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Android APP 性能優(yōu)化

說到 Android 系統(tǒng)手機(jī)肥橙，大部分人的印象是用了一段時(shí)間就變得有點(diǎn)卡頓续挟，有些程序在運(yùn)行期間莫名其妙的出現(xiàn)崩潰夫壁，打開系統(tǒng)文件夾一看，發(fā)現(xiàn)多了很多文件趋艘，然后用手機(jī)管家 APP 不斷地進(jìn)行清理優(yōu)化 ，才感覺運(yùn)行速度稍微提高了點(diǎn)，就算手機(jī)在各種性能跑分軟件面前分?jǐn)?shù)遙遙領(lǐng)先么抗，還是感覺無論有多大的內(nèi)存空間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用。相信每個(gè)使用 Android 系統(tǒng)的用戶都有過以上類似經(jīng)歷亚铁，確實(shí)蝇刀，Android 系統(tǒng)在流暢性方面不如 IOS 系統(tǒng)，為何呢徘溢，明明在看手機(jī)硬件配置上時(shí)吞琐，Android 設(shè)備都不會輸于 IOS 設(shè)備，甚至都強(qiáng)于它然爆，關(guān)鍵是在于軟件上站粟。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，簡單羅列幾點(diǎn)如下：

• 由于 Android 系統(tǒng)源碼是開放的曾雕，每個(gè)人只要遵從相應(yīng)的協(xié)議奴烙，就可以對源碼進(jìn)行修改，那么國內(nèi)各個(gè)廠商就把基于 Android 源碼改造成自己對外發(fā)布的系統(tǒng)剖张，比如我們熟悉的小米手機(jī) Miui 系統(tǒng)切诀、華為手機(jī) EMUI 系統(tǒng)、Oppo 手機(jī) ColorOS 系統(tǒng)等搔弄。由于每個(gè)廠商都修改過 Android 原生系統(tǒng)源碼趾牧，這里面就會引發(fā)一個(gè)問題，那就是著名的Android 碎片化問題肯污，本質(zhì)就是不同 Android 系統(tǒng)的應(yīng)用兼容性不同翘单，達(dá)不到一致性吨枉。

• 由于存在著各種 Android 碎片化和兼容性問題，導(dǎo)致 Android 開發(fā)者在開發(fā)應(yīng)用時(shí)需要對不同系統(tǒng)進(jìn)行適配哄芜，同時(shí)每個(gè) Android 開發(fā)者的開發(fā)水平參差不齊貌亭，寫出來的應(yīng)用性能也都存在不同類型的問題，導(dǎo)致用戶在使用過程中用戶體驗(yàn)感受不同认臊，那么有些問題用戶就會轉(zhuǎn)化為 Android 系統(tǒng)問題圃庭，進(jìn)而影響對Android 手機(jī)的評價(jià)。

性能優(yōu)化

今天想說的重點(diǎn)是Android APP 性能優(yōu)化失晴，也就是在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)應(yīng)該注意的點(diǎn)有哪些剧腻，如何更好地提高用戶體驗(yàn)。一個(gè)好的應(yīng)用涂屁，除了要有吸引人的功能和交互之外书在，在性能上也應(yīng)該有高的要求，即時(shí)應(yīng)用非常具有特色拆又，在產(chǎn)品前期可能吸引了部分用戶儒旬，但是用戶體驗(yàn)不好的話，也會給產(chǎn)品帶來不好的口碑帖族。那么一個(gè)好的應(yīng)用應(yīng)該如何定義呢栈源？主要有以下三方面：

• 業(yè)務(wù)/功能

• 符合邏輯的交互

• 優(yōu)秀的性能

眾所周知，Android 系統(tǒng)作為以移動設(shè)備為主的操作系統(tǒng)竖般，硬件配置是有一定的限制的甚垦，雖然配置現(xiàn)在越來越高級，但仍然無法與 PC 相比涣雕，在 CPU 和內(nèi)存上使用不合理或者耗費(fèi)資源多時(shí)艰亮，就會碰到內(nèi)存不足導(dǎo)致的穩(wěn)定性問題、CPU 消耗太多導(dǎo)致的卡頓問題等胞谭。

面對問題時(shí)垃杖，大家想到的都是聯(lián)系用戶男杈，然后查看日志丈屹，但殊不知有關(guān)性能類問題的反饋，原因也非常難找伶棒，日志大多用處不大旺垒，為何呢？因?yàn)樾阅軉栴}大部分是非必現(xiàn)的問題肤无，問題定位很難復(fù)現(xiàn)先蒋，而又沒有關(guān)鍵的日志，當(dāng)然就無法找到原因了宛渐。這些問題非常影響用戶體驗(yàn)和功能使用竞漾，所以了解一些性能優(yōu)化的一些解決方案就顯得很重要了眯搭，并在實(shí)際的項(xiàng)目中優(yōu)化我們的應(yīng)用，進(jìn)而提高用戶體驗(yàn)业岁。

