一觸即發——App啟動優化最佳實踐

lck52hl1n8 8年前發布 | 6K 次閱讀安卓開發 Android開發移動開發

一觸即發 App啟動優化最佳實踐

閃屏定義

Android官方的性能優化典范，從第六季開始，發起了一系列針對App啟動的優化實踐，可想而知，App的啟動性能是非常重要的。同時，Google針對App閃屏，也給出了非常詳細的設計定義，如下所示。

其實最早的時候，閃屏是用來在App未完全啟動的時候，讓用戶不至于困惑App是否啟動而加入的一個設計。而現在的很多App，基本上都把閃屏當做一個廣告、宣傳的頁面了，貌似已經失去了原本的意義，但閃屏，不管怎么說，在一個App啟動的時候，都是非常重要的，設計的事情，交給UE吧，開發要做的，就是讓App的啟動體驗，做到最好。

App啟動流程

App啟動的整個過程，可以分解成下面幾個過程：

用戶在Launcher上點擊App Icon
系統為App創建進程，顯示啟動窗口
App在進程中創建自己的組件

這個過程可以用下面這幅圖來描述：

而我們能夠優化的，也就是下面Application的創建部分，系統的進程分配以及一些窗口切換的動畫效果等，都是跟ROM相關的，我們無法處理。所以，我們需要把重點放到Application的創建過程。

上面是官方的說明，下面我們用更加通俗的語言來解釋一遍。

當用戶點擊桌面icon的時候，系統準備好了，給App分配進程空間，就好像去酒店開房，但是你又不能直接進入房間，你得坐電梯去房間，那么你坐電梯的這個時間，實際上就是系統的準備時間，那么系統的這個準備時間一般來說不會太長，但假如的開的是一個總統套房呢，系統就得花不少時間來打理，所以系統給所有用戶都準備了一個過渡界面，這個界面，就是啟動時的黑屏\白屏，也就是你坐電梯里面看的小廣告，看完小廣告，你就到房間了，然后你想干嘛都可以了，這個想干嘛的速度，就完全取決于你開門的速度了，你門開得快，自然那啥快，所以這里是開發者可以優化的地方，有些開發者掏個鑰匙要好幾秒，有的只要幾百毫秒，完全影響了后面那啥的效率。

那么一般來說，故事到這里就結束了，但是，系統，也就是這個酒店，并不是一個野雞酒店，他也想盡量做得讓顧客滿意，這樣才會有回頭客啊，所以，酒店做了一個優化，可以讓每個顧客自己定義在坐電梯的時候想看什么！也就是說，系統在加載App的時候，首先是加載了資源文件，這里就包括了要啟動的Activity的Theme，而這個Theme呢，是可以自定義的，也就是顧客在坐電梯時想看的東西，而不是千篇一律的白屏或者黑屏，他可以定制很多東西，例如ActionBar、背景、StatBar等等。

啟動時間的測量

關于Activity啟動時間的定義

對于Activity來說，啟動時，首先執行的是onCreate()、onStart()、onResume()這些生命周期函數，但即使這些生命周期方法回調結束了，應用也不算已經完全啟動，還需要等View樹全部構建完畢，一般認為，setContentView中的View全部顯示結束了，算作是應用完全啟動了。

Display Time

從API19之后，Android在系統Log中增加了Display的Log信息，通過過濾ActivityManager以及Display這兩個關鍵字，可以找到系統中的這個Log：

$ adb logcat | grep “ActivityManager”
ActivityManager: Displayed com.example.launcher/.LauncherActivity: +999ms

抓到的Log如圖所示：

那么這個時間，實際上是Activity啟動，到Layout全部顯示的過程，但是要注意，這里并不包括數據的加載，因為很多App在加載時會使用懶加載模式，即數據拉取后，再刷新默認的UI。

reportFullyDrawn

前面說了，系統日志中的Display Time只是布局的顯示時間，并不包括一些數據的懶加載等消耗的時間，所以，系統給我們定義了一個類似的『自定義上報時間』——reportFullyDrawn。

同樣是借用Google的一張圖來說明：

reportFullyDrawn是由我們自己調用的，一般在數據全部加載完畢后，手動調用，這樣就會在Log中增加一條日志：

$ adb logcat | grep “ActivityManager”
ActivityManager: Displayed com.example.launcher/. LauncherActivity: +999ms
ActivityManager: Fully drawn com.example.launcher/. LauncherActivity: +1s999ms

