概要

應(yīng)用運(yùn)行時(shí)的卡頓問(wèn)題非常影響用戶體驗(yàn)荠列，嚴(yán)重降低產(chǎn)品表現(xiàn)力，本文將介紹應(yīng)用卡頓原因以及分析方法等等载城。

卡頓問(wèn)題可分為兩類肌似，應(yīng)用卡頓和系統(tǒng)卡頓，本文針對(duì)系統(tǒng)正常時(shí)應(yīng)用卡頓場(chǎng)景诉瓦。

黃油工程

Android系統(tǒng)每隔16ms發(fā)出VSYNC信號(hào)川队，觸發(fā)對(duì)UI進(jìn)行渲染，如果每次渲染都成功睬澡，這樣就能夠達(dá)到流暢的畫面所需要的60fps固额，為了能夠?qū)崿F(xiàn)60fps，這意味著程序的大多數(shù)操作都必須在16ms內(nèi)完成煞聪。

如上圖斗躏，第1幀在顯示時(shí)，GPU并沒(méi)有準(zhǔn)備好第2幀數(shù)據(jù)昔脯，導(dǎo)致第1幀數(shù)據(jù)連續(xù)顯示兩次啄糙，導(dǎo)致不流暢笛臣、卡頓。應(yīng)用需要減輕UI線程負(fù)擔(dān)隧饼，將耗時(shí)工作放入工作線程中沈堡，同時(shí)精簡(jiǎn)繪制工作，保證16ms內(nèi)可以完成一幀繪制燕雁。

圖層疊加

Android通過(guò)圖層疊加完成繪制诞丽。

左側(cè)的對(duì)象是生成圖形緩沖區(qū)的渲染器，如主屏幕拐格、狀態(tài)欄和系統(tǒng)界面僧免。SurfaceFlinger 是合成器，屏幕負(fù)責(zé)顯示合成界面禁荒。

應(yīng)用界面層級(jí)應(yīng)該盡量精簡(jiǎn)猬膨，同時(shí)減少過(guò)度繪制問(wèn)題，減輕系統(tǒng)壓力呛伴。

卡頓原因

應(yīng)用卡頓常見(jiàn)的原因勃痴，UI線程負(fù)荷過(guò)重，繪制代碼不當(dāng)?shù)热瓤怠Ｏ到y(tǒng)卡頓或資源緊張也有可能導(dǎo)致應(yīng)用卡頓沛申，gc過(guò)多也能導(dǎo)致卡頓。此外姐军，過(guò)度繪制铁材，界面層級(jí)過(guò)多也會(huì)導(dǎo)致繪制效率下降。

在某些GPU性能較差的機(jī)器上奕锌，alpha動(dòng)畫效率低下著觉，也會(huì)導(dǎo)致卡頓。

分析方法

遇到卡頓問(wèn)題惊暴，從現(xiàn)象入手饼丘，排除系統(tǒng)卡頓原因，接下來(lái)可通過(guò)log分析辽话、工具定位解決卡頓問(wèn)題肄鸽。常用工具為traceview，systrace等油啤。

Traceview典徘，針對(duì)單一應(yīng)用，統(tǒng)計(jì)具體一段時(shí)間內(nèi)方法執(zhí)行時(shí)間益咬、次數(shù)等信息逮诲。

Systrace，記錄整機(jī)運(yùn)行情況，包括cpu使用情況汛骂，vsync信號(hào)罕模，gc信息等等，它也能記錄部分方法的執(zhí)行情況帘瞭，時(shí)間等淑掌。

Log分析，重點(diǎn)跟蹤gc情況蝶念，具體業(yè)務(wù)邏輯流程等抛腕。

Traceview

Traceview有兩種使用方式，既可使用DDMS采集數(shù)據(jù)媒殉，也可使用Debug類采集數(shù)據(jù)担敌。使用DDMS采集數(shù)據(jù)的步驟如下：

• 在應(yīng)用的AndroidManifest.xml添加 android:debuggable="true"，打開(kāi)debug屬性
• 打開(kāi)DDMS面板廷蓉，選中調(diào)試的應(yīng)用
• 點(diǎn)擊 Start Method Profiling 按鈕
• 操作機(jī)器全封，執(zhí)行對(duì)應(yīng)需要性能分析的過(guò)程
• 點(diǎn)擊 Stop Method Profiling 按鈕

抓取數(shù)據(jù)完成后會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到traceview界面。

