目錄
前言
我們都知道个少，應(yīng)用啟動(dòng)慢锥咸、界面切換慢输硝、動(dòng)畫不流暢卡頓等類似問題基本都是UI刷新不及時(shí)的表現(xiàn)绑谣，UI刷新不及時(shí)就是因?yàn)閁I線程被其他邏輯方法長(zhǎng)時(shí)間占用導(dǎo)致党窜。當(dāng)我們著手解決這些性能問題時(shí)，面對(duì)的第一個(gè)問題就是需要找到合適的工具來(lái)檢測(cè)這些問題借宵，通過(guò)各項(xiàng)性能指標(biāo)來(lái)進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化幌衣，這里我們主要講解Android Studio自帶的性能分析工具CPU Profile
本文基于Android Studio 3.2.1版本
CPU Profile簡(jiǎn)介
CPU Profile是 Android 平臺(tái)配備一個(gè)很好的性能分析的工具。它可以通過(guò)圖形化的方式讓我們了解我們要跟蹤的程序的性能暇务，并且能具體到 method泼掠，它可以加載 trace 文件，用圖形的形式展示代碼的執(zhí)行時(shí)間垦细、次數(shù)及調(diào)用棧择镇，便于我們分析，幫助我們最大限度減少應(yīng)用的 CPU 使用率
trace 文件是 log 信息文件的一種括改，可以通過(guò)Debug類生成
生成Trace文件
1.通過(guò)代碼生成
public void fun() {
//開始trace腻豌，保存文件到 /sdcard/funTrace.trace
Debug.startMethodTracing("funTrace");
//想要監(jiān)測(cè)的代碼
....
//結(jié)束trace
Debug.stopMethodTracing();
}
第一步：通過(guò)Debug.startMethodTracing("funTrace");開始產(chǎn)生trace數(shù)據(jù)，通過(guò) Debug.stopMethodTracing();結(jié)束監(jiān)測(cè)，生成trace文件（如果系統(tǒng)達(dá)到最大緩存大小時(shí)吝梅，還沒有調(diào)用stopMethodTracing()虱疏，系統(tǒng)會(huì)停止跟蹤并發(fā)送一個(gè)通知）
第二步：通過(guò)adb命令 adb pull /sdcard/funTrace.trace /Users/geekholt/Downloads將trace文件導(dǎo)出到電腦
第三步：將trace文件直接拖到Android Studio中進(jìn)行分析
通過(guò)代碼生成trace文件更容易控制開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，且可以導(dǎo)出trace文件苏携。但是這種方式運(yùn)行時(shí)開銷嚴(yán)重做瞪，程序方法執(zhí)行整體都會(huì)變慢，可能會(huì)帶偏優(yōu)化方向
- 使用CPU Profile
第一步：點(diǎn)擊Android studio工具欄中的Profile右冻，運(yùn)行項(xiàng)目
第二步：選擇CPU Profile装蓬，點(diǎn)擊Record開始記錄，相當(dāng)于執(zhí)行代碼Debug.startMethodTracing();，再點(diǎn)一次停止記錄，相當(dāng)于執(zhí)行代碼 Debug.stopMethodTracing();伍伤，這樣就生成了trace文件
第三步：生成trace文件后，Android Studio會(huì)自動(dòng)加載trace文件暗赶，并展示圖形化界面
Trace文件分析
默認(rèn)視圖分析
當(dāng)您打開 CPU Profiler 時(shí)，它將立即開始顯示應(yīng)用的 CPU 使用率和線程 Activity肃叶。 您應(yīng)該會(huì)看到類似圖 1 的一些內(nèi)容：
如圖 1 所示蹂随，CPU Profiler 的默認(rèn)視圖包括以下內(nèi)容：
