新聞類App (MVP + RxJava + Retrofit+Dagger+ARouter)性能優(yōu)化之APP卡頓優(yōu)化

Github地址:新聞類App (MVP + RxJava + Retrofit+Dagger+ARouter)

卡頓介紹以及優(yōu)化工具選擇

背景介紹:
很多性能問題不易被發(fā)現(xiàn),但是卡頓很容易被直觀發(fā)現(xiàn),且卡頓難以定位

CPU Profiler

  • 圖形的形式展示執(zhí)行時間,調(diào)用棧等
  • 信息全面,包含所有的線程
  • 缺點:運行時開銷嚴重,整體都會變慢
  • 使用方式
Debug.startMethodTracing("")
Debug.stopMethodTracing("")

生成的文件在sd卡:Android/data/packagename/files

systrace

  • 監(jiān)控和跟蹤 API調(diào)用,線程運行情況,生成HTML報告
  • API18以上使用,推薦TraceCompat
  • 使用方式
python systrace.py -t 10 [other-options] [categories]
  • 優(yōu)點
    輕量級,直觀反映CPU利用率,給出建議

StrictMode

  • 嚴苛模式,Andorid提供的一種運行時檢測機制
  • 方便強大,容易被忽視
  • 包含:線程策略和虛擬機策略檢測
    線程策略
    自定義耗時調(diào)用,detectCustomSlowCalls();
    磁盤讀取操作,detectDiskReads()
    網(wǎng)絡操作,detectNetwork
    虛擬機策略
    Activity泄漏,detectActivityleaks()
    Sqlite對象泄漏,detectleakedSqliteObjects
    檢測實例數(shù)量,setClassInstanceLimit()
  • 代碼
 private boolean DEV_MODE = true;

    private void initStrictMode() {
        if (!DEV_MODE) {
            //線程策略
            StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder()
                    .detectCustomSlowCalls()//API等級11,使用StrictMode.noteSlowCode
                    .detectDiskReads()
                    .detectDiskWrites()
                    .detectNetwork()
                    .penaltyLog()//在Logcat 中打印違規(guī)異常信息
                    .build());
            //虛擬機策略
            StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode.VmPolicy.Builder()
                    .detectLeakedSqlLiteObjects()
                    //模擬限制數(shù)量1
                    .setClassInstanceLimit(NewsTimeLine.class, 1)
                    .detectLeakedClosableObjects() //API等級11
                    .penaltyLog()
                    .build());
        }
    }

自動化卡頓檢測方案及優(yōu)化

理由:

  • 系統(tǒng)工具適合線下針對行分析
  • 線上及測試環(huán)境需要自動化檢測方案

方案原理

  • 消息處理機制,一個線程只有一個Looper
  • mLogging對象在每個message處理前后被調(diào)用
  • 主線程發(fā)生卡頓,是在dispatchMessage執(zhí)行耗時操作

Loop源碼

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

具體實現(xiàn)

  • Looper.getMainLooper().setMessagelogging()
  • 匹配>>>>> Dispatching,閾值時間后執(zhí)行任務(獲取堆棧)
  • 匹配<<<<< Finished,任務啟動之前取消掉

AndroidPerformanceMonitor

  compile 'com.github.markzhai:blockcanary-android:1.5.0'
  • 代碼
    App的onCreate中
  BlockCanary.install(this, new AppBlockCanaryContext()).start();

AppBlockCanaryContext github中作者提供了

public class AppBlockCanaryContext extends BlockCanaryContext {


    @Override
    public String provideQualifier() {
        return "unknown";
    }

    @Override
    public String provideUid() {
        return "uid";
    }


    @Override
    public String provideNetworkType() {
        return "unknown";
    }

    @Override
    public int provideMonitorDuration() {
        return -1;
    }


    @Override
    public int provideBlockThreshold() {
        return 500;
    }

    @Override
    public int provideDumpInterval() {
        return provideBlockThreshold();
    }