四個(gè)方面

可以把用戶體驗(yàn)的性能問題主要總結(jié)為4個(gè)類別：

• 流暢

• 穩(wěn)定

• 省電鳞仙、省流量

• 安裝包小

性能問題的主要原因是什么，原因有相同的笔时，也有不同的棍好，但歸根到底，不外乎內(nèi)存使用允耿、代碼效率借笙、合適的策略邏輯、代碼質(zhì)量较锡、安裝包體積這一類問題业稼，整理歸類如下：

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從圖中可以看到，打造一個(gè)高質(zhì)量的應(yīng)用應(yīng)該以4個(gè)方向?yàn)槟繕?biāo)：快念链、穩(wěn)盼忌、省、小掂墓。

快：使用時(shí)避免出現(xiàn)卡頓谦纱，響應(yīng)速度快，減少用戶等待的時(shí)間君编，滿足用戶期望跨嘉。

穩(wěn)：減低 crash 率和 ANR 率，不要在用戶使用過程中崩潰和無響應(yīng)吃嘿。

熟裟恕：節(jié)省流量和耗電，減少用戶使用成本兑燥，避免使用時(shí)導(dǎo)致手機(jī)發(fā)燙亮瓷。

小：安裝包小可以降低用戶的安裝成本降瞳。

要想達(dá)到這4個(gè)目標(biāo)嘱支，具體實(shí)現(xiàn)是在右邊框里的問題：卡頓、內(nèi)存使用不合理挣饥、代碼質(zhì)量差除师、代碼邏輯亂、安裝包過大扔枫，這些問題也是在開發(fā)過程中碰到最多的問題汛聚，在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求同時(shí)，也需要考慮到這點(diǎn)短荐，多花時(shí)間去思考倚舀，如何避免功能完成后再來做優(yōu)化叹哭，不然的話等功能實(shí)現(xiàn)后帶來的維護(hù)成本會增加。

卡頓優(yōu)化

Android 應(yīng)用啟動慢痕貌，使用時(shí)經(jīng)郴八伲卡頓，是非常影響用戶體驗(yàn)的芯侥，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)泊交。卡頓的場景有很多柱查，按場景可以分為4類：UI 繪制廓俭、應(yīng)用啟動、頁面跳轉(zhuǎn)唉工、事件響應(yīng)研乒，如圖：

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這4種卡頓場景的根本原因可以分為兩大類：

• 界面繪制。主要原因是繪制的層級深淋硝、頁面復(fù)雜雹熬、刷新不合理，由于這些原因?qū)е驴D的場景更多出現(xiàn)在 UI 和啟動后的初始界面以及跳轉(zhuǎn)到頁面的繪制上谣膳。

• 數(shù)據(jù)處理竿报。導(dǎo)致這種卡頓場景的原因是數(shù)據(jù)處理量太大，一般分為三種情況继谚，一是數(shù)據(jù)在處理 UI 線程烈菌，二是數(shù)據(jù)處理占用 CPU 高，導(dǎo)致主線程拿不到時(shí)間片花履，三是內(nèi)存增加導(dǎo)致 GC 頻繁芽世，從而引起卡頓。

引起卡頓的原因很多诡壁，但不管怎么樣的原因和場景济瓢，最終都是通過設(shè)備屏幕上顯示來達(dá)到用戶，歸根到底就是顯示有問題妹卿，所以旺矾，要解決卡頓，就要先了解 Android 系統(tǒng)的顯示原理纽帖。

Android系統(tǒng)顯示原理

Android 顯示過程可以簡單概括為：Android 應(yīng)用程序把經(jīng)過測量宠漩、布局举反、繪制后的 surface 緩存數(shù)據(jù)懊直，通過 SurfaceFlinger 把數(shù)據(jù)渲染到顯示屏幕上， 通過 Android 的刷新機(jī)制來刷新數(shù)據(jù)火鼻。也就是說應(yīng)用層負(fù)責(zé)繪制室囊，系統(tǒng)層負(fù)責(zé)渲染雕崩，通過進(jìn)程間通信把應(yīng)用層需要繪制的數(shù)據(jù)傳遞到系統(tǒng)層服務(wù)，系統(tǒng)層服務(wù)通過刷新機(jī)制把數(shù)據(jù)更新到屏幕上融撞。

我們都知道在 Android 的每個(gè) View 繪制中有三個(gè)核心步驟：Measure盼铁、Layout、Draw尝偎。具體實(shí)現(xiàn)是從 ViewRootImp 類的performTraversals() 方法開始執(zhí)行饶火，Measure 和 Layout都是通過遞歸來獲取 View 的大小和位置，并且以深度作為優(yōu)先級致扯，可以看出層級越深肤寝、元素越多、耗時(shí)也就越長抖僵。

真正把需要顯示的數(shù)據(jù)渲染到屏幕上鲤看，是通過系統(tǒng)級進(jìn)程中的 SurfaceFlinger 服務(wù)來實(shí)現(xiàn)的，那么這個(gè)SurfaceFlinger 服務(wù)主要做了哪些工作呢耍群？如下：