一般來說，使用的場景如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements LoaderManager.LoaderCallbacks<Void> {

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
}

@Override
public void onLoadFinished(Loader<Void> loader, Void data) {
    // 加載數據
    // ……
    // 上報reportFullyDrawn
    reportFullyDrawn();
}

@Override
public Loader<Void> onCreateLoader(int id, Bundle args) {
    return null;
}

@Override
public void onLoaderReset(Loader<Void> loader) {

}

}</code></pre> 
  
但是要注意，這個方式需要API19+，所以，這里需要對SDK版本進行判斷。 
  計算啟動時間——ADB 
  通過ADB命令可以統計應用的啟動時間，指令如下所示： 
  ?  ~  adb shell am start -W com.xys.preferencetest/.MainActivity
Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] cmp=com.xys.preferencetest/.MainActivity }
Status: ok
Activity: com.xys.preferencetest/.MainActivity
ThisTime: 1047
TotalTime: 1047
WaitTime: 1059
Complete 
  該指令一共給出了三個時間： 
   
   ThisTime:最后一個啟動的Activity的啟動耗時 
   TotalTime:自己的所有Activity的啟動耗時 
   WaitTime: ActivityManagerService啟動App的Activity時的總時間（包括當前Activity的onPause()和自己Activity的啟動） 
   
  這三個時間不是很好理解，我們可以把整個過程分解 
  1.上一個Activity的onPause()——2.系統調用AMS耗時——3.第一個Activity（也許是閃屏頁）啟動耗時——4.第一個Activity的onPause()耗時——5.第二個Activity啟動耗時 
  那么，ThisTime表示5（最后一個Activity的啟動耗時）。TotalTime表示3.4.5總共的耗時（如果啟動時只有一個Activity，那么ThisTime與TotalTime應該是一樣的）。WaitTime則表示所有的操作耗時，即1.2.3.4.5所有的耗時。 
  每次給出的時間可能并不一樣，而且應用從首次安裝啟動到后面每次正常啟動，時間都會不同，區別于系統是否要分配進程空間。 
  計算啟動時間——Screen Record 
  通過錄屏進行啟動的分析，是一個很好的辦法，在API21+，Android給我們提供了一個更加方便、準確的方式： 
  ?  ~ adb shell screenrecord --bugreport /sdcard/test.mp4 
  Android在screenrecord中新增了一個參數——bugreport，那么加了這個參數之后，錄制出來的視頻，在左上角就會增加一行數字的顯示，如圖所示。 
  在視頻開始前，會顯示設備信息和一些參數： 
   
  視頻開始后，左上角會有一行數字： 
   
  例如圖中的：15:31:22.261 f=171(0) 
  其中，前面的4個數字，就是時間戳，即15點31分22秒261，f=后面的數字是當前的幀數，注意，不是幀率，而是代表當前是第幾幀，括號中的數字，代表的是『Dropped frames 
  count』，即掉幀數。 
  有了這個東西，再結合視頻就可以非常清楚的看見這些信息了。 
  啟動時間的調試 
  模擬啟動延時 
  在測試的時候，我們可以通過下面的方式來進行啟動的延遲模擬： 
  SystemClock.sleep(2000) 
  或者直接通過: 
  try {
    Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
} 
  或者通過： 
  new Handler().postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // Delay
    }
}, 2000);</code></pre> 
  
這些方案都可以進行啟動延遲的模擬。 
  強制冷啟動 
  在『開發者選項』中的Background Process Limit中設置為No Background Processes 
   
  優化點 
  Static Block 
  很多代碼中的Static Block，都是做一些初始化工作，特別是ContentProvider中在Static Block中初始化一些UriMatcher，這些東西可以做成懶加載模式。 
  Application 
  Application是程序的主入口，特別是很多第三方SDK都會需要在Application的onCreate里面做很多初始化操作，不得不說，各種第三方SDK，都特別喜歡這個『兵家必爭之地』，再加上自己的一些庫的初始化，會讓整個Application不堪重負。 
  優化的方法，無非是通過以下幾個方面： 
   
    延遲初始化
  
    后臺任務
  
    界面預加載
  
   
  阻塞 
  阻塞有很多種情況，例如磁盤IO阻塞（讀寫文件、SharedPerfences）、網絡阻塞（現在應該不會了）以及高CPU占用的代碼（加解密、渲染、解析等等）。 
  View層級 
  耗時方法 
  通過使用TraceView && Systrace && Method Tracing工具來進行排查，見《Android群英傳:神兵利器》 
  App啟動優化的一般過程 
   
