Android UI性能优化 检测应用中的UI卡顿
2017-04-25 00:09
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一、概述
在做app性能优化的时候,大家都希望能够写出丝滑的UI界面,以前写过一篇博客,主要是基于Google当时发布的性能优化典范,主要提供一些UI优化性能示例:Android UI性能优化实战 识别绘制中的性能问题
实际上,由于各种机型的配置不同、代码迭代历史悠久,代码中可能会存在很多在UI线程耗时的操作,所以我们希望有一套简单检测机制,帮助我们定位耗时发生的位置。
本篇博客主要描述如何检测应用在UI线程的卡顿,目前已经有两种比较典型方式来检测了:
利用UI线程Looper打印的日志
利用Choreographer
两种方式都有一些开源项目,例如:
https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitor [方式1]
https://github.com/wasabeef/Takt [方式2]
https://github.com/friendlyrobotnyc/TinyDancer [方式2]
其实编写本篇文章,主要是因为发现一个还比较有意思的方案,该方法的灵感来源于一篇给我微信投稿的文章:
https://github.com/android-notes/Cockroach
该项目主要用于捕获UI线程的crash,当我看完该项目原理的时候,也可以用来作为检测卡段方案,可能还可以做一些别的事情。
所以,本文出现了3种检测UI卡顿的方案,3种方案原理都比较简单,接下来将逐个介绍。
二、利用loop()中打印的日志
(1)原理
大家都知道在Android UI线程中有个Looper,在其loop方法中会不断取出Message,调用其绑定的Handler在UI线程进行执行。大致代码如下:
public static void loop() { final Looper me = myLooper(); final MessageQueue queue = me.mQueue; // ... for (;;) { Message msg = queue.next(); // might block // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger Printer logging = me.mLogging; if (logging != null) { logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what); } // focus msg.target.dispatchMessage(msg); if (logging != null) { logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback); } // ... } msg.recycleUnchecked(); } }1
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所以很多时候,我们只要有办法检测:
msg.target.dispatchMessage(msg);
此行代码的执行时间,就能够检测到部分UI线程是否有耗时操作了。可以看到在执行此代码前后,如果设置了logging,会分别打印出
>>>>> Dispatching to和
<<<<< Finished to这样的log。
我们可以通过计算两次log之间的时间差值,大致代码如下:
public class BlockDetectByPrinter { public static void start() { Looper.getMainLooper().setMessageLogging(new Printer() { private static final String START = ">>>>> Dispatching"; private static final String END = "<<<<< Finished"; @Override public void println(String x) { if (x.startsWith(START)) { LogMonitor.getInstance().startMonitor(); } if (x.startsWith(END)) { LogMonitor.getInstance().removeMonitor(); } } }); } }1
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假设我们的阈值是1000ms,当我在匹配到
>>>>> Dispatching时,我会在1000ms毫秒后执行一个任务(打印出UI线程的堆栈信息,会在非UI线程中进行);正常情况下,肯定是低于1000ms执行完成的,所以当我匹配到
<<<<< Finished,会移除该任务。
大概代码如下:
public class LogMonitor { private static LogMonitor sInstance = new LogMonitor(); private HandlerThread mLogThread = new HandlerThread("log"); private Handler mIoHandler; private static final long TIME_BLOCK = 1000L; private LogMonitor() { mLogThread.start(); mIoHandler = new Handler(mLogThread.getLooper()); } private static Runnable mLogRunnable = new Runnable() { @Override public void run() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); StackTraceElement[] stackTrace = Looper.getMainLooper().getThread().getStackTrace(); for (StackTraceElement s : stackTrace) { sb.append(s.toString() + "\n"); } Log.e("TAG", sb.toString()); } }; public static LogMonitor getInstance() { return sInstance; } public boolean isMonitor() { return mIoHandler.hasCallbacks(mLogRunnable); } public void startMonitor() { mIoHandler.postDelayed(mLogRunnable, TIME_BLOCK); } public void removeMonitor() { mIoHandler.removeCallbacks(mLogRunnable); } }1
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我们利用了HandlerThread这个类,同样利用了Looper机制,只不过在非UI线程中,如果执行耗时达到我们设置的阈值,则会执行
