Android 你應該知道的的應用冷啟動過程分析和優化方案

parissportifs31 8年前發布 | 7K 次閱讀安卓開發 Android開發移動開發

你有沒有發現，點擊安卓手機桌面上的App圖標時，有時候應用馬上進入主界面，有時候要經歷好幾秒甚至更久的白屏（也可能是黑屏）時間才能進入主界面呢？這其實是安卓應用常見的冷熱啟動問題。本文就和大家一起聊聊冷熱啟動方式和啟動頁的體驗優化方案。

啟動方式

安卓應用的啟動方式分為三種：冷啟動、暖啟動、熱啟動，不同的啟動方式決定了應用UI對用戶可見所需要花費的時間長短。顧名思義，冷啟動消耗的時間最長。基于冷啟動方式的優化工作也是最考驗產品用戶體驗的地方。談及優化之前，我們先看看這三種啟動方式的應用場景，以及啟動過程中系統都做了些什么工作。

冷啟動 (Cold start)

在安卓系統中，系統為每個運行的應用至少分配一個進程 (多進程應用申請多個進程) 。從進程角度上講，冷啟動就是在啟動應用前，系統中沒有該應用的人和進程信息 (包括 Activity、Service 等) 。所以，冷啟動產生的場景就很容易理解了，比如設備開機后應用的第一次啟動，系統殺掉應用進程 (如：系統內存吃緊引發的 kill 和用戶主動產生的 kill) 后的再次啟動等。那么自然這種方式下，應用的啟動時間最長，因為相比另外兩種啟動方式，系統和我們的應用要做的工作最多。

應用發生冷啟動時，系統有三件任務要做：

開始加載并啟動應用；
應用啟動后，顯示一個空白的啟動窗口；
創建應用進程信息；

系統創建應用進程后，應用就要做下面這些事情：

初始化應用中的對象 (比如 Application 中的工作)；
啟動主線程 (UI 線程) ；
創建第一個 Activity；
加載內容視圖 (Inflating) ；
計算視圖在屏幕上的位置排版 (Laying out)；
繪制視圖 (draw)。

只有當應用完成第一次繪制，系統當前展示的空白背景才會消失，才會被 Activity 的內容視圖替換掉。也就是這個時候，用戶才能和我們的應用開始交互。下圖展示了冷啟動過程系統和應用的一個工作時間流：

這其中有兩個 creation 工作，分別為 Application 和 Activity creation。從圖中看出，他們均在 View 繪制展示之前。所以，在應用自定義的 Application 類和第一個 Activity 類中，onCreate() 方法做的事情越多，冷啟動消耗的時間越長。

暖啟動 (Warm start)

當應用中的 Activities 被銷毀，但在內存中常駐時，應用的啟動方式就會變為暖啟動。相比冷啟動，暖啟動過程減少了對象初始化、布局加載等工作，啟動時間更短。但啟動時，系統依然會展示一個空白背景，直到第一個 Activity 的內容呈現為止。

熱啟動 (Lukewarm start)

相比暖啟動，熱啟動時應用做的工作更少，啟動時間更短。熱啟動產生的場景很多，常見如：用戶使用返回鍵退出應用，然后馬上又重新啟動應用。

啟動時間

從 Android 4.4 (API 19) 開始，Logcat 自動幫我們打印出應用的啟動時間。這個時間值從應用啟動 (創建進程) 開始計算，到完成視圖的第一次繪制 (即 Activity 內容對用戶可見) 為止。如：

11-15 14:06:25.710 1071-1130/? I/ActivityManager: Displayed com.yifeng.qqtemp/.MainActivity: +3s610ms

對應在 logcat 窗口上的顯示如圖 (記得修改過濾條件) ：

對于用戶來講，看不到具體的啟動時間，而是應用啟動時白屏展示的體驗問題。舉個例子來對比一下冷熱啟動的實際啟動情況。新建一個工程，為了更好地模擬演示冷熱啟動效果，這里我在自定義 Application 類的 onCreate 方法中添加了如下代碼來延長應用的冷啟動時間：

public class MyApplication extends Application {

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();

        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

然后第一次編譯運行，應用采取冷啟動的方式打開 (使用菜單鍵關閉最近打開的應用，也能達到促使應用使用冷啟動方式，延長啟動時間的效果) ；接著使用返回鍵退出應用，再點擊桌面應用圖標，應用將采用熱啟動的方式打開。整個操作流程對應的效果如圖：