    通過TraceView、Systrace來分析耗時的方法與組件。
  
    梳理啟動加載的每一個庫、組件。
  
    將梳理出來的庫，按功能和需求進行劃分，設計該庫的啟動時機。
  
    與交互溝通，設計啟動畫面，按前文方法進行優化。
  
   
  解決方案 
  Theme 
  當系統加載一個Activity的時候，onCreate()是一個耗時過程，那么在這個過程中，系統為了讓用戶能有一個比較好的體驗，實際上會先繪制一些初始界面，類似于PlaceHolder。 
  系統首先會讀取當前Activity的Theme，然后根據Theme中的配置來繪制，當Activity加載完畢后，才會替換為真正的界面。所以，Google官方提供的解決方案，就是通過android:windowBackground屬性，來進行加載前的配置，同時，這里不僅可以配置顏色，還能配置圖片，例如，我們可以使用一個layer-list來作為android:windowBackground要顯示的圖： 
  start_window.xml 
  <layer-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
            android:opacity="opaque">
    <item android:drawable="@android:color/darker_gray"/>
    <item>
        <bitmap
            android:gravity="center"
            android:src="@mipmap/ic_launcher"/>
    </item>
</layer-list> 
  可以看見，這里通過layer-list來實現圖片的疊加，讓開發者可以自由組合。 
  配置中的android:opacity=”opaque”參數是為了防止在啟動的時候出現背景的閃爍。 
  接下來可以設置一個新的Style，這個Style就是Activity預加載的Style。 
  <resources>

<!-- Base application theme. -->
<style name="AppTheme" parent="Theme.AppCompat.Light.DarkActionBar">
    <!-- Customize your theme here. -->
    <item name="colorPrimary">@color/colorPrimary</item>
    <item name="colorPrimaryDark">@color/colorPrimaryDark</item>
    <item name="colorAccent">@color/colorAccent</item>
</style>

<style name="StartStyle" parent="AppTheme">
    <item name="android:windowBackground">@drawable/start_window</item>
</style>

</resources></code></pre> 
  
OK，下面在Mainifest中給Activity指定需要預加載的Style： 
  <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="

<application
    android:allowBackup="true"
    android:icon="@mipmap/ic_launcher"
    android:label="@string/app_name"
    android:supportsRtl="true"
    android:theme="@style/AppTheme">
    <activity
        android:name=".MainActivity"
        android:theme="@style/StartStyle">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.intent.action.MAIN"/>

            <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER"/>
        </intent-filter>
    </activity>
</application>


</manifest></code></pre> 
  
這里需要注意下，一定是Activity的Theme，而不是Application的Theme。 
  最后，我們在Activity加載真正的界面之前，將Theme設置回正常的Theme就好了： 
  public class MainActivity extends AppCompatActivity {

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    setTheme(R.style.AppTheme);
    super.onCreate(savedInstanceState);
    SystemClock.sleep(2000);
    setContentView(R.layout.activity_main);
}

}</code></pre> 
  
在這個Activity中，我使用SystemClock.sleep(2000)，模擬了一個Activity加載的耗時過程，在super.onCreate(savedInstanceState)調用前，將主題重新設置為原來的主題。 
  通過這種方式設置的效果如下： 
   
  啟動的時候，會先展示一個畫面，這個畫面就是系統解析到的Style，等Activity加載完全完畢后，才會加載Activity的界面，而在Activity的界面中，我們將主題重新設置為正常的主題，從而達到一個友好的啟動體驗，這種方式其實并沒有真正的加速啟動過程，而是通過交互體驗來優化了展示的效果。 
  異步初始化 
  這個很簡單，就是讓App在onCreate里面盡可能的少做事情，而利用手機的多核特性，盡可能的利用多線程，例如一些第三方框架的初始化，如果能放線程，就盡量的放入線程中，最簡單的，你可以直接new Thread()，當然，你也可以通過公共的線程池來進行異步的初始化工作，這個是最能夠壓縮啟動時間的方式 
  延遲初始化 
  延遲初始化并不是減少了啟動時間，而是讓耗時操作讓位、讓資源給UI繪制，將耗時的操作延遲到UI加載完畢后，所以，這里建議通過mDecoView.post方法，來進行延遲加載，代碼如下： 
  getWindow().getDecorView().post(new Runnable() {
@Override public void run() {
    ……
  }
});</code></pre> 
  