    @Override
    public String providePath() {
        return "/blockcanary/";
    }


    @Override
    public boolean displayNotification() {
        return true;
    }


    @Override
    public boolean zip(File[] src, File dest) {
        return false;
    }


    @Override
    public void upload(File zippedFile) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }



    @Override
    public List<String> concernPackages() {
        return null;
    }


    @Override
    public boolean filterNonConcernStack() {
        return false;
    }


    @Override
    public List<String> provideWhiteList() {
        LinkedList<String> whiteList = new LinkedList<>();
        whiteList.add("org.chromium");
        return whiteList;
    }

   @Override
    public boolean deleteFilesInWhiteList() {
        return true;
    }


    @Override
    public void onBlock(Context context, BlockInfo blockInfo) {
        Log.i("lz","blockInfo "+blockInfo.toString());
    }
}

在fragment中添加睡眠兩秒

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

結(jié)果


image.png

點擊第一個


image.png

-優(yōu)勢:非侵入式,方便精確到哪一行

  • 缺點:確實卡頓了,但卡頓堆??赡懿粶蚀_,和OOM一樣,最后的堆棧只是表象,不是真正的問題
  • 優(yōu)化
    獲取監(jiān)控周期內(nèi)的多個堆棧,而不僅僅是最后一個
    startMonitor->高頻采集堆棧->endMonitior->記錄多個堆棧->上報
  • 海量卡頓堆棧處理
    分析:一個卡頓下多個堆棧大概率有重復
    解決:對一個卡頓下堆棧進行hash排查,找出重復的堆棧
    效果:極大的減少展示量同時更高效的找到卡頓堆棧

ANR分析與實戰(zhàn)

ANR產(chǎn)生的條件

  • 1.主線程
  • 2.超時時間
    產(chǎn)生ANR的上下文不同,超時時間也會不同
  • 3、輸入事件/特定操作
    輸入事件是指按鍵、觸屏等設備輸入事件
    特定操作是指BroadcastReceiver和Service的生命周期中的各個函數(shù)

ANR產(chǎn)生的情況

  • 1、主線程對輸入事件在5秒內(nèi)沒有處理完畢
  • 2、主線程在執(zhí)行BroadcastReceiver的onReceive函數(shù)時10秒內(nèi)沒有執(zhí)行完,注意前臺10s,后臺60s
  • 3、主線程在執(zhí)行Service的各個生命周期函數(shù)時20秒內(nèi)沒有執(zhí)行完畢,注意前臺20s,后臺200s

ANR執(zhí)行流程

  • 發(fā)生ANR
  • 進程接受異常終止信號,開始寫入進程ANR信息
  • 彈出ANR提示框

分析ANR
ANR信息保存在在/data/anr/traces.txt中

image.png

將目錄下的文件導出

Traces.txt文件分析

//文件中輸出的第一個進程的trace信息,正是發(fā)生ANR的程序
//開頭顯示進程號、ANR發(fā)生的時間點和進程名稱
----- pid 2226 at 2019-01-08 22:02:22 -----
Cmd line: com.peakmain.testproject

以下是各個線程的函數(shù)堆棧信息


image.png
//依次是:線程名、線程優(yōu)先級、線程創(chuàng)建時的序號、線程當前狀態(tài)
"main" prio=5 tid=1 Sleeping
 //主線程信息
  at java.lang.Thread.sleep!(Native method)
  - sleeping on <0x0bf9c149> (a java.lang.Object)
  at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:371)
  - locked <0x0bf9c149> (a java.lang.Object)
  at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:313)
  at com.peakmain.testproject.MainActivity$2.onClick(MainActivity.java:61)

其他線程信息


image.png

ANR解決套路

  • adb pull data/anr/trance.txt存儲路徑,可以直接導出trace文件
  • 1、主線程需要做耗時操作的時候必須啟動子線程處理
  • 2、子線程盡量使用android提供的API,比如HandlerThread,AsyncTask
  • 3、Broadcast Receiver中如果有耗時操作,可以放到service中

