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Android性能优化之启动速度优化(工具篇)

创作时间:

作者:

@小白创作中心

Android性能优化之启动速度优化(工具篇)

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/weixin_44008788/article/details/140551871

本文将详细介绍Android应用启动速度优化的关键指标、测试方法和分析工具，帮助开发者深入理解应用启动过程并进行性能优化。

Android中的使用启动指标

Android 使用初步显示所用时间 (TTID) 和完全显示所用时间 (TTFD) 指标来优化冷应用启动和温应用启动。较短的 TTID 有助于用户看到应用是真的在启动。保持较短的 TTFD 非常重要，可确保用户能快速开始与应用互动。

初步显示所用时间 (TTID)

初步显示所用时间 (TTID) 是指显示应用界面的第一帧所需的时间。该指标用于测量应用生成第一帧所用的时间，包括冷启动期间的进程初始化、冷启动或温启动期间的 activity 创建，以及显示第一帧。让应用的 TTID 保持较低水平，以便用户快速看到应用启动情况，有助于改善用户体验。

TTID 以时间值的形式衡量，表示包含以下事件序列的总经过时间：

启动进程
初始化对象
创建和初始化 activity
膨胀布局
首次绘制应用

完全显示所用时间 (TTFD)

完全显示所用时间 (TTFD) 是指应用与用户进入可交互状态所需的时间。报告的显示时间是显示应用界面的第一帧所用的时间，以及在显示第一帧后异步加载的内容。通常，这是从网络或磁盘加载的主要内容（由应用报告）。换言之，TTFD 包括 TTID 以及应用可供使用所需的时间。让应用的 TTFD 保持在低水平有助于用户快速与应用互动，从而改善用户体验。

reportFullyDrawn()

调用 ComponentActivity 的 reportFullyDrawn() 方法来指示完全绘制状态。向系统报告您的应用现已完全绘制，以进行诊断和优化。系统可能会调整优化以优先处理在调用 reportFullyDrawn 之前发生的工作，从而改善应用启动。过晚或过早调用 reportFullyDrawn 会错误地表示启动窗口，从而降低应用和启动性能。

@Override
public void reportFullyDrawn() {
    try {
        if (Trace.isEnabled()) {
            Trace.beginSection("reportFullyDrawn() for " + getComponentName());
        }
        if (Build.VERSION.SDK_INT > 19) {
            super.reportFullyDrawn();
        } else if (Build.VERSION.SDK_INT == 19 && ContextCompat.checkSelfPermission(this,
                Manifest.permission.UPDATE_DEVICE_STATS) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
            // On API 19, the Activity.reportFullyDrawn() method requires the
            // UPDATE_DEVICE_STATS permission, otherwise it throws an exception. Instead of
            // throwing, we fall back to a no-op call.
            super.reportFullyDrawn();
        }
        // The Activity.reportFullyDrawn() got added in API 19, fall back to a no-op call if
        // this method gets called on devices with an earlier version.
    } finally {
        Trace.endSection();
    }
}

启动时间测试方法

使用ADB

使用 adb 工具执行 Activity Manager 启动一个 Activity ：am start，用于在设备上启动指定应用程序并输出启动的相关信息。

server@dev-fj-srv:$ adb shell am start -W -S com.android.deskclock
Stopping: com.android.deskclock
Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] pkg=com.android.deskclock }
Status: ok
LaunchState: COLD
Activity: com.android.deskclock/.DeskClock
TotalTime: 769
WaitTime: 773
Complete

参数：

-W：等待 Activity 启动完成并返回结果。
-S：强制停止目标应用程序并清除其实例状态（如果已运行）。

测试冷启动时间一般加上 -S 参数

输出结果解释：

Stopping: com.android.deskclock：输出表示正在停止目标应用程序（com.android.deskclock）。
Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] pkg=com.android.deskclock }：输出表示正在启动一个带有指定属性的 Intent，包括操作（action）、类别（category）和包名（package）等信息。
Status: ok：输出表示命令执行状态正常。
LaunchState: COLD：输出表示应用程序的启动状态为冷启动。
Activity: com.android.deskclock/.DeskClock：输出表示启动的 Activity 的完整类名。
TotalTime: 622：输出表示应用程序的总启动时间（以毫秒为单位）。
WaitTime: 630：输出表示等待应用程序启动完成的总时间（以毫秒为单位）。
Complete：输出表示应用程序的启动已完成。

查看日志输出

在 Logcat 命令行工具中搜索包含名为 Displayed 的值的输出行。该值是 TTID，但是 ActivityTaskManager 只有在冷启动的时候才会输出此段日志

server@dev-fj-srv:$ adb logcat -b all | grep Displayed
07-13 13:12:38.692  1165  1247 I ActivityTaskManager: Displayed com.android.deskclock/.DeskClock for user 0: +492ms