我們的ContentView就是通過mDecoView.addView加入到根布局的，所以，通過這種方式，可以讓延遲加載的內容，在ContentView初始化完畢后，再進行執行，保證了UI繪制的流暢性。 
  IntentService 
  IntentService是繼承于Service并處理異步請求的一個類，在IntentService的內部，有一個工作線程來處理耗時操作，啟動IntentService的方式和啟動傳統Service一樣，同時，當任務執行完后，IntentService會自動停止，而不需要去手動控制。 
  public class InitIntentService extends IntentService {

private static final String ACTION = "com.xys.startperformancedemo.action";

public InitIntentService() {
    super("InitIntentService");
}

public static void start(Context context) {
    Intent intent = new Intent(context, InitIntentService.class);
    intent.setAction(ACTION);
    context.startService(intent);
}

@Override
protected void onHandleIntent(Intent intent) {
    SystemClock.sleep(2000);
    Log.d(TAG, "onHandleIntent: ");
}

}</code></pre> 
  
我們將耗時任務丟到IntentService中去處理，系統會自動開啟線程去處理，同時，在任務結束后，還能自己結束Service，多么的人性化！OK，只需要在Application或者Activity的onCreate中去啟動這個IntentService即可： 
  @Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    InitIntentService.start(this);
} 
  最后不要忘記在Mainifest注冊Service。 
  使用ActivityLifecycleCallbacks 
  Framework提供的這個方法可以監控到所有Activity的生命周期，在這里，我們就可以通過onActivityCreated這樣一個回調，來將一些UI相關的初始化操作放到這里，同時，通過unregisterActivityLifecycleCallbacks來避免重復的初始化。同時，這里onActivityCreated回調的參數Bundle，可以用來區別是否是被系統所回收的Activity。 
  public class MainApplication extends Application {

@Override
public void onCreate() {
    super.onCreate();
    // 初始化基本內容
    // ……
    registerActivityLifecycleCallbacks(new ActivityLifecycleCallbacks() {
        @Override
        public void onActivityCreated(Activity activity, Bundle savedInstanceState) {
            unregisterActivityLifecycleCallbacks(this);
            // 初始化UI相關的內容
            // ……
        }

        @Override
        public void onActivityStarted(Activity activity) {
        }

        @Override
        public void onActivityResumed(Activity activity) {
        }

        @Override
        public void onActivityPaused(Activity activity) {
        }

        @Override
        public void onActivityStopped(Activity activity) {
        }

        @Override
        public void onActivitySaveInstanceState(Activity activity, Bundle outState) {
        }

        @Override
        public void onActivityDestroyed(Activity activity) {
        }
    });
}

}</code></pre> 
  
資源優化 
  有幾個方面，一個自然是優化布局、布局層級，一個是優化資源，盡可能的精簡資源、避免垃圾資源，這些可以通過混淆和tinyPNG這些工具來實現。 
  甩鍋方案 
  下面是兩種不同的方案，都是在Style中進行配置： 
  <item name="android:windowDisablePreview">true</item> 
  與 
  <item name="android:windowIsTranslucent">true</item>
<item name="android:windowNoTitle">true</item> 
  我們先來看看這樣做的效果： 
   
  設置效果類似，即通過取消、透明化系統的統一的加載頁面來達到啟動的『加速』，實際上，是一個『甩鍋』的過程。強烈建議開發者不要通過這種方式去做『所謂的啟動加速』,這種方式雖然看上去自己的App啟動非常快，瞬間就完成了，但實際上，是將真正的啟動界面給隱藏了。 
  系統說：這鍋，我們不背！ 
  無解 
  對應5.0以下的65535問題，目前只能通過Multidex來進行處理，而在5.0以下的機器上，系統在加載前的合并Dex的過程，有可能非常長，這也是暫時無解的問題，只能希望后面Multidex進行優化。 
  OK，App的啟動優化基本如上，其重點過程，依然是分析耗時的操作，以及如何設計合理的啟動順序，希望各位能夠通過文中介紹的方式來進行App的啟動優化。 
    
    
  來自：http://blog.csdn.net/eclipsexys/article/details/53044990


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