云米客户端APM性能监控组件分析（一）

想做这个组件很久了，企业是一个盈利机构，业务的稳定快速发展才能支撑一个公司正常运营。但很多时候这个理由被滥用，被拿来当做搪塞的借口。忽略流程、质量，以致很多时候绝大部分人都疲于奔命，而且产出效益一点都不高。只有为数不多的企业真正做到科学管控、各司其职。

作为一个技术人员，核心职责是通过技术手段，交付质量高、稳定性好、扩展性强的功能，满足企业的业务需求。那怎样才能衡量交付的内容满足以上条件？看谁的声音大？还是看谁的资历老？【摊手】。显然不是，通过各种各样的监控手段，获得整个系统的运行数据，量化统计出各项运行指标，制定合适的标准，才能判断交付的内容是否符合标准。

出于这个目的，我在公司内部提出了设计并实现一个APP监控组件，可以方便地集成到公司的各个大大小小Android应用程序中，时时刻刻监控用户运行时的程序各项数据，并将获取到的数据上传至公司数据库，用于分析运行时的程序性能，并得出后续迭代的依据。

目前组件已经上线运行一段时间，目测数据比较正常，有需要可以拿去研究学习，已去除公司域名，哈哈哈哈哈哈
https://github.com/andyliu900/ideacode-apm-lib

以下内容高能，非专业人士选择性阅读

想法很美好，那么问题来了

问题一：一个手机APP，应该监控什么？

首先，这里实现的是Android原生程序性能监控方案，讨论的只是Android原生的范围。

一个Android程序由一个又一个界面组成，每一个界面都有各自的画面，界面的打开、显示、渲染等等都需要时间进行处理，所以监控这个过程的耗时数据是个不错的idea。

每个人用手机程序的时候都有过卡成狗的体验，所以监控为什么会卡成狗又是一个不错的idea。

现在的手机程序界面为了吸引用户，多多少少都会用到各种动画，计算机是通过绘制一帧又一帧的画面来实现画面动起来的效果，玩过走马灯的都知道这个原理，人眼对于绘制速度超过每秒60帧的画面认为流畅不卡顿，又是一个监控的point。

计算机都需要内存来进行缓冲，程序跑起来都会占用一定的内存空间，内存越少运行程序越卡，所以监控一定时间内的内存使用情况，也是一个很好的idea。

现在想找一个不用联网的单机程序真的难，网络通信本质上市IO操作，有上行和下行的数据，那么获取上行、下行数据，并统计整个IO操作的耗时，不失为一个聪明的idea。

另外现代操作系统是支持多进程的，一个程序允许开启多个进程来处理任务，可以监控各个进程的信息，判断这个程序的进程设计是否科学......

问题二：好吧，你说的都对。但我不知道去哪里拿这些内容

以上可以统称为监控【APP启动】、【Activity生命周期】、【卡顿时线程堆栈】、【绘制帧率】、【运行时内存使用情况】、【网络通信】、【进程信息】。接下来会分别从以上7个方面获取我们想要的信息，并记录在案。

以下内容更高能，非战斗人员尽早离场

监控【APP启动】、【Activity生命周期】

这两个本质上都是监控Activity的相关信息，这里要做一个很重要的事情，就是“hook”，中文译名是“钩子”。实际上是用一个假的东西替换掉系统原来的东西，让系统傻傻地拿着这个假的内容去完成任务，而这个假的内容已经被我们所接管，我们可以监控系统的整个任务过程。
说到Activity，大家都知道Activity和Activity之间是可以跳转的，真正控制跳转的是Instrumentation这个对象。那我们可以用我们自己指定的假的Instrumentation来替换系统原来的Instrumentation。

