線下場(chǎng)景我們能直接連接設(shè)備debug，所以監(jiān)控緯度很多，我們從4個(gè)方面入手(就像是中醫(yī)的望聞聽(tīng)切)來(lái)介紹相關(guān)監(jiān)控工具的使用。(如果你已經(jīng)很熟悉的話，可以直接跳過(guò))
1.UI
2.CPU
3.內(nèi)存
4.整體
在下面的章節(jié)會(huì)逐一介紹，本節(jié)先介紹UI。
本節(jié)我們主要介紹可以用來(lái)分析UI的工具 systrace和Perfetto。
這兩個(gè)工具都是Android系統(tǒng)提供的系統(tǒng)追蹤工具，可追蹤/監(jiān)控應(yīng)用各個(gè)方面的數(shù)據(jù)，包括CPU、內(nèi)存、view、IO等，其中Perfetto是Android 10（API 29）推出的，用來(lái)取代systrace。但鑒于目前Android10的份額有限，我們這兩個(gè)都介紹下。
一．systrace
具體使用有兩種方式，第一種圖形化方式,Android Device Monitor(SDK tools中的monitor.bat):
點(diǎn)擊紅框處按鈕彈出對(duì)話框，對(duì)想監(jiān)控的指標(biāo)進(jìn)行勾選，然后生成trace.html，再用Chrome瀏覽器打開(kāi)查看數(shù)據(jù)。
但這種方式經(jīng)常有問(wèn)題，打開(kāi)后空白，也沒(méi)有錯(cuò)誤提示。所以不推薦，我們使用第二種方式。
第二種方式，使用python命令。有兩個(gè)前提工作:
(1) 首先安裝python2.7版本(必須為這一版本)
(2) 配置環(huán)境變量(這里不再展開(kāi)說(shuō)明)
其次，應(yīng)用還必須是可debug的，設(shè)備可能還需要root。
環(huán)境準(zhǔn)備好后, 在cmd中進(jìn)入你的android sdk \platform-tools\systrace目錄，接著輸入命令即可。
命令的格式是這樣的：
systrace.py [options] [categories]
(關(guān)于options和categories所有屬性以及注意事項(xiàng)后面?zhèn)渥?huì)寫(xiě))
先直接舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子:
systrace.py -t 5 -o systrace.html view
意思是記錄整個(gè)設(shè)備的view繪制信息，持續(xù)5S，輸出到systrace.html文件中。
用Chrome打開(kāi)這個(gè)html(其它瀏覽器也可打開(kāi),但顯示不夠完整)。
打開(kāi)后，是這樣的，因?yàn)槭遣东@整個(gè)系統(tǒng)的，所以有很多進(jìn)程，需要手動(dòng)選擇自己的那個(gè)進(jìn)程。
選定了自己的進(jìn)程后，信息還是很多，有種無(wú)從下手的感覺(jué)
不用擔(dān)心，右側(cè)面板的alerts會(huì)給我們一些提示(不一定是問(wèn)題，但可以是優(yōu)化方向)。
可以看到,有三種提示類(lèi)型,分別是過(guò)渡測(cè)量/布局、長(zhǎng)繪制、過(guò)大bigmap。我們選中第一個(gè)Expensive measure/layout，可以看到左側(cè)有幾個(gè)圓圈標(biāo)紅，其余的都變成了黑灰色。每個(gè)圓圈里面有個(gè)F，這是frame的縮寫(xiě)，代表每一幀的繪制。顏色越深繪制時(shí)間越長(zhǎng)，正常的要在16ms以?xún)?nèi)。
我們可以使用鍵盤(pán)的ws ad鍵進(jìn)行放大、縮小,和左移右移，M鍵查看(聚焦)。
我們挑選第一個(gè)F，再按m鍵查看，可以看到這一幀足足花費(fèi)了324ms。