• 響應(yīng)客戶端事件义桂，創(chuàng)建 Layer 與客戶端的 Surface 建立連接。

• 接收客戶端數(shù)據(jù)及屬性蹈垢，修改 Layer 屬性慷吊，如尺寸、顏色曹抬、透明度等罢浇。

• 將創(chuàng)建的 Layer 內(nèi)容刷新到屏幕上。

• 維持 Layer 的序列沐祷，并對 Layer 最終輸出做出裁剪計(jì)算嚷闭。

既然是兩個(gè)不同的進(jìn)程，那么肯定是需要一個(gè)跨進(jìn)程的通信機(jī)制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞赖临，在 Android 顯示系統(tǒng)中胞锰，使用了 Android 的匿名共享內(nèi)存：SharedClient，每一個(gè)應(yīng)用和 SurfaceFlinger 之間都會創(chuàng)建一個(gè)SharedClient 兢榨，然后在每個(gè) SharedClient 中嗅榕，最多可以創(chuàng)建 31 個(gè) SharedBufferStack，每個(gè) Surface 都對應(yīng)一個(gè) SharedBufferStack吵聪，也就是一個(gè) Window凌那。

一個(gè) SharedClient 對應(yīng)一個(gè)Android 應(yīng)用程序，而一個(gè) Android 應(yīng)用程序可能包含多個(gè)窗口吟逝，即 Surface 帽蝶。也就是說 SharedClient 包含的是 SharedBufferStack的集合，其中在顯示刷新機(jī)制中用到了雙緩沖和三重緩沖技術(shù)块攒。最后總結(jié)起來顯示整體流程分為三個(gè)模塊：應(yīng)用層繪制到緩存區(qū)励稳，SurfaceFlinger 把緩存區(qū)數(shù)據(jù)渲染到屏幕佃乘，由于是不同的進(jìn)程，所以使用 Android 的匿名共享內(nèi)存 SharedClient 緩存需要顯示的數(shù)據(jù)來達(dá)到目的驹尼。

除此之外趣避，我們還需要一個(gè)名詞：FPS。FPS 表示每秒傳遞的幀數(shù)新翎。在理想情況下程帕，60 FPS 就感覺不到卡，這意味著每個(gè)繪制時(shí)長應(yīng)該在16 ms 以內(nèi)地啰。但是 Android 系統(tǒng)很有可能無法及時(shí)完成那些復(fù)雜的頁面渲染操作骆捧。Android 系統(tǒng)每隔 16ms 發(fā)出 VSYNC 信號，觸發(fā)對 UI 進(jìn)行渲染髓绽，如果每次渲染都成功敛苇，這樣就能夠達(dá)到流暢的畫面所需的 60FPS。如果某個(gè)操作花費(fèi)的時(shí)間是 24ms 顺呕，系統(tǒng)在得到 VSYNC 信號時(shí)就無法正常進(jìn)行正常渲染枫攀，這樣就發(fā)生了丟幀現(xiàn)象。那么用戶在 32ms 內(nèi)看到的會是同一幀畫面株茶，這種現(xiàn)象在執(zhí)行動畫或滑動列表比較常見来涨，還有可能是你的 Layout 太過復(fù)雜，層疊太多的繪制單元启盛，無法在 16ms 完成渲染蹦掐，最終引起刷新不及時(shí)。

卡頓根本原因

根據(jù)Android 系統(tǒng)顯示原理可以看到僵闯，影響繪制的根本原因有以下兩個(gè)方面：

• 繪制任務(wù)太重卧抗，繪制一幀內(nèi)容耗時(shí)太長。

• 主線程太忙鳖粟，根據(jù)系統(tǒng)傳遞過來的 VSYNC 信號來時(shí)還沒準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)導(dǎo)致丟幀社裆。

繪制耗時(shí)太長，有一些工具可以幫助我們定位問題向图。主線程太忙則需要注意了泳秀，主線程關(guān)鍵職責(zé)是處理用戶交互，在屏幕上繪制像素榄攀，并進(jìn)行加載顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)嗜傅，所以特別需要避免任何主線程的事情，這樣應(yīng)用程序才能保持對用戶操作的即時(shí)響應(yīng)檩赢÷类郑總結(jié)起來，主線程主要做以下幾個(gè)方面工作：

• UI 生命周期控制

• 系統(tǒng)事件處理

• 消息處理

• 界面布局

• 界面繪制

• 界面刷新

除此之外，應(yīng)該盡量避免將其他處理放在主線程中币他，特別復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)請求等。

性能分析工具

性能問題并不容易復(fù)現(xiàn)憔狞，也不好定位蝴悉，但是真的碰到問題還是需要去解決的，那么分析問題和確認(rèn)問題是否解決瘾敢，就需要借助相應(yīng)的的調(diào)試工具拍冠，比如查看 Layout 層次的 Hierarchy View、Android 系統(tǒng)上帶的 GPU Profile 工具和靜態(tài)代碼檢查工具 Lint 等簇抵，這些工具對性能優(yōu)化起到非常重要的作用庆杜，所以要熟悉，知道在什么場景用什么工具來分析碟摆。