Event 時(shí)間線： 顯示應(yīng)用中在其生命周期不同狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的 Activity，并表明用戶與設(shè)備的交互被环，包括屏幕旋轉(zhuǎn) Event
CPU 時(shí)間線： 顯示應(yīng)用的實(shí)時(shí) CPU 使用率（以占總可用 CPU 時(shí)間的百分比表示）以及應(yīng)用使用的總線程數(shù)糙及。 此時(shí)間線還顯示其他進(jìn)程的 CPU 使用率（如系統(tǒng)進(jìn)程或其他應(yīng)用），以便您可以將其與您的應(yīng)用使用率進(jìn)行對(duì)比筛欢。 通過(guò)沿時(shí)間線的水平軸移動(dòng)鼠標(biāo)浸锨，您還可以檢查歷史 CPU 使用率數(shù)據(jù)
-
線程 Activity 時(shí)間線：
列出屬于應(yīng)用進(jìn)程的每個(gè)線程并使用下面列出的顏色沿時(shí)間線標(biāo)示它們的 Activity。 在您記錄一個(gè)函數(shù)跟蹤后版姑，您可以從此時(shí)間線中選擇一個(gè)線程以在跟蹤窗格中檢查其數(shù)據(jù)
綠色： 表示線程處于活動(dòng)狀態(tài)或準(zhǔn)備使用 CPU柱搜。 即，它正在“運(yùn)行中”或處于“可運(yùn)行”狀態(tài)
黃色： 表示線程處于活動(dòng)狀態(tài)剥险，但它正在等待一個(gè) I/O 操作（如磁盤或網(wǎng)絡(luò) I/O）聪蘸，然后才能完成它的工作
灰色： 表示線程正在休眠且沒有消耗任何 CPU 時(shí)間。 當(dāng)線程需要訪問尚不可用的資源時(shí)偶爾會(huì)發(fā)生這種情況表制。 線程進(jìn)入自主休眠或內(nèi)核將此線程置于休眠狀態(tài)健爬，直到所需的資源可用
trace文件視圖分析
- 選擇時(shí)間范圍： 用于確定您要在跟蹤窗格中檢查所記錄時(shí)間范圍的哪一部分。 當(dāng)您首次記錄函數(shù)跟蹤時(shí)么介，CPU Profiler 將在 CPU 時(shí)間線中自動(dòng)選擇您的記錄的完整長(zhǎng)度娜遵。 如果您想僅檢查所記錄時(shí)間范圍一小部分的函數(shù)跟蹤數(shù)據(jù)，您可以點(diǎn)擊并拖動(dòng)突出顯示的區(qū)域邊緣以修改其長(zhǎng)度
- 時(shí)間戳： 用于表示所記錄函數(shù)跟蹤的開始和結(jié)束時(shí)間（相對(duì)于分析器從設(shè)備開始收集 CPU 使用率信息的時(shí)間）壤短。 在選擇時(shí)間范圍時(shí)慨仿，您可以點(diǎn)擊時(shí)間戳以自動(dòng)選擇完整記錄，如果您有多個(gè)要進(jìn)行切換的記錄镰吆，則此做法尤其有用
- 跟蹤窗格： 用于顯示您所選的時(shí)間范圍和線程的函數(shù)跟蹤數(shù)據(jù)跑慕。 僅在您至少記錄一個(gè)函數(shù)跟蹤后此窗格才會(huì)顯示。 在此窗格中核行，您可以選擇想如何查看每個(gè)堆疊追蹤（使用跟蹤標(biāo)簽），以及如何測(cè)量執(zhí)行時(shí)間（使用時(shí)間引用下拉菜單）
- 選擇后，可通過(guò) Top Down 樹婆赠、Bottom Up 樹、調(diào)用圖表或火焰圖的形式顯示您的函數(shù)跟蹤休里。 您可以在下文中了解每個(gè)跟蹤窗格標(biāo)簽的更多信息
- 從下拉菜單中選擇以下選項(xiàng)之一，以確定如何測(cè)量每個(gè)函數(shù)調(diào)用的時(shí)間信息：
- Wall clock time：壁鐘時(shí)間信息表示實(shí)際經(jīng)過(guò)的時(shí)間
- Thread time：線程時(shí)間信息表示實(shí)際經(jīng)過(guò)的時(shí)間減去線程沒有消耗 CPU 資源的任意時(shí)間部分悴侵。 對(duì)于任何給定函數(shù)拭嫁，其線程時(shí)間始終少于或等于其壁鐘時(shí)間。 使用線程時(shí)間可以讓您更好地了解線程的實(shí)際 CPU 使用率中有多少是給定函數(shù)消耗的