ANR-WatchDog

compile 'com.github.anrwatchdog:anrwatchdog:1.4.0'
  • 代碼
    App的onCreate中
new ANRWatchDog().start();
  • 原理
    start->post消息改值->sleep->檢測是否修改->判斷ANR是否發(fā)生

卡頓單點問題檢測方案

IPC問題檢測

  • IPC調(diào)用類型
  • 調(diào)用耗時,次數(shù)
  • 調(diào)用堆棧,發(fā)生線程

常規(guī)方案
IPC前后埋點,缺點:不夠優(yōu)雅,而且維護成本高

IPC問題檢測技巧

  • adb命令
    adb shell am trace -ipc start
    adb shell am trace -ipc stop ——dump-file /data/local/tmp/ipc-trace.txt
    adb pull /data/local/tmp/ipc-trace.txt

優(yōu)雅的方案:ARTHook

  • 掛鉤,將額外的代碼鉤住原有的方法,修改執(zhí)行邏輯
  • 框架:Epic(不能帶到線上環(huán)境)
     try {
            DexposedBridge.findAndHookMethod(Class.forName("android.os.BinderProxy"), "transact",
                    int.class, Parcel.class, Parcel.class, int.class, new XC_MethodHook() {
                        @Override
                        protected void beforeHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                            LogUtils.i( "BinderProxy beforeHookedMethod " + param.thisObject.getClass().getSimpleName()
                                    + "\n" + Log.getStackTraceString(new Throwable()));
                            super.beforeHookedMethod(param);
                        }
                    });
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }

實現(xiàn)界面秒開

  • onCreate到onWindowFocusChanged消耗的時間

Lancet

  • 編譯速度快,支持增量更新
  • API簡單,沒有任何多余代碼插入apk
  • Github:https://github.com/eleme/lancet
  • API介紹
    @Proxy通常用于對系統(tǒng)API調(diào)用的Hook
    @Insert通常用于操作App與libray的類
  • 依賴
classpath 'me.ele:lancet-plugin:1.0.4'
apply plugin: 'me.ele.lancet'

dependencies {
    provided 'me.ele:lancet-base:1.0.4'
}
  • 代碼
public class ActivityHooker {
    public static ActivityRecord sActivityRecord;
    static {
        sActivityRecord=new ActivityRecord();
    }
    @Insert(value = "onCreate",mayCreateSuper = true)
    @TargetClass(value = "android.support.v7.app.AppCompatActivity",scope = Scope.ALL)
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        sActivityRecord.mOnCreateTime = System.currentTimeMillis();
        Origin.callVoid();
    }


    @Insert(value = "onWindowFocusChanged",mayCreateSuper = true)
    @TargetClass(value = "android.support.v7.app.AppCompatActivity",scope = Scope.ALL)
    public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) {
        sActivityRecord.mOnWindowsFocusChangedTime = System.currentTimeMillis();
        Log.i("ActivityHooker","onWindowFocusChanged cost "+(sActivityRecord.mOnWindowsFocusChangedTime - sActivityRecord.mOnCreateTime));
        Origin.callVoid();
    }

    /**
     * hook系統(tǒng)方法
     */
    @Proxy("i")
    @TargetClass("android.util.Log")
    public static int i(String tag, String msg) {
        msg = msg + "ActivityHooker";
        return (int) Origin.call();
    }

}

監(jiān)控耗時盲區(qū)

背景:

