背景

應(yīng)用性能監(jiān)控和性能優(yōu)化一直是老生常談的話題鲸鹦，很多大廠都有專門的團隊在做旧乞，騰訊就做了一款性能監(jiān)控的框架matrix植兰，且已經(jīng)開源，對于個人而言膏萧，這是一次絕佳的學(xué)習(xí)機會，像如何做到啟動耗時的計算蝌衔，就要去了解App的啟動過程榛泛，系統(tǒng)函數(shù)如何被調(diào)用，被調(diào)用的順序又是什么等等吧噩斟，這次內(nèi)容即將從matrix框架的各個方面進(jìn)行一一展開曹锨，弄清楚到底是怎么監(jiān)控的，且深入到代碼的實現(xiàn)來看清本質(zhì)剃允。對于公司而言沛简，這也是公司搭建線上性能監(jiān)控平臺過程中，打下了堅實且穩(wěn)定的基礎(chǔ)斥废，雖然市面上已經(jīng)有toB的APM性能監(jiān)控平臺椒楣，畢竟是收費的嘛，當(dāng)然還考慮到如果花了錢還不滿意牡肉，那豈不是得不償失捧灰，所以不如自己做，畢竟我們做技術(shù)的统锤，喜歡確定性毛俏，喜歡穩(wěn)定的接口炭庙，而不是不斷變化的不確定性。

APM簡介

APM全稱（Application Performance Management）應(yīng)用性能管理煌寇，從整個開發(fā)流程來看APM焕蹄，如圖是我們開發(fā)的大致流程
在開發(fā)階段，我使用各種工具或者第三方SDK來監(jiān)控內(nèi)存泄漏如LeakCanary唧席，還有我們熟悉的TrackView耗時分析工具擦盾，在編譯階段，通過Gradle代碼插樁可以統(tǒng)一實現(xiàn)埋點等功能淌哟，當(dāng)然也可以通過代碼插樁做函數(shù)的耗時統(tǒng)計迹卢。測試階段應(yīng)該也有體現(xiàn)，這我沒有想好徒仓，跳過腐碱，在灰度發(fā)布階段我們收集到了數(shù)據(jù)后，做統(tǒng)計掉弛，統(tǒng)計出需要優(yōu)化的方方面面症见，最終交給開發(fā)做優(yōu)化⊙甓觯可見APM在整個開發(fā)過程中舉足輕重谋作。

為什么大廠都有APM平臺

• 當(dāng)然最主要的原因是我們要交付高質(zhì)量的應(yīng)用，需要一些手段來提高應(yīng)用質(zhì)量乎芳，那么APM就提供了一系列的方式方法來高效的捕捉問題遵蚜，最終解決問題，提高體驗奈惑。
• 團隊規(guī)模變大吭净，越來越多的組織都需要做性能監(jiān)控，這個團隊做了個內(nèi)存分析監(jiān)控肴甸，那個團隊做了個啟動耗時監(jiān)控寂殉，那么也是為了統(tǒng)一技術(shù)棧，減少其他團隊的學(xué)習(xí)和研究成本原在，那么統(tǒng)一出一個APM性能監(jiān)控平臺友扰，就顯得異常重要，有句老話說的好庶柿，聞道有先后焕檬，術(shù)業(yè)有專攻，專業(yè)的團隊干專業(yè)的事兒澳泵，這也是統(tǒng)一出APM的另一個原因

APM性能監(jiān)控的指標(biāo)

首先我們來看下性能指標(biāo)实愚，或者叫用戶體驗標(biāo)準(zhǔn)，大家都在講性能監(jiān)控，都在做性能優(yōu)化腊敲，那么什么樣子的數(shù)據(jù)才是合格的呢击喂？詳細(xì)請看如下鏈接：
軟件綠色聯(lián)盟應(yīng)用體驗標(biāo)準(zhǔn)3.0——性能標(biāo)準(zhǔn)