更近一步的查看，我們只需要關(guān)注UI Thread和Render Thread這兩個(gè)即可。
UI Thread顯然就是主線程了，它負(fù)責(zé)處理進(jìn)程 Message、處理 Input 事件、處理 Animation 邏輯、處理 Measure、Layout、Draw ，更新 DisplayList ，但是不涉及 SurfaceFlinger；Render Thread稱(chēng)之為渲染線程，負(fù)責(zé)渲染渲染相關(guān)的工作(基于硬件加速)。
在Android 5.0之前，這些操作都是在主線程進(jìn)行的，為了減輕主線程的負(fù)擔(dān)，之后進(jìn)行了獨(dú)立。
Android系統(tǒng)的UI從繪制到顯示到屏幕是分兩步進(jìn)行的：第一步是在Android應(yīng)用程序進(jìn)程這一側(cè)進(jìn)行的；第二步是在SurfaceFlinger進(jìn)程這一側(cè)進(jìn)行的。第一步將UI繪制到一個(gè)圖形緩沖區(qū)中，然后交給第二步來(lái)進(jìn)行合成及顯示。
按W鍵放大視圖，可以看到UI Thread中有熟悉的layout 方法(序號(hào)1)，我們單擊它，下方(序號(hào)2)處給出了alert的提示:layout花費(fèi)大量時(shí)間，雖然wall duration(持續(xù)時(shí)間)只有1.494ms,,, 然而當(dāng)我們想弄清楚到底是哪個(gè)view或者是具體的代碼導(dǎo)致的，這里的信息就不夠了。
不過(guò)systrace提供了代碼標(biāo)記的方法，在我們覺(jué)得有可能會(huì)出現(xiàn)卡頓的地方打上標(biāo)記，這樣在視圖里就可以展現(xiàn)。具體如下:
//代碼開(kāi)始
Trace.beginSection("tag");
//代碼結(jié)束
Trace.endSection();
開(kāi)始和結(jié)束必須在同一線程中。
為了支持這個(gè)標(biāo)記功能，在py命令里還要加上“-a 包名”
為了方便查找,我在tag后加了三個(gè)*號(hào),可以直接在序號(hào)1處填入你的tag進(jìn)行搜索,并且可以跳轉(zhuǎn)(需要配合縮放移動(dòng)),在序號(hào)2處可以看到我們添加標(biāo)記的那段代碼的執(zhí)行時(shí)間，這樣就有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)了。
二．Perfetto
Perfetto 是 Android 10 中引入的全新平臺(tái)級(jí)跟蹤工具，用來(lái)替換systrace。不僅適用于 Android、還適用Linux 和 Chrome的。
它的入口就是個(gè)網(wǎng)頁(yè)：https://ui.perfetto.dev (網(wǎng)絡(luò)有時(shí)候很差)
基本上可分為三種使用方式:
1.直接debug
2.設(shè)備上生成 .perfetto-trace文件導(dǎo)入查看
3.通過(guò)adb命令生成文件導(dǎo)入查看
1.直接debug，設(shè)備得是android 10及以上的：
我們需要把GPU里的兩個(gè)開(kāi)關(guān)打開(kāi)。然后點(diǎn)擊recording開(kāi)始記錄即可，默認(rèn)10S。然后自動(dòng)生成結(jié)果頁(yè)面。
2.在設(shè)備上記錄，”開(kāi)發(fā)者選項(xiàng)”-”系統(tǒng)跟蹤”，不過(guò)有的Android 10手機(jī)上并沒(méi)有此選項(xiàng)，比如華為手機(jī)。
類(lèi)別里我們選擇和UI相關(guān)的即可
然后選擇快捷設(shè)置圖標(biāo)(會(huì)在通知欄上顯示狀態(tài))
最后開(kāi)始記錄
記錄完畢后，用adb命令導(dǎo)出即可:
adb pull /data/local/traces/.