  • 生命周期的間隔
  • onResume到feed(界面數(shù)據(jù))展示的間隔
  • 舉例:postmessage,很可能在feed之前顯示
  • 線下方案:tranceView
  • 線上方案
    1.主線程所有方法都經(jīng)過msg,但是沒有msg具體堆棧
    2.使用統(tǒng)一的Handler:定制具體的方法,發(fā)送消息都會走到sendMessageAtTime和處理消息都會走到dispatchMessage方法
public class PeakmainHandler extends Handler {
    private long mStartTime = System.currentTimeMillis();
    private ConcurrentHashMap<Message, String> sMsgDetail = new ConcurrentHashMap<>();

    public PeakmainHandler() {
        super(Looper.myLooper(), null);
    }

    public PeakmainHandler(Callback callback) {
        super(Looper.myLooper(), callback);
    }

    public PeakmainHandler(Looper looper, Callback callback) {
        super(looper, callback);
    }

    public PeakmainHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override
    public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
        boolean send = super.sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
        if (send) {
            sMsgDetail.put(msg, Log.getStackTraceString(new Throwable()).replace("java.lang.Throwable", ""));
        }
        return send;
    }

    @Override
    public void dispatchMessage(Message msg) {
        mStartTime = System.currentTimeMillis();
        super.dispatchMessage(msg);

        if (sMsgDetail.containsKey(msg)
                && Looper.myLooper() == Looper.getMainLooper()) {
            JSONObject jsonObject = new JSONObject();
            try {
                jsonObject.put("Msg_Cost", System.currentTimeMillis() - mStartTime);
                jsonObject.put("MsgTrace", msg.getTarget() + " " + sMsgDetail.get(msg));

                Log.i("PeakmainHandler", "MsgDetail " + jsonObject.toString());
                sMsgDetail.remove(msg);
            } catch (Exception e) {
            }
        }
    }

}
  • 3.gradle定制,編譯時動態(tài)替換Handler,這里我并沒有去做gradle插件(理由:懶),只說下我的代碼實現(xiàn),這里我多寫了個方法,獲取所有的Handler
    寫個類HandlerHelper,隨后在App中初始化就可以了
public class HandlerHelper {

    public static void init() {

        try {
            //獲取系統(tǒng)的Handler的sendMessageAtTime
            Class<?> handlerClass = Class.forName("android.os.Handler");
            Method sendMessageAtTime = handlerClass.getDeclaredMethod("sendMessageAtTime", new Class[]{Message.class, long.class});
            PeakmainHandler peakmainHandler=new PeakmainHandler();
            handlerClass=peakmainHandler.getClass();
            Object obj = Proxy.newProxyInstance(handlerClass.getClassLoader(), handlerClass.getInterfaces(), new HandlerProxy(handlerClass));
            sendMessageAtTime.invoke(handlerClass,obj);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
     private  static class HandlerProxy implements InvocationHandler {


        private  Class<?> mHandlerClass;

        public HandlerProxy(Class<?> handlerClass) {
            this.mHandlerClass=handlerClass;

        }

        @Override
        public Object invoke(Object o, Method method, Object[] objects) throws Throwable {
            return method.invoke(mHandlerClass,objects);
        }
    }
    public static List<Handler> getHandlerByApplication(Application application) {
        List<Handler> list = new ArrayList<>();
        try {
            Class<Application> applicationClass = Application.class;
            Field mLoadedApkField = applicationClass.getDeclaredField("mLoadedApk");
            mLoadedApkField.setAccessible(true);
            Object mLoadedApk = mLoadedApkField.get(application);
            Class<?> mLoadedApkClass = mLoadedApk.getClass();
            Field mActivityThreadField = mLoadedApkClass.getDeclaredField("mActivityThread");
            mActivityThreadField.setAccessible(true);
            Object mActivityThread = mActivityThreadField.get(mLoadedApk);
            Class<?> mActivityThreadClass = mActivityThread.getClass();
            Field mActivitiesField = mActivityThreadClass.getDeclaredField("mH");
            mActivitiesField.setAccessible(true);
            Object mH = mActivitiesField.get(mActivityThread);
            // 注意這里一定寫成Map,低版本這里用的是HashMap,高版本用的是ArrayMap
            list.add((Handler) mH);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            list = null;
        }
        return list;
    }
}

使用

 new PeakmainHandler().post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                LogUtils.e("開始了");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
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