Android Profiler

Android Profiler 是 Android Studio 的一项强大的性能分析工具，可以用于测量和分析应用的启动耗时。

随着 Android Studio 的迭代、演进，到目前，Android Studio 有了自己的性能分析工具 Android Profiler，它是一个集合体，集成了多种性能分析工具于一体，让开发者可以在 Android Studio 做开发应用，也不用再下载其它工具就能让能做性能调优工作。

官方文档：https://developer.android.com/studio/profile

如果应用响应缓慢、动画不连贯、卡顿或耗电量过多，则表示应用性能不佳。修复性能问题需要确定应用在哪些方面对 CPU、内存、图形、网络或设备电池等资源的利用效率低下。

Android Studio 提供了多种分析工具来帮助查找和可视化潜在问题：

CPU profiler：有助于追踪运行时性能问题。
Memory profiler：有助于跟踪内存分配。
Energy profiler：跟踪能源使用情况，这可能会导致电池耗尽。

要分析可分析的应用程序，请执行以下操作：

从开发模拟器或设备启动应用程序。
在 Android Studio 中，通过选择 View > Tool Windows > Profiler 来启动分析器。
应用程序启动后，点击分析器加 + 按钮分析器中的按钮查看下拉菜单。选择您的设备，然后选择其他可分析进程下的应用程序条目。
分析器应附加到应用程序。只有 CPU 和内存分析器可用，内存分析器的功能有限。

点击CPU：可以选择 System Trace 点击 Record 去记录跟踪

点击Memory：选择 Capture head dump 点击 Record 去捕获堆转储

您可以将 Profiler 数据保存为会话，这些会话会一直保留，直到您退出 Android Studio。通过在多个会话中记录分析信息并在它们之间切换，您可以比较各种场景下的资源使用情况。

要开始新的会话，请点击“开始新的分析会话” 按钮，然后从出现的下拉菜单中选择一个应用程序进程。
当您记录跟踪或捕获堆转储时，Android Studio 会将该数据（连同应用的网络活动）作为单独的条目添加到当前会话中。
要停止向当前会话添加数据，请单击停止当前分析会话。
要导入上次运行 Android Studio 时导出的跟踪信息，请点击“ 启动新的分析器会话” ，然后选择“从文件加载”。

Perfetto

Perfetto 是一种新一代的性能分析全栈工具，由 Google 开发并开源。它旨在提供全面、高效的性能分析解决方案，可用于跟踪、收集和分析各种系统和应用程序的性能数据。Perfetto 可以在 Android、Linux、macOS 和 Windows 等平台上使用，并支持多种数据源和数据格式。

官方网站：https://perfetto.dev/

Android 文档：app-startup-perfetto

通过命令行记录跟踪

cd ~/bin/
curl -O https://raw.githubusercontent.com/google/perfetto/main/tools/record_android_trace
chmod u+x record_android_trace
# See ./record_android_trace --help for more
./record_android_trace -o trace_file.perfetto-trace -t 30s -b 64mb \
sched freq idle am wm gfx view binder_driver hal dalvik camera input res memory

通过加参数 -a <包名> 进行记录trace，Ctrl_+C 后会自动打开trace分析网页

通过 Perfetto 在线界面记录跟踪信息

网址：https://ui.perfetto.dev/#!/record

如何在 Perfetto 中识别应用启动

如需调试应用启动问题，确定应用启动阶段包含哪些确切内容会很有帮助。如需在 Perfetto 中识别整个应用启动阶段，请按以下步骤操作：

在 Perfetto 中，找到包含“Android App Startups”派生指标的行。如果您没有看到该行，请尝试使用设备上的系统跟踪应用捕获跟踪记录。
点击关联的 slice，然后按 m 选择该 Slice。该 Slice 会被括出显示，并标注所用时间。时长也会显示在 Current selection 标签页中。
点击图钉图标以固定“Android App Startups”行（将鼠标悬停在该行上即可看到图钉图标）。
滚动到相关应用所在的行，然后点击第一个单元格以展开该行。
按 w 放大主线程（通常位于顶部），按 s、a、d 分别缩小线程、向左移动和向右移动。
派生指标 slice 可让您更轻松地查看应用启动阶段包含的具体内容，以便您继续进行更详细的调试。

Systrace

Systrace 是第一代系统级性能分析工具。在 Perfetto 出现之前，基本上是唯一的性能分析工具，它将 Android 系统和 App 的运行信息以图形化的方式展示出来，与 Log 相比，Systrace 的图像化方式更为直观；与 TraceView 相比，抓取 Systrace 时候的性能开销基本可以忽略，最大程度地减少观察者效应带来的影响。

但是在Android SDK Platform-Tools 33.0.1版本时候将 systrace 工具移除，推荐使用 Profiler。

最后一个支持 systrace 的版本 platform-tools_r30.0.0-linux.zip。