可以看到，冷啟動方式下，應用要經歷一個短暫的白屏時間 (這個時間的長短視具體情況而定)，用戶體驗極其不好。相比而言，熱啟動方式下，用戶可以較快進入 Activity 主界面與應用發生交互行為。

優化方案

應用的冷啟動總是無法避免的，也就是說冷啟動時用戶總要經歷一個啟動等待時間。開發人員唯一能做的就是在 Application 和第一個 Activity 中，減少 onCreate() 方法的工作量，從而縮短冷啟動的時間。像應用中嵌入的一些第三方 SDK，都建議在 Application 中做一些初始化工作，開發人員不妨采取懶加載的形式移除這部分代碼，而在真正需要用到第三方 SDK 時再進行初始化。

還有一種簡單粗暴的方式就是通過主題設置，不顯示啟動時的白屏背景。新建一個主題樣式，并添加如下屬性：

<style name="LaunchStyle" parent="AppTheme">
    <item name="android:windowIsTranslucent">true</item>
    <item name="android:windowNoTitle">true</item>
</style>

或

<item name="android:windowDisablePreview">true</item>

然后將這個主題樣式設置給第一個啟動的 Activity ，如：

<activity 
    android:name=".MainActivity"
    android:theme="@style/LaunchStyle">
    <intent-filter>
        <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

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

備注：這里沒有將該主題設置在 Application 標簽里，主要是該主題只適用于第一個 Activity，如果放置在 Application 標簽中會修改所有 Activity 的主題樣式。

再修改該 Activity 類的代碼，在加載布局視圖前，將主題修改回來：

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setTheme(R.style.AppTheme);

    setContentView(R.layout.activity_main);
}

這么設置之后，效果如圖：

可以看到，冷啟動方式下，用戶點擊桌面圖標，沒有任何反應，過一段時間應用才打開。其實這里只是將白屏背景透明化或者隱藏起來而已。

很顯然，這種處理方式用戶體驗也極差。不過可喜的是，我們可以通過主題中的 windowBackground 屬性，自定義應用啟動時的窗口背景。至于這個背景如何設計，Google 已經在官網上給了建議和規范，可以參考： Launch screens 。其實就是兩種樣式，如圖：

左圖采用應用的 Logo 和 Slogan (甚至為了簡單，Slogan 都可以不要)，可以增強品牌推廣效應；右圖利用了 placeholder ，與主界面的 UI 框架保持一致，給用戶產生一種應用啟動非常快的視覺感受。這兩種方案各自目的和應用場景有所不同，但設計理念確實不錯。下面我們一一模仿實現，先看第一種。

新建一個名為 shape_launch.xml 的 drawable 文件，內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layer-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:opacity="opaque">

    <item android:drawable="@color/colorPrimary"/>
    <item >
        <bitmap
            android:src="@mipmap/ic_launcher"
            android:gravity="center" />
    </item>

</layer-list>

然后修改 styles.xml 文件中的主題樣式：

<style name="LaunchStyle" parent="AppTheme">
    <item name="android:windowBackground">@drawable/shape_launch</item>
</style>

最后將這個主題設置給啟動的 Activity，設置過程和上面隱藏啟動窗口時的設置一樣。效果如圖：

第二種，使用與主界面 UI 框架一致的 placeholder 內容，這種情況下需要計算諸如 Statusbar、Toolbar 控件的高度，shape_launch.xml 內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<layer-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:opacity="opaque">

    <item android:drawable="@color/colorPrimaryDark"/>
    <item
        android:drawable="@color/colorPrimary"
        android:top="25dp"/>
    <item
        android:top="81dp"
        android:drawable="@android:color/white">
    </item>

</layer-list>

這里模擬了一個高度為25dp的狀態欄和一個高度為56dp的標題欄，給用戶一種錯覺：點擊桌面圖標，應用立即啟動并進入主界面。效果如圖：

以上兩種方式是按照 Google 的建議實現的 UI 效果，當然你還可以有更好的設計方式，只要能夠解決冷啟動帶來的白屏過渡問題，都能帶來不錯的用戶體驗。比如你還可以適度結合 Activity 內容視圖使用動畫過渡效果，比如：

或者這樣

來自：http://yifeng.studio/2016/11/15/android-optimize-for-cold-start/

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