Android UI性能優化檢測應用中的UI卡頓

AhmStump 7年前發布 | 13K 次閱讀性能優化安卓開發 Android開發移動開發

一、概述

在做app性能優化的時候，大家都希望能夠寫出絲滑的UI界面，以前寫過一篇博客，主要是基于Google當時發布的性能優化典范，主要提供一些UI優化性能示例：

Android UI性能優化實戰識別繪制中的性能問題

實際上，由于各種機型的配置不同、代碼迭代歷史悠久，代碼中可能會存在很多在UI線程耗時的操作，所以我們希望有一套簡單檢測機制，幫助我們定位耗時發生的位置。

本篇博客主要描述如何檢測應用在UI線程的卡頓，目前已經有兩種比較典型方式來檢測了：

利用UI線程Looper打印的日志
利用Choreographer

兩種方式都有一些開源項目，例如：

https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitor [方式1]
https://github.com/wasabeef/Takt [方式2]
https://github.com/friendlyrobotnyc/TinyDancer [方式2]

其實編寫本篇文章，主要是因為發現一個還比較有意思的方案，該方法的靈感來源于一篇給我微信投稿的文章：

https://github.com/android-notes/Cockroach

該項目主要用于捕獲UI線程的crash，當我看完該項目原理的時候，也可以用來作為檢測卡段方案，可能還可以做一些別的事情。

所以，本文出現了3種檢測UI卡頓的方案，3種方案原理都比較簡單，接下來將逐個介紹。

二、利用loop()中打印的日志

(1)原理

大家都知道在Android UI線程中有個Looper，在其loop方法中會不斷取出Message，調用其綁定的Handler在UI線程進行執行。

大致代碼如下：

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();

final MessageQueue queue = me.mQueue;
// ...
for (;;) {
    Message msg = queue.next(); // might block
    // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
    Printer logging = me.mLogging;
    if (logging != null) {
        logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                msg.callback + ": " + msg.what);
    }
    // focus
    msg.target.dispatchMessage(msg);

    if (logging != null) {
        logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
    }

    // ...
    }
    msg.recycleUnchecked();
}

}</code></pre> 
  
所以很多時候，我們只要有辦法檢測： 
  msg.target.dispatchMessage(msg); 
  此行代碼的執行時間，就能夠檢測到部分UI線程是否有耗時操作了。可以看到在執行此代碼前后，如果設置了logging，會分別打印出 >>>>> Dispatching to 和 <<<<< Finished to 這樣的log。 
  我們可以通過計算兩次log之間的時間差值，大致代碼如下： 
  public class BlockDetectByPrinter {

public static void start() {

    Looper.getMainLooper().setMessageLogging(new Printer() {

        private static final String START = ">>>>> Dispatching";
        private static final String END = "<<<<< Finished";

        @Override
        public void println(String x) {
            if (x.startsWith(START)) {
                LogMonitor.getInstance().startMonitor();
            }
            if (x.startsWith(END)) {
                LogMonitor.getInstance().removeMonitor();
            }
        }
    });

}

}</code></pre> 
  
假設我們的閾值是1000ms，當我在匹配到 >>>>> Dispatching 時，我會在1000ms毫秒后執行一個任務（打印出UI線程的堆棧信息，會在非UI線程中進行）；正常情況下，肯定是低于1000ms執行完成的，所以當我匹配到 <<<<< Finished ，會移除該任務。 
  大概代碼如下： 
  public class LogMonitor {

private static LogMonitor sInstance = new LogMonitor();
private HandlerThread mLogThread = new HandlerThread("log");
private Handler mIoHandler;
private static final long TIME_BLOCK = 1000L;

private LogMonitor() {
    mLogThread.start();
    mIoHandler = new Handler(mLogThread.getLooper());
}

private static Runnable mLogRunnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        StackTraceElement[] stackTrace = Looper.getMainLooper().getThread().getStackTrace();
        for (StackTraceElement s : stackTrace) {
            sb.append(s.toString() + "\n");
        }
        Log.e("TAG", sb.toString());
    }
};

public static LogMonitor getInstance() {
    return sInstance;
}

public boolean isMonitor() {
    return mIoHandler.hasCallbacks(mLogRunnable);
}

public void startMonitor() {
    mIoHandler.postDelayed(mLogRunnable, TIME_BLOCK);
}