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Matrix 簡介

了解了APM之后串远，接下來看一下APM具體實現(xiàn)之一Matrix的介紹：
Matrix 是一款微信研發(fā)并日常使用的應(yīng)用性能接入框架宏多，支持iOS, macOS和Android。 Matrix 通過接入各種性能監(jiān)控方案抑淫，對性能監(jiān)控項的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，輸出相應(yīng)的問題分析姥闪、定位與優(yōu)化建議始苇，從而幫助開發(fā)者開發(fā)出更高質(zhì)量的應(yīng)用。
針對Android系統(tǒng)：
Matrix-android 監(jiān)控范圍包括：應(yīng)用安裝包大小筐喳，幀率變化催式，啟動耗時，卡頓避归，慢方法荣月，SQLite 操作優(yōu)化，文件讀寫梳毙，內(nèi)存泄漏等等哺窄。
從官方文檔來看，**Matrix-android 幾乎涵蓋了所有的性能指標(biāo)檢測功能，目前主要是分了五大模塊萌业，如下圖所示：

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• APK Checker: 針對 APK 安裝包的分析檢測工具坷襟，根據(jù)一系列設(shè)定好的規(guī)則，檢測 APK 是否存在特定的問題生年，并輸出較為詳細(xì)的檢測結(jié)果報告婴程，用于分析排查問題以及版本追蹤
• Resource Canary: 基于 WeakReference 的特性和 Square Haha 庫開發(fā)的 Activity 泄漏和 Bitmap 重復(fù)創(chuàng)建檢測工具
• Trace Canary: 監(jiān)控界面流暢性、啟動耗時抱婉、頁面切換耗時档叔、慢函數(shù)及卡頓等問題
• SQLite Lint: 按官方最佳實踐自動化檢測 SQLite 語句的使用質(zhì)量
• IO Canary: 檢測文件 IO 問題，包括：文件 IO 監(jiān)控和 Closeable Leak 監(jiān)控

框架特性

與常規(guī)的 APM 工具相比蒸绩，Matrix 擁有以下特點：

APK Checker

• 具有更好的可用性：JAR 包方式提供衙四，更方便應(yīng)用到持續(xù)集成系統(tǒng)中，從而追蹤和對比每個 APK 版本之間的變化
• 更多的檢查分析功能：除具備 APKAnalyzer 的功能外侵贵，還支持統(tǒng)計 APK 中包含的 R 類届搁、檢查是否有多個動態(tài)庫靜態(tài)鏈接了 STL 、搜索 APK 中包含的無用資源窍育，以及支持自定義檢查規(guī)則等
• 輸出的檢查結(jié)果更加詳實：支持可視化的 HTML 格式卡睦，便于分析處理的 JSON ，自定義輸出等等

Resource Canary

• 分離了檢測和分析部分漱抓，便于在不打斷自動化測試的前提下持續(xù)輸出分析后的檢測結(jié)果
• 對檢測部分生成的 Hprof 文件進(jìn)行了裁剪表锻，移除了大部分無用數(shù)據(jù)，降低了傳輸 Hprof 文件的開銷
• 增加了重復(fù) Bitmap 對象檢測乞娄，方便通過減少冗余 Bitmap 數(shù)量瞬逊，降低內(nèi)存消耗

Trace Canary

• 編譯期動態(tài)修改字節(jié)碼, 高性能記錄執(zhí)行耗時與調(diào)用堆棧
• 準(zhǔn)確的定位到發(fā)生卡頓的函數(shù)，提供執(zhí)行堆棧仪或、執(zhí)行耗時确镊、執(zhí)行次數(shù)等信息，幫助快速解決卡頓問題
• 自動涵蓋卡頓范删、啟動耗時蕾域、頁面切換、慢函數(shù)檢測等多個流暢性指標(biāo)

SQLite Lint

• 接入簡單到旦，代碼無侵入
• 數(shù)據(jù)量無關(guān)旨巷，開發(fā)、測試階段即可發(fā)現(xiàn)SQLite性能隱患
• 檢測算法基于最佳實踐添忘，高標(biāo)準(zhǔn)把控SQLite質(zhì)量*
• 底層是 C++ 實現(xiàn)采呐，支持多平臺擴展

IO Canary

• 接入簡單，代碼無侵入
• 性能搁骑、泄漏全面監(jiān)控斧吐，對 IO 質(zhì)量心中有數(shù)
• 兼容到 Android P

目的

此次分析的主要目的是從源碼的角度又固，刨根問底，還原本質(zhì)会通，弄清楚所有性能監(jiān)控的原理口予，另一方面目的也是我們公司內(nèi)部準(zhǔn)備基于它搭建一個完整的線上性能監(jiān)控平臺，將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可視化涕侈，通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和篩選找到最需要做優(yōu)化的點沪停，這樣有利于公司對線上App的把控，間接提高用戶體驗裳涛，同樣也能影響到開發(fā)者木张，開發(fā)出更高質(zhì)量的應(yīng)用。

