享学课堂诚邀作者:周周

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#前言
手把手讲解系列文章,是我写给各位看官 ,也是写给我自己的。
文章可能过分详细 ,但是这是为了帮助到尽量多的人,毕竟工作5,6年,不能老吸血 ,也到了回馈开源的时候.
这个系列的文章:
1 、用通俗易懂的讲解方式,讲解一门技术的实用价值
2 、详细书写源码的追踪,源码截图 ,绘制类的结构图,尽量详细地解释原理的探索过程
3、提供Github 的 可运行的Demo工程,但是我所提供代码,更多是提供思路 ,抛砖引玉,请酌情cv
4、集合整理原理探索过程中的一些坑,或者demo的运行过程中的注意事项
5 、用gif图 ,最直观地展示demo运行效果**

如果觉得细节太细,直接跳过看结论即可 。
本人能力有限,如若发现描述不当之处 ,欢迎留言批评指正 。

学到老活到老 ,路漫漫其修远兮。与众君共勉 !

本文接上一篇
#正文大纲

  • DDMS
  • systrace
  • TraceView
  • 关于过度绘制

#正文

#DDMS

DDMS 的全称是Dalvik Debug Monitor Service,是 Android 开发环境中的Dalvik[虚拟机]调试监控服务

以前用eclipse的时候,有个直接的入口可以打开DDMS,但是自从用了AndroidStudio ,入口没了…但是其实在SDK目录内部还是有的.


打开DDMS之后:

具体有啥用,稍后再说。

#systrace

systrace是sdk的一个命令,它是用python语言写的 ,当时用的是python2.7,但是后来python更新了3.0 谷歌却没有更新这个命令,导致我们现在要使用systrace命令 ,只能用python的2.7版本,正常情况下,用2.7的最新版2.7.16就行了 ,官网有下载的 。

那么systrace命令在哪里?

##前提
要使用它,首先我们要安装好python2.7.16,然后配置环境变量 ,直到我们能够正常使用python命令(这个没必要详述吧 ,囧- -!,但是我还是给出本人验证过的攻略地址:https://www.jianshu.com/p/e73768e66b8d).
##正戏
systrace是我们用来抓取一段时间之内的android设备上的数据指标的工具,我理解为: 设备运行日志 ,只不过这不是文本日志,而是一个html文件,需要使用谷歌浏览器的 chrome://tracing/插件打开。具体步骤如下:
1、打开CMD ,进入systrace目录:

2、输入 python systrace.py -b 32768 -t 5 -o mytrace.html wm gfx input view sched freq,然后回车
解释一下这一串命令(本文不做systrace命令的详解,这些东西都是死命令 ,百度即可):

  • python 将要执行python脚本
  • systrace.py 脚本名称
  • -b 设置缓存区大小
  • -t 抓取5秒日志
  • -o mytrace.html 输出到这个文件内
  • wm WindowManager 日志内包含windowManager信息
  • gfx Graphics 日志中包含图形绘制的信息
  • input Input 日志中包含设备输入的信息
  • view View System 日志中包含View系统的信息
  • sched CPU Scheduling 日志中包含CPU调度信息
  • freq 日志中包含CPU频率信息

这里有个坑:

在某些真机上,比如vivo X7,它会生成html文件失败 ,莫名其妙,我换成模拟器,就好了 ,尚未试验其它真机机型。

我使用网易mumu模拟器做实验的时候 ,得到如下结果:

3 、得到文件之后,打开谷歌浏览器:在地址栏输入 chrome://tracing/ 然后load刚才的文件:( 或者你双击该html文件)

4、这里我们得到了非常多的性能指标,包括上图中红色字体标记的CPU用量 ,多核CPU调度情况,UI主线程,渲染线程等 ,但是我们应用层开发,解决的主要是app卡顿问题,一般只需要 去关注 **UI主线程的掉帧情况**即可. 按照下图:


详解一下这个带圈的F

  • 整个坐标 ,横轴为时间,从左到右时间刻度增加,代表各项指标随着时间的变化
  • 带圈的F : 有绿色 ,黄色和红色 。其中绿色表示绘制正常,无需我们去关心,需要关注的是 黄色和红色 ,特别是红色。
  • 鼠标点击其中一个红色的F ,然后按键盘G键,就会出现红色的竖线,每两根红线之间代表一帧的时长(大部分手机的屏幕刷新频率还是60帧 ,所以每次绘制大概是16.67MS),这个F之所以是红色,是因为这一次的UI绘制时长远远超过了1帧 ,如果UI在1帧时间之内无法完成,便会造成掉帧,一旦掉帧 ,在用户的感知下,就是卡顿.
  • 看下图:
    使用鼠标拖拽,可以通过图形界面看到这一次绘制所花费的时长:为116.868ms
  • 在下面的Alert栏中发现了疑似掉帧元凶
    这里反映出 ,是我们的bitmap图上传导致了掉帧。
    我们继续把下面两个箭头展开,能够看到:
    这里的英文描述,则是 谷歌工程师给我们的建议.我来大概翻译一下这段话:
    第一段的description意思是:修改/新绘制的位图必须上传到GPU 。因为如果上传的总像素量很大 ,这是很昂贵的 ,所以每帧减少这个动画/上下文中位图的波动量。
    第二段description的意思是:生成这个帧的工作被重新调度了几毫秒,这是jank的功劳。确保UI线程上的代码不会阻塞其他线程上的工作,并且后台线程(例如网络或位图加载)在android.os上运行 。进程#THREAD_PRIORITY_BACKGROUND或更低 ,因此它们不太可能中断UI线程。这些后台线程应该在内核进程的调度部分以130或更高的优先级出现。
    总的来说,就是Bitmap的使用不当导致掉帧,解决方法大概是:bitmap太大了 要裁剪成合适的大小 或者在背景线程去加载
    至于更加具体的其他掉帧情况的解决方法 ,就要根据具体遇到的情况去查资料了 。

