Android 卡顿（一）：总述

Android 进阶系列： Android 卡顿（一）：总述

Android 卡顿系列是根据极客时间的专栏《Android开发高手课》 整理而成的。

卡顿的原因一般是主线程执行繁重的 UI 绘制、大量的计算或者 I/O 等耗时操作。
监控卡顿需要获取卡顿时的堆栈和当时 CPU 运行的一些信息，卡顿的最后都会反映到 CPU 时间上；

监控卡顿方法一般分为两个类型，一是监控主线程，另外一个计算函数的耗时；

一、监控主线程

监控主线程的主要思想是，通过监控主线程执行耗时，当超过阈值时， dump 出当前主线程的执行堆栈，通过分析堆栈找到卡顿原因。
例如开源的 BlockCannary, ArgusAPM, LogMonitor.

根据这个思想实现的方法实现有两种：

1. 依赖主线程 Looper, 监控每次 dispatchMessage 的耗时。
   例如 BlockCanary, 滴滴的 DoraemonKit
2. 依赖 Choreographer 模块，监控相邻两次 Vsync 事件通知的时间差。
   例如 360的ArgusAPM，微信读书（Android）阅读引擎卡顿监控测试

• 优点： 方便回去到卡顿的堆栈
• 缺点： 无法去到各个函数的执行耗时

二、计算函数的耗时

主要思想是对函数进行打点插桩。这种方案不进能准确捕获卡顿堆栈，也可以计算出各个函数的执行耗时情况。但是，它比较复杂。

主要有两种方法：

1. 使用 Trace 功能(Debug.startMethodTracing)

在应用启动时, 默认打开 Trace 功能（Debug.startMethodTracing）,应用内所有函数在执行前后都会经过该函数，通过 hack 手段代理该函数，在每个执行方法前后进行打点记录。

 - 优点：能统计到包括系统函数在内的所有函数，对代码或字节码不用做任何修改；
 - 缺点：方式比较 hack ，在兼容性和安全性上存在一定的风险；

2. 修改字节码的方式，在编译期修改所有 class 文件中的函数入口，对所有函数前后进行打点插桩。
   • 优点：兼容性比较好
   • 缺点：无法统计系统函数；对略微增加 apk 的函数数量，对增大 apk 的包。
   • 例子： 微信的 Matrix-TranceCannary

三、卡顿排查的工具

1. TraceView

使用 TraceView 创建跟踪日志，在希望开始记录的位置调用 startMethodTracing

• 优点：可以获取所有函数的调用时间
• 缺点：应用的运行速度会变慢，一般用于调试阶段
• 应用场景：分析整个程序执行流程的耗时
• 例子：

    // 1. 保存日志
    // 开始记录的地方
    SimpleDateFormat date = new SimpleDateFormat("dd_MM_yyyy_hh_mm_ss");
    String logDate = date.format(new Date());
    Debug.startMethodTracing("simple-" + logDate);

    ...

   // 记录结束的地方
    Debug.stopMethodTracing();

查看日志：

• 如果是在模拟机上，产生的日志在 sdcard/android/data/包名/files/ 路径下，双击即可打开
• 如果是在真机上，则可以使用命令将文件复制出来

adb pull 文件在设备上的路径/xxx.trace

2. Nanoscope

Uber 开源的 Nanoscope
原理是直接修改 Android 虚拟机源码，在 ArtMethod 执行入口和执行结束位置增加埋点代码，将所有的信息先写到内存，等到 trace 结束后才统一生成结果文件。

• 优点：
  • 性能损耗比较少；
  • 可用于分析任意一个应用；
• 缺点：
  • 需要自己刷 ROM
  • 默认只支持主线程采集，其他线程需要手动设置代码

3. Systrace

systrace 可以跟踪系统的 I/O 操作、 CPU负载、 Sufrace 渲染、 GC 等事件

• 优点：

  • 性能开销非常低

• 缺点：

  • 只能监控特点系统调用耗时情况， 不支持应用程序代码的耗时分析

• 应用场景：需要分析系统调用

4. Simpleperf

Simpleperf 是 Android 5.0 新增的性能分析工具， 利用 CPU 的性能监控监控单元（PMU）提供的硬件 perf 事件， 它可以看到所有 Native 代码的耗时；

• 应用场景：需要分析 Native 代码耗时的选择

5. Profiler

Profiler 是 Android Studio 3.2 提供的可视化的性能分析工具，它可以分析 CPU 的活动活动和函数跟踪、网络的检测以及电池的使用分析。

四、参考

1.极客时间，卡顿优化（上）：你要掌握的卡顿分析方法