public void removeMonitor() {
    mIoHandler.removeCallbacks(mLogRunnable);
}


}</code></pre> 
  
我們利用了HandlerThread這個類，同樣利用了Looper機制，只不過在非UI線程中，如果執行耗時達到我們設置的閾值，則會執行 mLogRunnable ，打印出UI線程當前的堆棧信息；如果你閾值時間之內完成，則會remove掉該runnable。 
  （2）測試 
  用法很簡單，在Application的onCreate中調用： 
  BlockDetectByPrinter.start(); 
  即可。 
  然后我們在Activity里面，點擊一個按鈕，讓睡眠2s，測試下： 
  findViewById(R.id.id_btn02)
    .setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }); 
  運行點擊時，會打印出log： 
  02-21 00:26:26.408 2999-3014/com.zhy.testlp E/TAG: 
java.lang.VMThread.sleep(Native Method)
   java.lang.Thread.sleep(Thread.java:1013)
   java.lang.Thread.sleep(Thread.java:995)
   com.zhy.testlp.MainActivity$2.onClick(MainActivity.java:70)
   android.view.View.performClick(View.java:4438)
   android.view.View$PerformClick.run(View.java:18422)
   android.os.Handler.handleCallback(Handler.java:733)
   android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:95) 
  會打印出耗時相關代碼的信息，然后可以通過該log定位到耗時的地方。 
  三、 利用Choreographer 
  Android系統每隔16ms發出VSYNC信號，觸發對UI進行渲染。SDK中包含了一個相關類，以及相關回調。理論上來說兩次回調的時間周期應該在16ms，如果超過了16ms我們則認為發生了卡頓，我們主要就是利用兩次回調間的時間周期來判斷： 
  大致代碼如下： 
  public class BlockDetectByChoreographer {
    public static void start() {
        Choreographer.getInstance()
            .postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {
                @Override
                public void doFrame(long l) {
                    if (LogMonitor.getInstance().isMonitor()) {
                        LogMonitor.getInstance().removeMonitor();                    
                    } 
                    LogMonitor.getInstance().startMonitor();
                    Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);
                }
        });
    }
} 
  第一次的時候開始檢測，如果大于閾值則輸出相關堆棧信息，否則則移除。 
  使用方式和上述一致。 
  四、 利用Looper機制 
  先看一段代碼： 
  new Handler(Looper.getMainLooper())
        .post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {}
       } 
  該代碼在UI線程中的MessageQueue中插入一個Message，最終會在loop()方法中取出并執行。 
  假設，我在run方法中，拿到MessageQueue，自己執行原本的 Looper.loop() 方法邏輯，那么后續的UI線程的Message就會將直接讓我們處理，這樣我們就可以做一些事情： 
  public class BlockDetectByLooper {
    private static final String FIELD_mQueue = "mQueue";
    private static final String METHOD_next = "next";

public static void start() {
    new Handler(Looper.getMainLooper()).post(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Looper mainLooper = Looper.getMainLooper();
                final Looper me = mainLooper;
                final MessageQueue queue;
                Field fieldQueue = me.getClass().getDeclaredField(FIELD_mQueue);
                fieldQueue.setAccessible(true);
                queue = (MessageQueue) fieldQueue.get(me);
                Method methodNext = queue.getClass().getDeclaredMethod(METHOD_next);
                methodNext.setAccessible(true);
                Binder.clearCallingIdentity();
                for (; ; ) {
                    Message msg = (Message) methodNext.invoke(queue);
                    if (msg == null) {
                        return;
                    }
                    LogMonitor.getInstance().startMonitor();
                    msg.getTarget().dispatchMessage(msg);
                    msg.recycle();
                    LogMonitor.getInstance().removeMonitor();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    });
}

}</code></pre> 
  
其實很簡單，將Looper.loop里面本身的代碼直接copy來了這里。當這個消息被處理后，后續的消息都將會在這里進行處理。 
  中間有變量和方法需要反射來調用，不過不影響查看 msg.getTarget().dispatchMessage(msg); 執行時間，但是就不要在線上使用這種方式了。 
  不過該方式和以上兩個方案對比，并無優勢，不過這個思路挺有意思的。 
  使用方式和上述一致。 
  最后，可以考慮將卡頓日志輸出到文件，慢慢分析；可以結合上述原理以及自己需求開發做一個合適的方案，也可以參考已有開源方案。 
  參考 
   
   https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitor 
   https://github.com/wasabeef/Takt 
   https://github.com/friendlyrobotnyc/TinyDancer 
   
    
    
  來自：http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/58626355


                    
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                         性能優化 安卓開發 Android開發 移動開發

Android UI性能優化檢測應用中的UI卡頓

一、概述

二、利用loop()中打印的日志

(1)原理

（2）測試

三、利用Choreographer

四、利用Looper機制

參考

相關經驗

相關資訊

相關文檔

目錄

Android UI性能優化 檢測應用中的UI卡頓

一、概述

二、利用loop()中打印的日志

(1)原理

（2）測試

三、 利用Choreographer

四、 利用Looper機制

參考

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Android UI性能優化檢測應用中的UI卡頓

三、利用Choreographer

四、利用Looper機制