##关于Trace.beginSection 和 Trace.endSection

这两个api是androidSdk自带的,作用是给systrace加上tag,加了tag ,就会在systrace图形上反映出我们这两个api之间囊括的一段代码的执行情况 。
简单来说,就是你在 一段代码的前后,加上 Trace.beginSection 和 Trace.endSection  ,像这样:那么,你在 systrace图形上就会发现这个。

可见,我们代码的执行耗时等情况可以 反映在systrace图形上 ,点击上面红框的区域 ,就会在systrace界面底部发现:,如果加了tag的代码的执行耗时超过了一帧时长(16.67MS),则说明这一段代码造成了UI主线程掉帧 ,用户就有可能感觉到卡顿。

##这里有个坑

如果你上面加了trace.beginSection和endSection,你在图形中还是没有看到 你自己设置的tag,那么检查一下你的 systrace命令 ,是不是没有加 -a [app包名]

##做个结论

上述例子,我使用的是app冷启动时抓的systrace,所以这里的掉帧 ,就是反映出冷启动过程中代码写的有问题 。注意,抓systrace的时间不要太长,必须在systrace开始执行之后再操作app。

在发现掉帧的情况之后 ,看alert就能看出谷歌给我们的app优化方向建议,虽然还没有完全解决问题,但是至少确定了一个大方向,知道了大概哪一段代码出了问题。

#TraceView

在app代码中加入 Debug.startMethodTracing("/sdCard/zhouzhou");Debug.stopMethodTracing(); 然后运行app ,确保能够执行上面两个代码包含的代码片段  。比如像这样:

##坑坑

上面的代码 ,如果你加了之后运行直接抛了异常,检查一下你有没有加这个权限:
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>

接下来,找到这个文件 ,导出到电脑上:

然后就要用到我们最先说道的DDMS,先打开DDMS,File- openFile 打开刚才的.trace文件

这里包含了这段代码中所有的方法调用。
##表格说明
上方有一张表格 ,每一列的说明如下:

这么多东西,我们不可能全都关注,只需要关注两个:

  • Cpu Time/Call 函数平均执行时间较长的函数;(耗时较长的函数)
  • Call+Recur Calls/Total ,调用次数非常频繁的函数。

如果发现,上面两个指标超乎寻常,比如调用次数特别多 ,每一次调用耗费时间特别长的,而且又能够是我们自己写的方法,那么基本上就能确定优化点了 。

#关于过度绘制

概念:如果屏幕的一片区域 ,在渲染的过程中 ,被绘制了太多次,则称为过度绘制。
如何检查:
上图是mumu模拟器的设置界面,我们点击显示过度绘制区域,就会发现界面颜色发生了变化:
颜色由浅到深 ,越深,表示过渡绘制会越严重。大致有以下几种颜色:

  1. 白色:没有过度绘制 。
  2. 蓝色:Overdraw 一倍。像素绘制了两次,能够接受 ,但是如果整个界面都是蓝色的,那么说明还是有绘制的浪费,可以节约一层绘制。
  3. 绿色:Overdraw 两倍 。尝试优化 。
  4. 浅红:Overdraw 三倍。
  5. 暗红:Overdraw 四倍。非常严重 ,必须优化 。

##如何优化过渡绘制?

  1. 如果你的代码中,通过过度绘制的检查,发现复杂布局显示出大量的过度绘制 ,那么必须要考虑 用自定义View自己去绘制。
  2. 如果你的布局xml中,有大量的嵌套,考虑去掉某些 background  ,因为没有了background ,UI线程就不会去做这一次绘制
  3. 如果非要用到有background的layout,那么在满足业务需求的情况下考虑减少一定的层级。

#结语

上述3个工具的使用,是我们app性能优化中必须用到的 。大概思路如下

1.用systrace 抓取 .html文件 ,观察图形,找出掉帧的大概位置
2. 用 Trace.beginSection 和 Trace.endSection 反复推测,确定确切代码块
3. 用traceView抓取.trace日志 ,用DDMS打开它,寻找耗时较长的函数 或 次数非常多的函数,确定确切掉帧原因

三个工具需要结合使用 ,才能具体确定我们的app哪里出了问题。
#话题拓展
本文只给出了大致思路,并没有给出Demo,这是因为 性能优化可能出现的情况太多了 ,无法一一列举,具体发生了什么,只有到发生之后 ,自行根据工具检测出的结果去推断 ,去论证,去解决。

性能优化是无止境的,永远有能够优化的空间 。本文只给出了大致指导方向 ,具体能够优化到何种程度,全看各位的自我修为。

上面的3个工具,可以用来做性能优化 , 但是他们的作用不仅仅是性能优化,千万不要一叶障目。比如systrace这个东西,上述文章我只用来检查了卡顿掉帧的情况 ,但是它其实还可以 查看CPU调度情况和CPU多核分配情况,还可以检查主线程的线程状态切换情况等 。

##下一篇预告:内存抖动和泄漏的优化

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结语

小编也是很有感触 ,如果一直都是在中小公司 ,没有接触过大型的互联网架构设计的话,只靠自己看书去提升可能一辈子都很难达到高级架构师的技术和认知高度。向厉害的人去学习是最有效减少时间摸索、精力浪费的方式。

我们选择的这个行业就一直要持续的学习,又很吃青春饭 。

虽然大家可能经常见到说程序员年薪几十万 ,但这样的人毕竟不是大部份,要么是有名校光环,要么是在阿里华为这样的大企业 。年龄一大 ,更有可能被裁。

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