使用 Call Chart 標(biāo)簽檢查跟蹤
Call Chart 標(biāo)簽提供函數(shù)跟蹤的圖形表示形式做粤，其中，水平軸表示函數(shù)調(diào)用（或調(diào)用方）的時(shí)間段和時(shí)間妇垢，并沿垂直軸顯示其被調(diào)用者。 對(duì)系統(tǒng) API 的函數(shù)調(diào)用顯示為橙色闯估，對(duì)應(yīng)用自有函數(shù)的調(diào)用顯示為綠色吼和，對(duì)第三方 API（包括 Java 語(yǔ)言 API）的函數(shù)調(diào)用顯示為藍(lán)色。 下面的圖 3 展示了一個(gè)調(diào)用圖表示例尤辱，并描繪了給定函數(shù)的 self time砂豌、children time 以及總時(shí)間的概念
提示： 若要跳轉(zhuǎn)到某個(gè)函數(shù)的源代碼，請(qǐng)右鍵點(diǎn)擊該函數(shù)并選擇 Jump to Source
使用 Flame Chart 標(biāo)簽檢查跟蹤
Flame Chart 標(biāo)簽提供一個(gè)倒置的調(diào)用圖表咖熟，其匯總相同的調(diào)用堆棧。 即馍管，收集共享相同調(diào)用方順序的完全相同的函數(shù)薪韩，并在火焰圖中用一個(gè)較長(zhǎng)的橫條表示它們（而不是將它們顯示為多個(gè)較短的橫條，如調(diào)用圖表中所示）俘陷。 這樣更方便您查看哪些函數(shù)消耗最多時(shí)間。 不過(guò)桨菜，這也意味著水平軸不再代表時(shí)間線捉偏，相反，它表示每個(gè)函數(shù)相對(duì)的執(zhí)行時(shí)間
為幫助說(shuō)明此概念告私，請(qǐng)考慮以下圖 4 中的調(diào)用圖表。 請(qǐng)注意驻粟，函數(shù) D 多次調(diào)用 B（B1根悼、B2 和 B3）挤巡，其中一些對(duì) B 的調(diào)用也調(diào)用了 C（C1 和 C3）
由于 B1酷麦、B2 和 B3 共享相同的調(diào)用方順序 (A → D → B)，因此沃饶，可將它們匯總在一起轻黑，如下所示氓鄙。 同樣，將 C1 和 C3 匯總在一起抖拦，因?yàn)樗鼈円补蚕硐嗤恼{(diào)用方順序 (A → D → B → C)—請(qǐng)注意舷暮，未包含 C2，因?yàn)樗哂胁煌恼{(diào)用方順序 (A → D → C)
匯總的函數(shù)調(diào)用用于創(chuàng)建火焰圖下面，如圖 6 所示。請(qǐng)注意沥割，對(duì)于火焰圖中任何給定的函數(shù)調(diào)用，消耗最多 CPU 時(shí)間的被調(diào)用方首先顯示
使用 Top Down 和 Bottom Up 檢查跟蹤
Top Down 標(biāo)簽顯示一個(gè)函數(shù)調(diào)用列表，在該列表中展開函數(shù)節(jié)點(diǎn)會(huì)顯示函數(shù)的被調(diào)用方蓄髓。 圖 7 顯示圖 3 中調(diào)用圖表的“Top Down”圖表。圖表中的每個(gè)箭頭都從調(diào)用方指向被調(diào)用方
如圖 7 所示会喝，在“Top Down”標(biāo)簽中展開函數(shù) A 的節(jié)點(diǎn)可顯示它的被調(diào)用方，即函數(shù) B 和 D肢执。 然后，展開函數(shù) D 的節(jié)點(diǎn)可顯示它的被調(diào)用方预茄，即函數(shù) B 和 C 等等。 與 Flame chart 標(biāo)簽相似耻陕，“Top Down”樹匯總共享相同調(diào)用堆棧的相同函數(shù)的跟蹤信息。 也就是說(shuō)膘怕，Flame chart 標(biāo)簽可提供Top down 標(biāo)簽的圖形化表示形式
Top Down 標(biāo)簽提供以下信息以幫助說(shuō)明在每個(gè)函數(shù)調(diào)用上所花費(fèi)的 CPU 時(shí)間（時(shí)間也可以用線程總時(shí)間占所選時(shí)間范圍的持續(xù)時(shí)間的百分比表示）：