分析方法

• 源碼閱讀分析

首先通過對源碼的解讀端三，了解實現(xiàn)過程舷礼，了解細(xì)節(jié)處理等。

• 代碼實踐

實踐是最好的老師郊闯，主要是想到學(xué)以致用妻献，我們能否寫一個簡易版的監(jiān)控，并通過真實的場景模擬团赁，來輔助我們更加深刻的理解育拨。

這次分享的系列內(nèi)容包括

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大致就是以上8大模塊，一一做詳細(xì)的闡述和分析欢摄。具體鏈接如下：

以上會以單獨的一篇內(nèi)容做分享熬丧。每一篇更加注重細(xì)節(jié)和實踐，但仔細(xì)想一想怀挠，如果一上來就到細(xì)節(jié)分析析蝴，仿佛不利于我們的理解，所以我也準(zhǔn)備了框架的整體分析绿淋，從整體到局部闷畸，從局部到細(xì)節(jié)，從細(xì)節(jié)到實踐吞滞。

Matrix的框架結(jié)構(gòu)

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項目中主要分為三種Lib形式佑菩，包括C、Java冯吓、Android

• apk-canary Jar包形式倘待，不牽扯android相關(guān)API疮跑，對java項目commons有依賴關(guān)系组贺。
• trace-canary 安卓依賴包形式，主要依賴android-lib
• resource-canary 文件目錄祖娘，目下三個項目一個基礎(chǔ)依賴canary-common 一個android依賴包canary-android失尖，一個canary-analyzer java項目用來分析activity內(nèi)存泄漏啊奄，重復(fù)bitmap，堆分析等掀潮。
• io-canary Android包菇夸，依賴android-commons android-lib ，分析IO流的泄漏等
• sqlite-lint-android Android包仪吧，依賴的C++模塊庄新，代碼在同級目錄的src中
• gradle-plugin gradle自定義插件，這里就是我們在項目中需要引用的插件源碼薯鼠，它依賴于arsutil java項目择诈，依賴該插件如下圖所示：

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整體來看，我沒有很詳細(xì)的介紹每個lib的功能和內(nèi)容出皇，后續(xù)源碼解讀中會一一提到羞芍。

Matrix的目錄結(jié)構(gòu)

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結(jié)合上面的框架結(jié)構(gòu)圖，基本可以不用解釋了吧郊艘。話不多說荷科，我們再深入一些，看下項目的類結(jié)構(gòu)設(shè)計纱注。

Matrix的類結(jié)構(gòu)

通過類的結(jié)構(gòu)圖畏浆，我們可以清晰的看到框架的代碼組織結(jié)構(gòu)，請看圖：
我們發(fā)現(xiàn)幾個點：

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• IPlugin 定義了插件的行為奈附，開始全度，暫停，銷毀斥滤，初始化将鸵，獲取tag標(biāo)志等等。
• 插件收集的問題通過PluginListener匯集佑颇，且依賴了接口顶掉，并沒有依賴實現(xiàn)類DefaultPluginListener
• 一共實現(xiàn)了四個插件，Trace挑胸、SQLiteLint痒筒、Resource、IOCanary茬贵。
• Matrix聚合類通過Builder模式創(chuàng)建簿透，并管理所有插件，如startAllPlugins解藻、stopAllPlugins等等老充。

其實并沒有大家想象的那么復(fù)雜，很簡單的實現(xiàn)螟左，并沒有什么晦澀難懂之處啡浊，其實難的在后面觅够。

總結(jié)

簡單做個回顧，這期內(nèi)容巷嚣，從了解背景開始喘先，我們對APM有了一定的理解，并引出Matrix框架廷粒，列出了它的功能和特點窘拯，最后我們制定了分析的方法和內(nèi)容，然后從全局的角度看一下Matrix的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計坝茎，以及類的結(jié)構(gòu)設(shè)計树枫。這樣有利于我們從整體到局部的學(xué)習(xí)。接下來我們就可以去關(guān)注細(xì)節(jié)景东，針對每一個插件的功能砂轻，接口定義的方法，一個個去翻源碼斤吐，看下到底是怎么樣的實現(xiàn)搔涝，才能做到監(jiān)控的，期待ing和措。