1晃财，Profile GPU Rendering

在手機(jī)開發(fā)者模式下，有一個(gè)卡頓檢測工具叫做：Profile GPU Rendering典蜕，如圖：

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它的功能特點(diǎn)如下：

• 一個(gè)圖形監(jiān)測工具断盛，能實(shí)時(shí)反應(yīng)當(dāng)前繪制的耗時(shí)

• 橫軸表示時(shí)間，縱軸表示每一幀的耗時(shí)

• 隨著時(shí)間推移愉舔，從左到右的刷新呈現(xiàn)

• 提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的耗時(shí)钢猛，如果高于標(biāo)準(zhǔn)耗時(shí)，就表示當(dāng)前這一幀丟失

2轩缤，TraceView

TraceView 是 Android SDK 自帶的工具命迈，用來分析函數(shù)調(diào)用過程，可以對 Android 的應(yīng)用程序以及 Framework 層的代碼進(jìn)行性能分析火的。它是一個(gè)圖形化的工具壶愤，最終會產(chǎn)生一個(gè)圖表，用于對性能分析進(jìn)行說明馏鹤，可以分析到每一個(gè)方法的執(zhí)行時(shí)間公你，其中可以統(tǒng)計(jì)出該方法調(diào)用次數(shù)和遞歸次數(shù)，實(shí)際時(shí)長等參數(shù)維度假瞬，使用非常直觀陕靠，分析性能非常方便。

3脱茉，Systrace UI 性能分析

Systrace 是 Android 4.1及以上版本提供的性能數(shù)據(jù)采樣和分析工具剪芥，它是通過系統(tǒng)的角度來返回一些信息。它可以幫助開發(fā)者收集 Android 關(guān)鍵子系統(tǒng)琴许，如 surfaceflinger税肪、WindowManagerService 等 Framework 部分關(guān)鍵模塊、服務(wù)、View系統(tǒng)等運(yùn)行信息益兄，從而幫助開發(fā)者更直觀地分析系統(tǒng)瓶頸锻梳，改進(jìn)性能。Systrace 的功能包括跟蹤系統(tǒng)的 I/O 操作净捅、內(nèi)核工作隊(duì)列疑枯、CPU 負(fù)載等，在 UI 顯示性能分析上提供很好的數(shù)據(jù)蛔六，特別是在動畫播放不流暢荆永、渲染卡等問題上。

優(yōu)化建議

1国章，布局優(yōu)化

布局是否合理主要影響的是頁面測量時(shí)間的多少具钥，我們知道一個(gè)頁面的顯示測量和繪制過程都是通過遞歸來完成的，多叉樹遍歷的時(shí)間與樹的高度h有關(guān)液兽，其時(shí)間復(fù)雜度 O(h)骂删，如果層級太深，每增加一層則會增加更多的頁面顯示時(shí)間四啰，所以布局的合理性就顯得很重要桃漾。

那布局優(yōu)化有哪些方法呢，主要通過減少層級拟逮、減少測量和繪制時(shí)間撬统、提高復(fù)用性三個(gè)方面入手《仄總結(jié)如下：

• 減少層級恋追。合理使用 Constraintlayout、RelativeLayout 和 LinerLayout罚屋，合理使用Merge苦囱。

• 提高顯示速度。使用 ViewStub脾猛，它是一個(gè)看不見的撕彤、不占布局位置、占用資源非常小的視圖對象猛拴。

• 布局復(fù)用羹铅。可以通過<include> 標(biāo)簽來提高復(fù)用愉昆。

• 盡可能少用wrap_content职员。wrap_content 會增加布局 measure 時(shí)計(jì)算成本，在已知寬高為固定值時(shí)跛溉，不用wrap_content 缓呛。

• 刪除控件中無用的屬性。

2哀峻，避免過度繪制

過度繪制是指在屏幕上的某個(gè)像素在同一幀的時(shí)間內(nèi)被繪制了多次。在多層次重疊的 UI 結(jié)構(gòu)中刹勃，如果不可見的 UI 也在做繪制的操作，就會導(dǎo)致某些像素區(qū)域被繪制了多次嚎尤，從而浪費(fèi)了多余的 CPU 以及 GPU 資源荔仁。

如何避免過度繪制呢，如下：

• 布局上的優(yōu)化诺苹。移除 XML 中非必須的背景咕晋，移除 Window 默認(rèn)的背景雹拄、按需顯示占位背景圖片

• 自定義View優(yōu)化收奔。使用 canvas.clipRect()來幫助系統(tǒng)識別那些可見的區(qū)域，只有在這個(gè)區(qū)域內(nèi)才會被繪制滓玖。

3坪哄，啟動優(yōu)化

通過對啟動速度的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)影響啟動速度的問題所在势篡，優(yōu)化啟動邏輯翩肌，提高應(yīng)用的啟動速度。啟動主要完成三件事：UI 布局禁悠、繪制和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備念祭。因此啟動速度優(yōu)化就是需要優(yōu)化這三個(gè)過程：