    /**
     * 插桩实现
     *
     * @throws ClassNotFoundException
     * @throws NoSuchMethodError
     * @throws InvocationTargetException
     * @throws IllegalAccessException
     * @throws NoSuchFileException
     */
    private static void hookInstrumentation() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException,
            IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
        Class<?> c = Class.forName("android.app.ActivityThread");
        Method currentActivityThread = c.getDeclaredMethod("currentActivityThread");
        boolean acc = currentActivityThread.isAccessible();
        if (!acc) {
            currentActivityThread.setAccessible(true);
        }
        Object o = currentActivityThread.invoke(null);
        if (!acc) {
            currentActivityThread.setAccessible(acc);
        }
        Field f = c.getDeclaredField("mInstrumentation");
        acc = f.isAccessible();
        if (!acc) {
            f.setAccessible(true);
        }

        Instrumentation currentInstrumentation = (Instrumentation)f.get(o);
        Instrumentation ins = new ApmInstrumentation(currentInstrumentation);
        f.set(o, ins);
        if (!acc) {
            f.setAccessible(acc);
        }
    }

ApmInstrumentation就是我说的假的Instrumentation。通过重写callApplicationOnCreate、callActivityOnXXX等方法，达到拦截生命周期事件的目的，并在整个过程中记录时间节点，统计出耗时信息。
详见代码：
https://github.com/andyliu900/ideacode-apm-lib/blob/master/apmlibrary/src/main/java/com/ideacode/apm/library/core/job/activity/ApmInstrumentation.java

注意点：监控FirstFrame耗时

一个Activity页面的最外层实际是一个DecorView，可以指定发送一个Runnable对象，并在其中计算出FirstFrame的渲染耗时。

activity.getWindow().getDecorView().post(new FirstFrameRunnable(activity, startType, startTime));
.
. 省略代码
.
   static class FirstFrameRunnable implements Runnable {

        private Activity activity;
        private int startType;
        private long startTime;

        public FirstFrameRunnable(Activity activity, int startType, long startTime) {
            this.activity = activity;
            this.startType = startType;
            this.startTime = startTime;
        }

        @Override
        public void run() {
            long firstFrameTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
            if (Manager.isDebug()) {
                ApmLogX.d(APM_TAG, SUB_TAG, "FirstFrameRunnable time:" + firstFrameTime);
            }
            if (firstFrameTime >= TaskConfig.DEFAULT_ACTIVITY_FIRST_MIN_TIME) {
                saveActivityInfo(activity, startType, System.currentTimeMillis() - startTime, ActivityInfo.TYPE_FIRST_FRAME);
            }

            if (Manager.isDebug()) {
                ApmLogX.d(APM_TAG, SUB_TAG, "FirstFrameRunnable time:" + String.format("[%s, %s]", ActivityCore.isFirst,
                        TimeUtils.getFormatTime(ActivityCore.appAttachTime, TimeUtils.DATETIMESECOND_SPLIT)));
            }
            // 保存应用冷启动时间
            if (ActivityCore.isFirst) {
                ActivityCore.isFirst = false;
                if (ActivityCore.appAttachTime <= 0) {
                    return;
                }
                int t = (int)(System.currentTimeMillis() - ActivityCore.appAttachTime);
                if (Manager.isDebug()) {
                    ApmLogX.d(APM_TAG, SUB_TAG, "AppStartTime time: " + t);
                }
                AppStartInfo info = new AppStartInfo(t);
                ITask task = Manager.getInstance().getTaskManager().getTask(ApmTask.TASK_APP_START);
                if (task != null) {
                    if (Manager.isDebug()) {
                        ApmLogX.d(APM_TAG, SUB_TAG, "AppStartInfo saveAppStartInfo");
                    }
                    task.save(info);
                } else {
                    if (Manager.isDebug()) {
                        ApmLogX.d(APM_TAG, SUB_TAG, "AppStartInfo task == null");
                    }
                }
            }
        }
    }

详见代码：
https://github.com/andyliu900/ideacode-apm-lib/blob/master/apmlibrary/src/main/java/com/ideacode/apm/library/core/job/activity/ActivityCore.java

未完待续......