mLogRunnable,打印出UI线程当前的堆栈信息;如果你阈值时间之内完成,则会remove掉该runnable。
(2)测试
用法很简单,在Application的onCreate中调用:BlockDetectByPrinter.start();1
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即可。
然后我们在Activity里面,点击一个按钮,让睡眠2s,测试下:
findViewById(R.id.id_btn02) .setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { } } });1
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运行点击时,会打印出log:
02-21 00:26:26.408 2999-3014/com.zhy.testlp E/TAG: java.lang.VMThread.sleep(Native Method) java.lang.Thread.sleep(Thread.java:1013) java.lang.Thread.sleep(Thread.java:995) com.zhy.testlp.MainActivity$2.onClick(MainActivity.java:70) android.view.View.performClick(View.java:4438) android.view.View$PerformClick.run(View.java:18422) android.os.Handler.handleCallback(Handler.java:733) android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:95)1
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会打印出耗时相关代码的信息,然后可以通过该log定位到耗时的地方。
三、 利用Choreographer
Android系统每隔16ms发出VSYNC信号,触发对UI进行渲染。SDK中包含了一个相关类,以及相关回调。理论上来说两次回调的时间周期应该在16ms,如果超过了16ms我们则认为发生了卡顿,我们主要就是利用两次回调间的时间周期来判断:大致代码如下:
public class BlockDetectByChoreographer { public static void start() { Choreographer.getInstance() .postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() { @Override public void doFrame(long l) { if (LogMonitor.getInstance().isMonitor()) { LogMonitor.getInstance().removeMonitor(); } LogMonitor.getInstance().startMonitor(); Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this); } }); } }1
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第一次的时候开始检测,如果大于阈值则输出相关堆栈信息,否则则移除。
使用方式和上述一致。
四、 利用Looper机制
先看一段代码:new Handler(Looper.getMainLooper()) .post(new Runnable() { @Override public void run() {} }1
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该代码在UI线程中的MessageQueue中插入一个Message,最终会在loop()方法中取出并执行。
假设,我在run方法中,拿到MessageQueue,自己执行原本的
Looper.loop()方法逻辑,那么后续的UI线程的Message就会将直接让我们处理,这样我们就可以做一些事情:
public class BlockDetectByLooper { private static final String FIELD_mQueue = "mQueue"; private static final String METHOD_next = "next"; public static void start() { new Handler(Looper.getMainLooper()).post(new Runnable() { @Override public void run() { try { Looper mainLooper = Looper.getMainLooper(); final Looper me = mainLooper; final MessageQueue queue; Field fieldQueue = me.getClass().getDeclaredField(FIELD_mQueue); fieldQueue.setAccessible(true); queue = (MessageQueue) fieldQueue.get(me); Method methodNext = queue.getClass().getDeclaredMethod(METHOD_next); methodNext.setAccessible(true); Binder.clearCallingIdentity(); for (; ; ) { Message msg = (Message) methodNext.invoke(queue); if (msg == null) { return; } LogMonitor.getInstance().startMonitor(); msg.getTarget().dispatchMessage(msg); msg.recycle(); LogMonitor.getInstance().removeMonitor(); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }); } }1
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其实很简单,将Looper.loop里面本身的代码直接copy来了这里。当这个消息被处理后,后续的消息都将会在这里进行处理。
中间有变量和方法需要反射来调用,不过不影响查看
msg.getTarget().dispatchMessage(msg);执行时间,但是就不要在线上使用这种方式了。
不过该方式和以上两个方案对比,并无优势,不过这个思路挺有意思的。
使用方式和上述一致。
最后,可以考虑将卡顿日志输出到文件,慢慢分析;可以结合上述原理以及自己需求开发做一个合适的方案,也可以参考已有开源方案。
参考
https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitorhttps://github.com/wasabeef/Takt
https://github.com/friendlyrobotnyc/TinyDancer
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