• UI 布局。應(yīng)用一般都有閃屏頁碍侦，優(yōu)化閃屏頁的 UI 布局粱坤，可以通過 Profile GPU Rendering 檢測丟幀情況。

• 啟動加載邏輯優(yōu)化瓷产≌拘可以采用分布加載、異步加載濒旦、延期加載策略來提高應(yīng)用啟動速度株旷。

• 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)初始化分析尔邓，加載數(shù)據(jù)可以考慮用線程初始化等策略晾剖。

4，合理的刷新機(jī)制

在應(yīng)用開發(fā)過程中梯嗽，因?yàn)閿?shù)據(jù)的變化钞瀑，需要刷新頁面來展示新的數(shù)據(jù)，但頻繁刷新會增加資源開銷慷荔，并且可能導(dǎo)致卡頓發(fā)生雕什，因此缠俺，需要一個(gè)合理的刷新機(jī)制來提高整體的 UI 流暢度。合理的刷新需要注意以下幾點(diǎn)：

• 盡量減少刷新次數(shù)贷岸。

• 盡量避免后臺有高的 CPU 線程運(yùn)行壹士。

• 縮小刷新區(qū)域。

5偿警，其他

在實(shí)現(xiàn)動畫效果時(shí)躏救，需要根據(jù)不同場景選擇合適的動畫框架來實(shí)現(xiàn)。有些情況下螟蒸，可以用硬件加速方式來提供流暢度盒使。

內(nèi)存優(yōu)化

在 Android 系統(tǒng)中有個(gè)垃圾內(nèi)存回收機(jī)制，在虛擬機(jī)層自動分配和釋放內(nèi)存七嫌，因此不需要在代碼中分配和釋放某一塊內(nèi)存少办，從應(yīng)用層面上不容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出等問題，但是需要內(nèi)存管理诵原。Android 系統(tǒng)在內(nèi)存管理上有一個(gè) Generational Heap Memory 模型英妓，內(nèi)存回收的大部分壓力不需要應(yīng)用層關(guān)心， Generational Heap Memory 有自己一套管理機(jī)制绍赛，當(dāng)內(nèi)存達(dá)到一個(gè)閾值時(shí)蔓纠，系統(tǒng)會根據(jù)不同的規(guī)則自動釋放系統(tǒng)認(rèn)為可以釋放的內(nèi)存，也正是因?yàn)?Android 程序把內(nèi)存控制的權(quán)力交給了 Generational Heap Memory吗蚌，一旦出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和溢出方面的問題腿倚，排查錯(cuò)誤將會成為一項(xiàng)異常艱難的工作。除此之外蚯妇，部分 Android 應(yīng)用開發(fā)人員在開發(fā)過程中并沒有特別關(guān)注內(nèi)存的合理使用敷燎，也沒有在內(nèi)存方面做太多的優(yōu)化，當(dāng)應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行越來越多的任務(wù)侮措，加上越來越復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求時(shí)懈叹，完全依賴 Android 的內(nèi)存管理機(jī)制就會導(dǎo)致一系列性能問題逐漸呈現(xiàn)，對應(yīng)用的穩(wěn)定性和性能帶來不可忽視的影響分扎，因此澄成，解決內(nèi)存問題和合理優(yōu)化內(nèi)存是非常有必要的。

Android內(nèi)存管理機(jī)制

Android 應(yīng)用都是在 Android 的虛擬機(jī)上運(yùn)行畏吓，應(yīng)用 程序的內(nèi)存分配與垃圾回收都是由虛擬機(jī)完成的墨状。在 Android 系統(tǒng)，虛擬機(jī)有兩種運(yùn)行模式：Dalvik 和 ART菲饼。

1肾砂，Java對象生命周期

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一般Java對象在虛擬機(jī)上有7個(gè)運(yùn)行階段：

創(chuàng)建階段->應(yīng)用階段->不可見階段->不可達(dá)階段->收集階段->終結(jié)階段->對象空間重新分配階段

2，內(nèi)存分配

在 Android 系統(tǒng)中宏悦，內(nèi)存分配實(shí)際上是對堆的分配和釋放镐确。當(dāng)一個(gè) Android 程序啟動包吝，應(yīng)用進(jìn)程都是從一個(gè)叫做 Zygote 的進(jìn)程衍生出來，系統(tǒng)啟動 Zygote 進(jìn)程后源葫，為了啟動一個(gè)新的應(yīng)用程序進(jìn)程诗越，系統(tǒng)會衍生 Zygote 進(jìn)程生成一個(gè)新的進(jìn)程，然后在新的進(jìn)程中加載并運(yùn)行應(yīng)用程序的代碼息堂。其中嚷狞，大多數(shù)的 RAM pages 被用來分配給Framework 代碼，同時(shí)促使 RAM 資源能夠在應(yīng)用所有進(jìn)程之間共享荣堰。

