Android性能优化（六）之卡顿那些事

1、 Introduction

对普通用户而言，类如内存占用高、耗流量、耗电量等性能问题可能不会轻易发现，但是卡顿问题用户一定会立马直观的感受到。本文就带你一览卡顿的发生、检测、及优化。

2、 The Final Reason Why It Block ?

在《Android性能优化（二）之布局优化面面观》中我们说到：60fps VS 16ms。

60帧每秒是目前最合适的图像显示速度，也是绝大部分Android设备设置的调试频率，如果在16ms内顺利完成界面刷新操作可以展示出流畅的画面，而由于任何原因导致接收到VSYNC信号的时候无法完成本次刷新操作，就会产生掉帧的现象，刷新帧率自然也就跟着下降(假定刷新帧率由正常的60fps降到30fps，用户就会明显感知到卡顿)。

3、 The Ways Lead To Block

3.1 UI线程中的耗时操作

• UI线程中有I/O读写、数据库访问等耗时操作；

3.2 复杂、不合理的布局以及OverDraw

• 不合理的布局虽然可以完成功能，但随着控件数量越多、布局嵌套层次越深，展开布局花费的时间几乎是线性增长，性能也就越差；
• 避免OverDraw导致的性能损耗；
• 可以参考《Android性能优化（二）之布局优化面面观》

3.3 内存使用异常导致的卡顿

• 内存抖动、内存泄漏都会导致：GC的次数越多、消耗在GC上的时间越长，CPU花在界面绘制上的时间相应越短；
• 可以参考《Android性能优化（四）之内存优化实战》

3.4 错误的异步方式

• 对线程开启方式的不同选择以及不同配置都可能导致卡顿的发生；
  • 在《Android性能优化（一）之启动加速35%》一文中说到过：不正确的异步任务不仅不能较好的完成异步任务，反而会加剧卡顿。关于异步任务开启的选择，之后会出一篇详细的文章，可以先参考启动加速的文章。

4、 The Ways To Find Block

4.1 StickMode

StrictMode类是Android 2.3 （API 9）引入的一个工具类，可以用来帮助开发者发现代码中的一些不规范的问题，以达到提升应用响应能力的目的。可以设置不同的线程检测策略、虚拟机检测策略。

 public void onCreate() {
     if (DEVELOPER_MODE) {
        // 线程检测策略
         StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder()
                 .detectDiskReads()
                 .detectDiskWrites()
                 .detectNetwork()   // or .detectAll() for all detectable problems
                 .penaltyLog()
                 .build());
        // 虚拟机检测策略    
         StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode.VmPolicy.Builder()
                 .detectLeakedSqlLiteObjects()
                 .detectLeakedClosableObjects()
                 .penaltyLog()
                 .penaltyDeath()
                 .build());
     }
     super.onCreate();
 }

当违规操作发生时，可以根据自定义的策略记录下Log或者Crash，以便于跟踪改善。

4.2 TraceView

与StickMode相比，TraceView简直是发现Block根源的神器，不仅能看出每个方法消耗的时间、发生次数，并且可以进行排序，直接从最耗时的方法开始处优化；

关于TraceView的使用及分析，请参考《Android性能优化（一）之启动加速35%》第五章节。

4.3 AndroidPerformanceMonitor

AndroidPerformanceMonitor 是一个检测卡顿的开源库，前身是BlockCanary，更前身则是LeakCanary。而其使用与LeakCanary也比较相似，可以自主设置卡顿检测时间，检测到的卡顿同样是以Notification展示，在使用体验上也相当类似，与LeakCanary可以说是孪生兄弟。

原理 利用了Looper.loop()中每个Message被分发前后的Log打印，而我们设置自己的Printer就可以根据Log的不同的处理：

• Message分发前，延时执行一个Runnable，这个时间可自己设置；
• Message在规定的时间内完成分发，则会取消掉这个Runnable；
• Message没有在规定的时间内完成分发，那这个Runnable就会被执行，可以获取到当前的堆栈信息；

// 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);
}

msg.target.dispatchMessage(msg);

if (logging != null) {
    logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}

4.4 ANR-WatchDog

ANR-WatchDog同样是一个检测卡顿的检测库，与AndroidPerformanceMonitor不一样的是它的原理相对简单：

• 原理是开启一个线程，持续循环不断的往UI线程中Post一个Runnable（修改一个数的大小），然后在规定时间之后检测这个Runnable是否被执行（数的大小有没有 被修改过来）。没有被执行的话说明主线程执行上一个Message超时，然后获取当前堆栈信息；
• ANR-WatchDog的原理更加简单，但是根据使用情况来看准确性不及AndroidPerformanceMonitor高，而且可设置的配置不如AndroidPerformanceMonitor丰富；

4.5 Choreographer

我们知道Android系统每隔16ms都会发出VSYNC信号，触发UI的绘制，而我们可以拿到回调的监听。如果16ms没有回调的话我们就知道发生了卡顿。

Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {
            @Override
            public void doFrame(long l) {

            }
});

备注：这种方式的原理也比较简单，但是可用性不高，只能测出界面绘制的卡顿

5、 The Ways To Avoid Block

在第三节我们分析了产生卡顿的原因，那么避免卡顿的方法就很简单了：反其向行知即可。

5.1 将耗时操作移到异步中

• 类如I/O读写、数据库访问等都应该采用异步的方式，不能有“只是一个很小的文件”之类的想法，防微杜渐；

5.2 合理优化布局，避免OverDraw。

• 同样的实现功能界面，不同的布局方式产生的View个数以及渲染耗时差异是数倍的，恐怖的差异可以参考《Android性能优化（二）之布局优化面面观》；

5.3 合理优化内存

• 节省内存的分配空间，尽可能的降低GC的频率，缩短GC的平均时间；CPU不被占用，卡顿的几率就会更低；

5.4 正确使用异步

• 再次强调一遍：耗时操作不能都直接随意交给异步，不正确的异步使用方式反而会加剧卡顿；

6、 The Normal Ways Of Dealing Block

1. 开发中使用AndroidPerformanceMonitor检测卡顿进行处理； 2. 任何耗时操作正确的移到异步里； 3. 合理优化布局，避免OverDraw； 4. 优化内存分配，减少GC频率，这一般不是某个界面的事情，是一项长期工作；

7、 Block Check Of System

系统对Block有检测吗？那必须有！大名鼎鼎的ANR就来于此。

ANR的来龙去脉：触发场景、分析方法，你真的都清楚吗？欢迎关注下一篇文章，带你细究ANR不为人知的那些事。