Android 应用启动优化

Android 应用的启动时间长短是衡量应用性能的指标之一，是用户对应用的第一印象，其重要性不言而喻。

启动状态

应用启动状态主要有3种，一般来说冷启动耗时较长，启动优化主要是优化冷启动时间，这样做也可以提升温启动和热启动的性能。

• 冷启动

  冷启动是指应用从头开始启动：系统进程在冷启动后才创建应用进程。发生冷启动的情况包括应用

  自设备启动后或系统终止应用后首次启动。

• 热启动

  在热启动中，系统的所有工作就是将 Activity 带到前台。只要应用的所有 Activity 仍驻留在内存

  中，应用就不必重复执行对象初始化、布局加载和绘制。例如按Home键

• 温启动

  温启动包含了在冷启动期间发生的部分操作；同时，它的开销要比热启动高。有许多潜在状态可视

  为温启动。例如

  • 用户在退出应用后又重新启动应用。进程可能未被销毁，继续运行，但应用需要执行onCreate() 从头开始重新创建 Activity。

  • 系统将应用从内存中释放，然后用户又重新启动它。进程和 Activity 需要重启，但传递到onCreate() 的已保存的实例 state bundle 对于完成此任务有一定助益。

应用启动流程

启动流程图.png

1. 点击桌面App图标，Launcher进程采用Binder IPC向system_server进程发起startActivity请求；
2. system_server进程接收到请求后，向zygote进程发送创建进程的请求；
3. Zygote进程fork出新的子进程，即App进程；
4. App进程，通过Binder IPC向sytem_server进程发起attachApplication请求；
5. system_server进程在收到请求后，进行一系列准备工作后，再通过binder IPC向App进程发送scheduleLaunchActivity请求；
6. App进程的binder线程（ApplicationThread）在收到请求后，通过handler向主线程发送LAUNCH_ACTIVITY消息；
7. 主线程在收到Message后，通过反射机制创建目标Activity，并回调Activity.onCreate()等方法。
8. 到此，App便正式启动，开始进入Activity生命周期，执行完onCreate/onStart/onResume方法，UI渲染结束后便可以看到App的主界面。

启动时间

启动时间跟手机性能有关，主流旗舰机型启动时间保持在 2S 内为佳

启动耗时统计

启动耗时统计有两种途径

• 系统日志统计

  在 Android 4.4（API 级别 19）及更高版本中，logcat 包含一个输出行，其中包含名为 Displayed 的值。此值代表从启动进程到在屏幕上完成对应 Activity 的绘制所用的时间。

日志查看启动时间.png

• adb命令统计

  adb shell am start -S -W [packageName]/[activityName]
  

adb统计启动时间.png

我们一般关注TotalTime(表示新应用启动的耗时，包括新进程的启动和Activity的启动，但不包括前一个应用Activity pause的耗时),

启动状态LaunchState有4种情况：

• LaunchState: COLD （冷启动）
• LaunchState: HOT （热启动）
• LaunchState: WARM （温启动）
• LaunchState: UNKNOWN (0) （应用在前台时，调用adb命令）

问题诊断

• 使用DebugAPI及profiler 工具

  Android Studio 3.2+ 提供了 profiler 工具（我目前已升级到4.1+ 版本），可查看xxx.trace文件

  1.在application中添加startMethodTracing

      public MyApplication() {
        //相对sd卡路径，会在sd卡中生成一个app.trace文件（需要sdcard读写权限）。将手机中的trace文件保存至电脑，随后拖入Android Studio即可。
         //跟踪方式
          Debug.startMethodTracing("app");
            //采样方式，间隔1s
            //Debug.startMethodTracingSampling("app",8*1024*1024,1000);
      }
  

  2.在启动页的activity中添加stopMethodTracing

  @Override 
  public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) { 
    super.onWindowFocusChanged(hasFocus); 
    Debug.stopMethodTracing(); 
  }
  

  3.从sd卡保存到电脑并使用Android Studio查看

查看火焰图.png 查看耗时方法.png

4.优先查看耗时较长的方法并分析代码，遵循性能优化方法，例如：

• 合理的使用异步初始化、延迟初始化、懒加载机制
• 避免启动时耗时操作
• 简化布局

启动黑白屏问题

当系统加载并启动 App 时，需要耗费相应的时间，这样会造成用户会感觉到当点击 App 图标时会有 “延迟” 现象，为了解决这一问题，Google 的做法是在 App 创建的过程中，先展示一个空白页面，让用户体会到点击图标之后立马就有响应。

如果application或activity启动的过程太慢，导致系统的BackgroundWindow没有及时被替换，就会出现启动时白屏或黑屏的情况（取决于Theme主题是Dark还是Light）。

消除启动时的黑/白屏问题，大部分App都采用自己在Theme中设置背景图的方式来解决。

1.定义主题

<style name="AppTheme.Launcher"> 
        <item name="android:windowBackground">@drawable/bg</item> 
</style> 

2.启动页使用主题

<activity android:name=".activity.SplashActivity" 
          android:screenOrientation="portrait" 
          android:theme="@style/AppTheme.Launcher"> 
  <intent-filter> 
    <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> 
    <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> 
  </intent-filter> 
</activity>

3.启动页还原为应用主题

@Override 
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
//替换为原来的主题，在onCreate之前调用 
  setTheme(R.style.AppTheme); 
  super.onCreate(savedInstanceState); 
}