但是為了整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)存控制需要床未，Android 系統(tǒng)會為每一個(gè)應(yīng)用程序都設(shè)置一個(gè)硬性的 Dalvik Heap Size 最大限制閾值，整個(gè)閾值在不同設(shè)備上會因?yàn)?RAM 大小不同而有所差異振坚。如果應(yīng)用占用內(nèi)存空間已經(jīng)接近整個(gè)閾值時(shí)薇搁，再嘗試分配內(nèi)存的話，就很容易引起內(nèi)存溢出的錯(cuò)誤屡拨。

3只酥，內(nèi)存回收機(jī)制

我們需要知道的是褥实，在 Java 中內(nèi)存被分為三個(gè)區(qū)域：Young Generation(年輕代)呀狼、Old Generation(年老代)、Permanent Generation(持久代)损离。最近分配的對象會存放在 Young Generation 區(qū)域哥艇。對象在某個(gè)時(shí)機(jī)觸發(fā) GC 回收垃圾，而沒有回收的就根據(jù)不同規(guī)則僻澎，有可能被移動到 Old Generation貌踏，最后累積一定時(shí)間在移動到 Permanent Generation 區(qū)域。系統(tǒng)會根據(jù)內(nèi)存中不同的內(nèi)存數(shù)據(jù)類型分別執(zhí)行不同的 GC 操作窟勃。GC 通過確定對象是否被活動對象引用來確定是否收集對象祖乳，進(jìn)而動態(tài)回收無任何引用的對象占據(jù)的內(nèi)存空間。但需要注意的是頻繁的 GC 會增加應(yīng)用的卡頓情況秉氧，影響應(yīng)用的流暢性眷昆，因此需要盡量減少系統(tǒng) GC 行為，以便提高應(yīng)用的流暢度汁咏，減小卡頓發(fā)生的概率亚斋。

內(nèi)存分析工具

做內(nèi)存優(yōu)化前，需要了解當(dāng)前應(yīng)用的內(nèi)存使用現(xiàn)狀攘滩，通過現(xiàn)狀去分析哪些數(shù)據(jù)類型有問題帅刊，各種類型的分布情況如何，以及在發(fā)現(xiàn)問題后如何發(fā)現(xiàn)是哪些具體對象導(dǎo)致的漂问，這就需要相關(guān)工具來幫助我們赖瞒。

1女揭，Memory Monitor

Memory Monitor 是一款使用非常簡單的圖形化工具，可以很好地監(jiān)控系統(tǒng)或應(yīng)用的內(nèi)存使用情況栏饮，主要有以下功能：

• 顯示可用和已用內(nèi)存田绑，并且以時(shí)間為維度實(shí)時(shí)反應(yīng)內(nèi)存分配和回收情況。

• 快速判斷應(yīng)用程序的運(yùn)行緩慢是否由于過度的內(nèi)存回收導(dǎo)致抡爹。

• 快速判斷應(yīng)用是否由于內(nèi)存不足導(dǎo)致程序崩潰掩驱。

2，Heap Viewer

Heap Viewer 的主要功能是查看不同數(shù)據(jù)類型在內(nèi)存中的使用情況冬竟，可以看到當(dāng)前進(jìn)程中的 Heap Size 的情況欧穴，分別有哪些類型的數(shù)據(jù)，以及各種類型數(shù)據(jù)占比情況泵殴。通過分析這些數(shù)據(jù)來找到大的內(nèi)存對象涮帘，再進(jìn)一步分析這些大對象，進(jìn)而通過優(yōu)化減少內(nèi)存開銷笑诅，也可以通過數(shù)據(jù)的變化發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏调缨。

3，Allocation Tracker

Memory Monitor 和 Heap Viewer 都可以很直觀且實(shí)時(shí)地監(jiān)控內(nèi)存使用情況吆你，還能發(fā)現(xiàn)內(nèi)存問題弦叶，但發(fā)現(xiàn)內(nèi)存問題后不能再進(jìn)一步找到原因，或者發(fā)現(xiàn)一塊異常內(nèi)存妇多，但不能區(qū)別是否正常伤哺，同時(shí)在發(fā)現(xiàn)問題后，也不能定位到具體的類和方法者祖。這時(shí)就需要使用另一個(gè)內(nèi)存分析工具 Allocation Tracker立莉，進(jìn)行更詳細(xì)的分析， Allocation Tracker 可以分配跟蹤記錄應(yīng)用程序的內(nèi)存分配七问，并列出了它們的調(diào)用堆棧蜓耻，可以查看所有對象內(nèi)存分配的周期。

4械巡，Memory Analyzer Tool(MAT)

MAT 是一個(gè)快速刹淌，功能豐富的 Java Heap 分析工具，通過分析 Java 進(jìn)程的內(nèi)存快照 HPROF 分析坟比，從眾多的對象中分析芦鳍，快速計(jì)算出在內(nèi)存中對象占用的大小，查看哪些對象不能被垃圾收集器回收葛账，并可以通過視圖直觀地查看可能造成這種結(jié)果的對象柠衅。