除了使用DDMS采集數(shù)據(jù)桃犬，也可以使用Debug類采集數(shù)據(jù)刹悴，使用Debug類采集數(shù)據(jù)步驟如下：

• 在AndroidManifest.xml中添加寫sd卡權(quán)限
• 在問(wèn)題懷疑點(diǎn)處調(diào)用Debug.startMethodTracing("demo");
• 在問(wèn)題結(jié)束點(diǎn)處調(diào)用Debug.stopMethodTracing();，例如攒暇，可以在Activity的onCreate和onPause處分別調(diào)用上述方法土匀。
• 從sd卡中導(dǎo)致trace文件到pc端，利用ddms打開(kāi)trace文件形用。

DDMS方式簡(jiǎn)單就轧，但很粗略。而使用Debug類采集數(shù)據(jù)田度，相對(duì)復(fù)雜妒御，但更精確。

Traceview分析面板上镇饺，有很多的維度携丁，一般來(lái)說(shuō)，我們需要分析出那些耗時(shí)或者調(diào)用次數(shù)過(guò)多的函數(shù)兰怠，耗時(shí)的函數(shù)可通過(guò)維度Incl CPU Time分析。調(diào)用次數(shù)過(guò)多的函數(shù)可通過(guò)Cpu Time/Call維度分析李茫。耗時(shí)的函數(shù)需要分析揭保，很容易理解，但調(diào)用次數(shù)過(guò)多的函數(shù)很容易被忽略魄宏，如果view的onMeasure函數(shù)在不需要刷新時(shí)被調(diào)用多次秸侣，這也是值得關(guān)注的問(wèn)題，所以需要分析函數(shù)的調(diào)用次數(shù)。

Traceview應(yīng)用

模擬如下場(chǎng)景味榛，ListView滑動(dòng)卡頓椭坚，在getView方法中sleep一段時(shí)間，導(dǎo)致一幀數(shù)據(jù)無(wú)法在16ms內(nèi)準(zhǔn)備完成搏色，因此滑動(dòng)卡頓善茎。

  public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
        ViewHolder viewHolder = null;
        。频轿。垂涯。。航邢。耕赘。
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (Exception e) {
        }
        return convertView;
    }

使用DDMS采集數(shù)據(jù)分析，按Incl CPU Time降序排列膳殷，traceview面板如下：

因?yàn)镮ncl CPU Time是包含內(nèi)部調(diào)用的其它函數(shù)時(shí)間的操骡，所以從上到下，花時(shí)間最多的就是虛擬機(jī)相關(guān)方法以及ActivityThread的main方法（應(yīng)用線程啟動(dòng)的入口方法）等赚窃。點(diǎn)擊每一個(gè)方法册招，均可以看到此方法自身花費(fèi)時(shí)間、調(diào)用其它方法花費(fèi)時(shí)間以及它的前一調(diào)用方法考榨。一般來(lái)說(shuō)通過(guò)跟蹤調(diào)用鏈跨细，可找到對(duì)應(yīng)問(wèn)題所在。

從ActivityThread的main方法入手河质，parents屬性不用管冀惭，查看children屬性，self即是自身花費(fèi)時(shí)間掀鹅，此時(shí)為0散休，可見(jiàn)耗時(shí)是花在loop方法，一跟跟蹤調(diào)用鏈最終發(fā)現(xiàn)如下：

Adapter類的getView方法中調(diào)用了sleep方法以及setImageResource方法乐尊，而sleep方法耗時(shí)占用整體耗時(shí)的97%戚丸，如此，問(wèn)題原兇已找到扔嵌。

有一個(gè)小竅門限府，在分析某個(gè)方法的耗時(shí)構(gòu)成時(shí)，如果此方法顯示有多個(gè)子方法耗時(shí)時(shí)痢缎，則選取耗時(shí)比較最大的子方法繼續(xù)分析胁勺，如下下面的情況：

我們預(yù)先已知listview滑動(dòng)卡頓，那么耗時(shí)最多的應(yīng)該是與listview相關(guān)的函數(shù)独旷，而事實(shí)也是如此署穗，繼續(xù)跟蹤線框內(nèi)容寥裂，即可找到最終問(wèn)題。

