手机管家(Android)UI过度渲染自动化测试方案

作者:陈诚

团队:腾讯移动品质中心TMQ

一、androidUI过度渲染概述

1、从android卡顿说起

通常我们可以从各种渠道听到用户反馈app卡顿,究竟是什么用户觉得卡顿呢?因为大多数手机的屏幕刷新频率是60hz,如果在1000/60=16.67ms内没有办法把这一帧的任务执行完毕,就会发生丢帧的现象。丢帧越多,用户感受到的卡顿情况就越严重。

所以,可以看出更新每一帧耗时至关重要,说道每一帧图像的更新过程不得不提到GPU和CPU。CPU负责包括Measure,Layout,Record,Execute的计算操作,GPU负责Rasterization(栅格化)操作。例如显示图片的时候,需要先经过CPU的计算加载到内存中,然后传递给GPU进行渲染。一旦GPU或者CPU的工作超过了规定事件,就会出现app卡顿现象。比如:

(1)GPU耗时导致卡顿原因:通常与画面的渲染有关,比如界面存在严重的过度渲染,渲染高清大图等,与UI View的渲染方法如draw()、onDraw()、dispatchDraw()等关联。

(2)CPU的耗时导致卡顿原因:主要是由于UI线程有耗时较久的操作,比如处理大图片、进行耗时的IPC通信等,自然会拖长UI线程处理的时间。UI线程通常会运行以下方法: 渲染相关方法; UI布局相关方法:

onMeasure(),onLayout();

Handler: handleMessage();

post(Runnable);

Activity相关方法, 如:

onCreate(),onResume(),onStar(),onStop()等。

2、再谈过度渲染

Overdraw(过度渲染)是指的手机屏幕上的一个像素点在一帧更新时间内被绘制了多次,我们就认为试过绘制了。显然过渡绘制发生时,在UI层次中处于被遮挡的绘制是不可见的,也是对资源的浪费。用一个简单的例子,好比我们刷墙,刷了一层又一层,最终能看到的墙还是最后一次刷上去的样子。

既然过度渲染问题严重,那么如何发现是否有过度渲染存在呢?google在安卓4.4系统中开发了查看过度渲染计数的入口,在开发者选项中,打开GPU调试,选择过度渲染计数,屏幕左下方可以看到当前窗口过度渲染计数。如手机管家7.0主页过度渲染计数。

具体的数值代表的意义为:

蓝色:1倍过度绘制,1.X;

绿色:2倍过度绘制,2.X;

淡红色:3倍过度绘制,3.X;

红色:4倍或以上过度绘制, 4.X。

二、自动化测试方案

既然能够通过系统设置知道过度渲染次数,测试时候就读取该值,填写报告就完了啊,为何要自动化呢?因为在对app进行系统的测试时,会发现页面非常多,如管家一二级页面就多大20多个,且集成包,灰度包,正式包,回归包都要进行一次测试,所以进行自动化过度渲染计数读取是有必要的。

1、获取页面过度渲染计数

(1)HOOK系统方法,读取过度渲染计数。

通过查看安卓4.4的源码,可以知道在Framework/base/core/Java/android/view/

HardwareRender.java中有一个叫做GLRenderer的内部类,该类还有一个方法如下:

我们能够hook该方法,抓取入参overdraw并打印到日志,就是我们需要的过度渲染计数。

【难点】

1)如何hook内部类的方法:在外部类和内部类之间添加 $符号定位内部类;

2)如何构造一个隐藏的参数类型,如上述HardWareCanvas:直接使用包名加类名定位该类型。

通过hook的方法输出的过度渲染计数来源于系统调用API,所以什么时候能拿到这个值不受人为控制,使用者只能等待系统日志输出,这也是hook技术的通病,为此我们引入第二种方法。

(2)反射系统过度渲染计数的类,输出过度渲染计数。

系统在屏幕中绘制过度渲染计数时,是通过drawText绘制到屏幕上(上述(1)方法的源码截图看出),所以找到调用绘制方法的类,就可以得到过度渲染计数,同样在HardwareRenderer.java代码中debugOverdraw调用了绘制的方法,该方法也是过度渲染计数获取的方法。

注:以上方法都是通过系统函数获取过度渲染计数,所以测试时,必须打开设置中的过度渲染计数。

2、实现自动化测试

(1)在什么时候读取页面overdrawcounter值?

页面从创建到销毁,什么时候页面才是最绘制最稳定的时候呢?我们假设页面上有需要下载的资源,需要耗时才能获取的资源等,所以只有在页面消失前一刻,我们才认为此时页面相对绘制最完整。所以跟进安卓生命周期,我们在onPause()时来读取过度渲染计数。

(2)如何实现自动化呢?

因为在调用onPause()时候会自动读取过度渲染值,所以我们要做的自动化仅仅是如何在被测页面之间切换,搜集各个页面的过度渲染值,输出报告,所以流程可以归纳为:

三、测试收益

1、整个测试方案在手机管家7.0中运行起来,对集成包,灰度包,正式包的一二级页面进行了过度渲染测试,优化后管家正式包一二级页面平均过度渲染计数为2.4X,小于管家标准3.0X。

报告样例为:

2、对手机管家22个基础页面监控,到正式版发布时全部页面过度渲染计数都小于3.0X。下图为管家部分页面优化前后对比。

管家主界面:

体检优化界面:

个人中心页面:

3、问题页面优化前后过度渲染计数对比

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