常見內(nèi)存泄漏場景

如果在內(nèi)存泄漏發(fā)生后再去找原因并修復(fù)會增加開發(fā)的成本，最好在編寫代碼時(shí)就能夠很好地考慮內(nèi)存問題籍琳，寫出更高質(zhì)量的代碼菲宴，這里列出一些常見的內(nèi)存泄漏場景贷祈，在以后的開發(fā)過程中需要避免這類問題。

• 資源性對象未關(guān)閉喝峦。比如Cursor势誊、File文件等，往往都用了一些緩沖谣蠢，在不使用時(shí)粟耻，應(yīng)該及時(shí)關(guān)閉它們。

• 注冊對象未注銷眉踱。比如事件注冊后未注銷挤忙，會導(dǎo)致觀察者列表中維持著對象的引用。

• 類的靜態(tài)變量持有大數(shù)據(jù)對象谈喳。

• 非靜態(tài)內(nèi)部類的靜態(tài)實(shí)例册烈。

• Handler臨時(shí)性內(nèi)存泄漏。如果Handler是非靜態(tài)的婿禽，容易導(dǎo)致 Activity 或 Service 不會被回收赏僧。

• 容器中的對象沒清理造成的內(nèi)存泄漏。

• WebView扭倾。WebView 存在著內(nèi)存泄漏的問題淀零，在應(yīng)用中只要使用一次 WebView，內(nèi)存就不會被釋放掉吆录。

除此之外窑滞，內(nèi)存泄漏可監(jiān)控琼牧，常見的就是用LeakCanary 第三方庫恢筝，這是一個(gè)檢測內(nèi)存泄漏的開源庫，使用非常簡單巨坊，可以在發(fā)生內(nèi)存泄漏時(shí)告警撬槽，并且生成 leak tarce 分析泄漏位置，同時(shí)可以提供 Dump 文件進(jìn)行分析趾撵。

優(yōu)化內(nèi)存空間

沒有內(nèi)存泄漏侄柔，并不意味著內(nèi)存就不需要優(yōu)化，在移動設(shè)備上占调，由于物理設(shè)備的存儲空間有限暂题，Android 系統(tǒng)對每個(gè)應(yīng)用進(jìn)程也都分配了有限的堆內(nèi)存，因此使用最小內(nèi)存對象或者資源可以減小內(nèi)存開銷究珊，同時(shí)讓GC 能更高效地回收不再需要使用的對象薪者，讓應(yīng)用堆內(nèi)存保持充足的可用內(nèi)存，使應(yīng)用更穩(wěn)定高效地運(yùn)行剿涮。常見做法如下：

• 對象引用言津。強(qiáng)引用攻人、軟引用、弱引用悬槽、虛引用四種引用類型怀吻，根據(jù)業(yè)務(wù)需求合理使用不同，選擇不同的引用類型初婆。

• 減少不必要的內(nèi)存開銷蓬坡。注意自動裝箱，增加內(nèi)存復(fù)用磅叛，比如有效利用系統(tǒng)自帶的資源渣窜、視圖復(fù)用、對象池宪躯、Bitmap對象的復(fù)用乔宿。

• 使用最優(yōu)的數(shù)據(jù)類型。比如針對數(shù)據(jù)類容器結(jié)構(gòu)访雪，可以使用ArrayMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)详瑞，避免使用枚舉類型，使用緩存Lrucache等等臣缀。

• 圖片內(nèi)存優(yōu)化坝橡。可以設(shè)置位圖規(guī)格精置，根據(jù)采樣因子做壓縮计寇，用一些圖片緩存方式對圖片進(jìn)行管理等等。

穩(wěn)定性優(yōu)化

Android 應(yīng)用的穩(wěn)定性定義很寬泛脂倦，影響穩(wěn)定性的原因很多，比如內(nèi)存使用不合理蝶押、代碼異常場景考慮不周全、代碼邏輯不合理等赶盔，都會對應(yīng)用的穩(wěn)定性造成影響。其中最常見的兩個(gè)場景是：Crash 和 ANR沉眶，這兩個(gè)錯(cuò)誤將會使得程序無法使用柳击，比較常用的解決方式如下：

• 提高代碼質(zhì)量捌肴。比如開發(fā)期間的代碼審核状知，看些代碼設(shè)計(jì)邏輯，業(yè)務(wù)合理性等。

• 代碼靜態(tài)掃描工具贷揽。常見工具有Android Lint、Findbugs印屁、Checkstyle樱拴、PMD等等。

• Crash監(jiān)控正罢。把一些崩潰的信息履怯，異常信息及時(shí)地記錄下來，以便后續(xù)分析解決裆泳。

• Crash上傳機(jī)制叹洲。在Crash后，盡量先保存日志到本地工禾，然后等下一次網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)再上傳日志信息运提。

