time/Call维度分析。耗时的函数需要分析，很容易理解，但调用次数过多的函数很容易被忽略，如果view的onMeasure函数在不需要刷新时被调用多次，这也是值得关注的问题，所以需要分析函数的调用次数。
Traceview应用
模拟如下场景，ListView滑动卡顿，在getView方法中sleep一段时间，导致一帧数据无法在16ms内准备完成，因此滑动卡顿。
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
ViewHolder viewHolder = null;
。。。。。。
try {
Thread.sleep(50);
} catch (Exception e) {
}
return convertView;
}
使用DDMS采集数据分析，按Incl CPU Time降序排列，traceview面板如下：
因为Incl CPU Time是包含内部调用的其它函数时间的，所以从上到下，花时间最多的就是虚拟机相关方法以及ActivityThread的main方法（应用线程启动的入口方法）等。点击每一个方法，均可以看到此方法自身花费时间、调用其它方法花费时间以及它的前一调用方法。一般来说通过跟踪调用链，可找到对应问题所在。
从ActivityThread的main方法入手，parents属性不用管，查看children属性，self即是自身花费时间，此时为0，可见耗时是花在loop方法，一跟跟踪调用链最终发现如下：
Adapter类的getView方法中调用了sleep方法以及setImageResource方法，而sleep方法耗时占用整体耗时的97%，如此，问题原凶已找到。
有一个小窍门，在分析某个方法的耗时构成时，如果此方法显示有多个子方法耗时时，则选取耗时比较最大的子方法继续分析，如下下面的情况：
我们预先已知listview滑动卡顿，那么耗时最多的应该是与listview相关的函数，而事实也是如此，继续跟踪线框内容，即可找到最终问题。
Systrace
Systrace与Traceview所不同的是，Systrace它能提供丰富得多的信息，它是对整机这段时间内的全面信息反馈，可以查看cpu分配情况，查看vsync信号，查看应用具体一帧图像各阶段耗时情况，甚至还可以查看gc情况，所以Systrace可以从系统高度，整体高度来查看卡顿问题。如果是分析单一应用卡顿问题，一定要通过Systrace来排除系统问题，确认这段时间内cpu资源足够，也要查看gc情况。如果某段时间内，应用一帧卡顿，而cpu资源不够或此时正在gc，则并不能说明是应用的问题。
由于google对android studio的大力推荐，现在使用eclipse抓取的Systrace，已经无法被chrome识别了，所以需要as抓取Systrace，抓取并打开Systrace的步骤如下：
- 打开as，打开tools菜单，打开android device monitor
- 点击抓取systrace按钮，勾选所需的信息，再确定
- 在机器上进行相应操作，生成对应trace文件
- 打开chrome浏览器，在地址栏上输入chrome://tracing/，再使用chrome打开之前保存的trace文件
Systrace使用W放大，S缩小，A左移，D右移，右侧有选择条，可选择鼠标点击，也可选择时间段标记。操作较为简单，不再详述。
Systrace有几个需要注意的点，首先就是cpu的状态问题。例如上图红框所示，obtainView方法上是无色的，而右边小部分确是蓝色或绿色，无色则代表cpu此时在睡眠状态，蓝色或绿色表示cpu处于运行状态。如上图所示，则可知此时cpu状态异常，是否是调用了sleep方法导致这一帧卡顿了？可使用左键滑动选中一段距离，查看这段距离的cpu情况：
Systrace也是可以直接点击红色帧（红色帧即是卡顿帧），查看红色帧的一些基本情况，也能看到对于红色帧的处理意见。
Systrace还能够显示当前的gc情况，例如：
Systrace还有一个强大的功能，选中查看某段时间内cpu的情况，如下图所示，cpu这段时间内有gc操作，binder调用，还有打印log，如果gc操作过于频繁，binder调用都是会影响系统性能的，另外log过多也是会影响系统性能的。
章节中的示例，抓取Systrace，分析，案例简单，在Systrace上也一目了解，obtainView时间太长了，原因是cpu那段时间都处于sleep状态。
性能优化的其它方法
前文介绍的是解决卡顿问题的重型武器，也有一些方法可以缓解卡顿或者让性能更好。通过绘制原理的介绍，可以清楚地知道，如果UI的层级越少越好。怎么查看UI的层级呢？可以通过hierarchyviewer工具。可以通过自定义view形式实现UI层级的减少。UI层级减少，也会缓解过度绘制问题。
另外，减少界面刷新的次数也很重要，避免不必要的UI界面刷新。降低UI层级以及减少不必要刷新次数较为简单，不再详述。
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