Systrace

Systrace與Traceview所不同的是案疲，Systrace它能提供豐富得多的信息封恰，它是對(duì)整機(jī)這段時(shí)間內(nèi)的全面信息反饋，可以查看cpu分配情況褐啡，查看vsync信號(hào)诺舔，查看應(yīng)用具體一幀圖像各階段耗時(shí)情況，甚至還可以查看gc情況春贸，所以Systrace可以從系統(tǒng)高度混萝，整體高度來(lái)查看卡頓問(wèn)題。如果是分析單一應(yīng)用卡頓問(wèn)題萍恕，一定要通過(guò)Systrace來(lái)排除系統(tǒng)問(wèn)題逸嘀，確認(rèn)這段時(shí)間內(nèi)cpu資源足夠，也要查看gc情況允粤。如果某段時(shí)間內(nèi)崭倘，應(yīng)用一幀卡頓，而cpu資源不夠或此時(shí)正在gc类垫，則并不能說(shuō)明是應(yīng)用的問(wèn)題司光。

由于google對(duì)android studio的大力推薦，現(xiàn)在使用eclipse抓取的Systrace悉患，已經(jīng)無(wú)法被chrome識(shí)別了残家，所以需要as抓取Systrace，抓取并打開(kāi)Systrace的步驟如下：

• 打開(kāi)as售躁，打開(kāi)tools菜單坞淮，打開(kāi)android device monitor
• 點(diǎn)擊抓取systrace按鈕，勾選所需的信息陪捷，再確定
• 在機(jī)器上進(jìn)行相應(yīng)操作回窘，生成對(duì)應(yīng)trace文件
• 打開(kāi)chrome瀏覽器，在地址欄上輸入chrome://tracing/市袖，再使用chrome打開(kāi)之前保存的trace文件

Systrace使用W放大啡直，S縮小，A左移苍碟，D右移酒觅，右側(cè)有選擇條，可選擇鼠標(biāo)點(diǎn)擊微峰，也可選擇時(shí)間段標(biāo)記阐滩。操作較為簡(jiǎn)單，不再詳述县忌。

Systrace有幾個(gè)需要注意的點(diǎn)掂榔，首先就是cpu的狀態(tài)問(wèn)題。例如上圖紅框所示症杏，obtainView方法上是無(wú)色的装获，而右邊小部分確是藍(lán)色或綠色，無(wú)色則代表cpu此時(shí)在睡眠狀態(tài)厉颤，藍(lán)色或綠色表示cpu處于運(yùn)行狀態(tài)穴豫。如上圖所示，則可知此時(shí)cpu狀態(tài)異常逼友，是否是調(diào)用了sleep方法導(dǎo)致這一幀卡頓了精肃？可使用左鍵滑動(dòng)選中一段距離，查看這段距離的cpu情況：

Systrace也是可以直接點(diǎn)擊紅色幀（紅色幀即是卡頓幀）帜乞，查看紅色幀的一些基本情況司抱，也能看到對(duì)于紅色幀的處理意見(jiàn)。

Systrace還能夠顯示當(dāng)前的gc情況黎烈，例如：

Systrace還有一個(gè)強(qiáng)大的功能习柠，選中查看某段時(shí)間內(nèi)cpu的情況，如下圖所示照棋，cpu這段時(shí)間內(nèi)有g(shù)c操作资溃，binder調(diào)用，還有打印log烈炭，如果gc操作過(guò)于頻繁溶锭，binder調(diào)用都是會(huì)影響系統(tǒng)性能的，另外log過(guò)多也是會(huì)影響系統(tǒng)性能的符隙。

章節(jié)中的示例趴捅，抓取Systrace，分析膏执，案例簡(jiǎn)單驻售，在Systrace上也一目了解，obtainView時(shí)間太長(zhǎng)了更米，原因是cpu那段時(shí)間都處于sleep狀態(tài)欺栗。

性能優(yōu)化的其它方法

前文介紹的是解決卡頓問(wèn)題的重型武器，也有一些方法可以緩解卡頓或者讓性能更好征峦。通過(guò)繪制原理的介紹迟几，可以清楚地知道，如果UI的層級(jí)越少越好栏笆。怎么查看UI的層級(jí)呢类腮？可以通過(guò)hierarchyviewer工具◎燃樱可以通過(guò)自定義view形式實(shí)現(xiàn)UI層級(jí)的減少蚜枢。UI層級(jí)減少缸逃，也會(huì)緩解過(guò)度繪制問(wèn)題。

另外厂抽，減少界面刷新的次數(shù)也很重要需频，避免不必要的UI界面刷新。降低UI層級(jí)以及減少不必要刷新次數(shù)較為簡(jiǎn)單筷凤，不再詳述昭殉。