耗電優(yōu)化

在移動設(shè)備中，電池的重要性不言而喻闻葵，沒有電什么都干不成民泵。對于操作系統(tǒng)和設(shè)備開發(fā)商來說，耗電優(yōu)化一致沒有停止槽畔，去追求更長的待機(jī)時(shí)間栈妆，而對于一款應(yīng)用來說，并不是可以忽略電量使用問題厢钧，特別是那些被歸為“電池殺手”的應(yīng)用签钩，最終的結(jié)果是被卸載。因此坏快，應(yīng)用開發(fā)者在實(shí)現(xiàn)需求的同時(shí)铅檩，需要盡量減少電量的消耗。

在 Android5.0 以前莽鸿，在應(yīng)用中測試電量消耗比較麻煩昧旨，也不準(zhǔn)確，5.0 之后專門引入了一個(gè)獲取設(shè)備上電量消耗信息的 API:Battery Historian祥得。Battery Historian 是一款由 Google 提供的 Android 系統(tǒng)電量分析工具兔沃，和Systrace 一樣，是一款圖形化數(shù)據(jù)分析工具级及，直觀地展示出手機(jī)的電量消耗過程乒疏，通過輸入電量分析文件，顯示消耗情況饮焦，最后提供一些可供參考電量優(yōu)化的方法怕吴。

除此之外，還有一些常用方案可提供：

• 計(jì)算優(yōu)化县踢，避開浮點(diǎn)運(yùn)算等转绷。

• 避免 WaleLock 使用不當(dāng)。

• 使用 Job Scheduler硼啤。

安裝包大小優(yōu)化

應(yīng)用安裝包大小對應(yīng)用使用沒有影響议经，但應(yīng)用的安裝包越大，用戶下載的門檻越高，特別是在移動網(wǎng)絡(luò)情況下煞肾，用戶在下載應(yīng)用時(shí)咧织，對安裝包大小的要求更高，因此籍救，減小安裝包大小可以讓更多用戶愿意下載和體驗(yàn)產(chǎn)品习绢。

常用應(yīng)用安裝包的構(gòu)成，如圖所示：

image

從圖中我們可以看到：

• assets文件夾钧忽。存放一些配置文件毯炮、資源文件，assets不會自動生成對應(yīng)的 ID耸黑，而是通過 AssetManager 類的接口獲取桃煎。

• res。res 是 resource 的縮寫大刊，這個(gè)目錄存放資源文件为迈，會自動生成對應(yīng)的 ID 并映射到 .R 文件中，訪問直接使用資源 ID缺菌。

• META-INF葫辐。保存應(yīng)用的簽名信息，簽名信息可以驗(yàn)證 APK 文件的完整性伴郁。

• AndroidManifest.xml耿战。這個(gè)文件用來描述 Android 應(yīng)用的配置信息，一些組件的注冊信息焊傅、可使用權(quán)限等剂陡。

• classes.dex。Dalvik 字節(jié)碼程序狐胎，讓 Dalvik 虛擬機(jī)可執(zhí)行鸭栖，一般情況下，Android 應(yīng)用在打包時(shí)通過 Android SDK 中的 dx 工具將 Java 字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為 Dalvik 字節(jié)碼握巢。

• resources.arsc晕鹊。記錄著資源文件和資源 ID 之間的映射關(guān)系，用來根據(jù)資源 ID 尋找資源暴浦。

減少安裝包大小的常用方案

• 代碼混淆溅话。使用proGuard 代碼混淆器工具，它包括壓縮肉渴、優(yōu)化公荧、混淆等功能。

• 資源優(yōu)化同规。比如使用 Android Lint 刪除冗余資源，資源文件最少化等。

• 圖片優(yōu)化券勺。比如利用 AAPT 工具對 PNG 格式的圖片做壓縮處理绪钥，降低圖片色彩位數(shù)等。

• 避免重復(fù)功能的庫关炼，使用 WebP圖片格式等程腹。

• 插件化。比如功能模塊放在服務(wù)器上儒拂，按需下載寸潦，可以減少安裝包大小。

小結(jié)

性能優(yōu)化不是更新一兩個(gè)版本就可以解決的社痛，是持續(xù)性的需求见转，持續(xù)集成迭代反饋。在實(shí)際的項(xiàng)目中蒜哀，在項(xiàng)目剛開始的時(shí)候斩箫，由于人力和項(xiàng)目完成時(shí)間限制，性能優(yōu)化的優(yōu)先級比較低撵儿，等進(jìn)入項(xiàng)目投入使用階段乘客，就需要把優(yōu)先級提高，但在項(xiàng)目初期淀歇，在設(shè)計(jì)架構(gòu)方案時(shí)易核，性能優(yōu)化的點(diǎn)也需要提早考慮進(jìn)去，這就體現(xiàn)出一個(gè)程序員的技術(shù)功底了浪默。

什么時(shí)候開始有性能優(yōu)化的需求牡直，往往都是從發(fā)現(xiàn)問題開始，然后分析問題原因及背景浴鸿，進(jìn)而尋找最優(yōu)解決方案井氢，最終解決問題，這也是日常工作中常會用到的處理方式岳链。