- Self： 表示函數(shù)調(diào)用在執(zhí)行自己的代碼（而非被調(diào)用方的代碼）上所花的時(shí)間召庞，如圖 3 中的函數(shù) D 所示
- Children： 表示函數(shù)調(diào)用在執(zhí)行自己的被調(diào)用方（而非自己的代碼）上所花的時(shí)間来破，如圖 3 中的函數(shù) D 所示
- 總和： 函數(shù)的 Self 和 Children 時(shí)間的總和。 這表示應(yīng)用在執(zhí)行函數(shù)調(diào)用上所花的總時(shí)間徘禁，如圖 3 中函數(shù) D 所示
Bottom Up 標(biāo)簽顯示一個(gè)函數(shù)調(diào)用列表晌坤，在該列表中展開函數(shù)節(jié)點(diǎn)將顯示函數(shù)的調(diào)用方。 通過(guò)使用圖 7 中展示的跟蹤示例骤菠，圖 7 為函數(shù) C 的Bottom Up”樹疤孕。 在“Bottom Up”樹中打開函數(shù) C 的節(jié)點(diǎn)可顯示它獨(dú)有的調(diào)用方，即函數(shù) B 和 D祭阀。 請(qǐng)注意鹉戚，盡管 B 調(diào)用 C 兩次专控，但在“Bottom Up”樹中展開函數(shù) C 的節(jié)點(diǎn)時(shí)，B 僅顯示一次伦腐。 然后，展開 B 的節(jié)點(diǎn)顯示其調(diào)用方幸冻，即函數(shù) A 和 D
Bottom Up 標(biāo)簽用于按照消耗最多（最少）CPU 時(shí)間排序函數(shù)咳焚。 您可以檢查每個(gè)節(jié)點(diǎn)以確定在調(diào)用函數(shù)上哪些調(diào)用方花了最多 CPU 時(shí)間洽损。 與“Top Down”樹相比碑定，“Bottom Up”樹中的每個(gè)函數(shù)的時(shí)間信息引用每個(gè)樹頂部的函數(shù)（頂部模式）又官。 CPU 時(shí)間也可表示為在該記錄期間占線程總時(shí)間的百分比。 下表有助于闡述如何解釋頂部節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息及其調(diào)用方函數(shù)（子節(jié)點(diǎn)）
| Self | Children | 合計(jì) | |
|---|---|---|---|
| “Bottom Up”樹頂部的函數(shù)（頂部模式） | 表示函數(shù)在執(zhí)行自己的代碼（而非其被調(diào)用方的代碼）上所花的時(shí)間赏胚。 與“Top Down”樹相比，此時(shí)間信息表示在記錄的持續(xù)時(shí)間內(nèi)對(duì)此函數(shù)所有調(diào)用的總和崖疤。 | 表示函數(shù)執(zhí)行它的被調(diào)用方（而非它自己的代碼）上所花的總時(shí)間。 與“Top Down”樹相比劫哼，此時(shí)間信息表示在記錄的持續(xù)期間內(nèi)所有對(duì)此函數(shù)被調(diào)用方的調(diào)用總和。 | self time 和 children time 的總和权烧。 |
| 調(diào)用方函數(shù)（子節(jié)點(diǎn)） | 表示在由調(diào)用方調(diào)用時(shí)被調(diào)用方的總 self time。 以圖 7 中的“Bottom Up”樹為例妻率，被 B 調(diào)用時(shí)板祝，函數(shù) B 的 self time 將等于函數(shù) C 每個(gè)執(zhí)行的 self time 的總和。 | 表示在由調(diào)用方調(diào)用時(shí)被調(diào)用方的總 children time券时。 以圖 7 中的“Bottom Up”樹為例，被 B 調(diào)用時(shí)橘洞，函數(shù) B 的 children time 將等于函數(shù) C 每個(gè)執(zhí)行的 children time 的總和。 | self time 和 children time 的總和炸枣。 |