然后如下圖所示，在Perfetto平臺(tái)導(dǎo)入即可。
2.adb 命令生成
先生成文件在設(shè)備上
adb shell perfetto --config :test --out /data/misc/perfetto-traces/trace
然后再?gòu)脑O(shè)備上pull下來(lái)
adb pull /data/misc/perfetto-traces/trace
這里只是最簡(jiǎn)單的命令，詳細(xì)可參考；
https://developer.android.google.cn/studio/command-line/perfetto
導(dǎo)入后的結(jié)果頁(yè)面長(zhǎng)這樣，比較友好，使用方式和原理基本與systrace一樣，我們就不做過(guò)多的介紹了。
想更多了解下還是看看官網(wǎng)吧:
https://perfetto.dev/
三.代碼
可以用Window().addOnFrameMetricsAvailableListener來(lái)打印出每幀的耗時(shí)情況，僅支持android 7.0以上的設(shè)備
boolean isListener = true;
private void onFrameListener() {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {
getWindow().addOnFrameMetricsAvailableListener(new Window.OnFrameMetricsAvailableListener() {
@Override
public void onFrameMetricsAvailable(Window window, FrameMetrics frameMetrics, int i) {
Log.d("onFrameListener", "measure + layout=" + frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.LAYOUT_MEASURE_DURATION) / 1000000 + "ms" +
" delay=" + frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.UNKNOWN_DELAY_DURATION) / 1000000 + "ms" +
" anim=" + frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.ANIMATION_DURATION) / 1000000 + "ms" +
" touch=" + frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.INPUT_HANDLING_DURATION) / 1000000 + "ms" +
" draw=" + frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.DRAW_DURATION) / 1000000 + "ms" +
" total=" + frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.TOTAL_DURATION) / 1000000 + "ms");
if (!isListener) {
getWindow().removeOnFrameMetricsAvailableListener(this);
}
}
}, new Handler());
}
}
使用方式就是給window加個(gè)監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)不需要的時(shí)候，移除監(jiān)聽(tīng)即可。
打印結(jié)果如下:
當(dāng)你在操作頁(yè)面的時(shí)候，可以實(shí)時(shí)打印出結(jié)果，還是挺方便的。這樣就將頁(yè)面的流暢度通過(guò)數(shù)字量化了，不再是個(gè)主觀上的”感覺(jué)”。
除了這一種方法外，還有其它的方法，可參考:
http://www.itdecent.cn/p/c647d090e9c8
UI總結(jié):
本節(jié)主要介紹了監(jiān)控UI的一些工具。
systrace使用門(mén)檻較高，需要有一定的底層知識(shí)才能分析，并且提供的信息不夠精確，不好定位且打標(biāo)簽有代碼侵入性。
perfetto對(duì)版本的要求比較高，大部分的低版本設(shè)備都無(wú)法使用。
一般需要結(jié)合其它工具來(lái)一起使用，比如我們已經(jīng)很熟悉的 過(guò)度繪制、GPU呈現(xiàn)模式分析、Hierarchy Viewer，Layout Inspector等等。很多大廠如字節(jié)跳動(dòng)的內(nèi)部監(jiān)控工具也是基于systrace做的。我們這里僅僅只能提供入門(mén)講解。
除了系統(tǒng)提供的工具，adb命令也可以監(jiān)控到UI的一些信息，比如dumpsys，它可以獲取所有系統(tǒng)服務(wù)的診斷輸出。例如："adb dumpsys gfxinfo 包名" 來(lái)查看幀的耗時(shí)數(shù)據(jù)。不過(guò)頁(yè)面不是很友好，上手成本比較高。
其實(shí)只要能定位到問(wèn)題所在其實(shí)就好辦，很多時(shí)候就是難在不好定位。以上這些工具就是幫我們定位的。定到位后再去開(kāi)個(gè)藥方針對(duì)性治療，關(guān)于怎么治，這里也不再展開(kāi)說(shuō)了，無(wú)外乎就是那些 不要在draw方法里耗時(shí)操作，提前渲染好需要展示的資源(錯(cuò)峰/延時(shí)加載)、layout不要嵌套太多、循環(huán)中不要新建過(guò)多對(duì)象等等。
AS自帶的Layout Inspector布局檢查器，我們就不過(guò)多介紹了。
官方介紹：https://developer.android.google.cn/studio/debug/layout-inspector#layout-inspector
另外還有很多開(kāi)源工具，大家可以了解下:
最后，強(qiáng)烈推薦查看谷歌”親爸爸”的關(guān)于UI性能優(yōu)化的文章:
https://developer.android.google.cn/training/testing/performance
備注:
1.systrace命令的補(bǔ)充說(shuō)明:
systrace.py [options] [categories]
[options]:
-a <package_name>：這個(gè)選項(xiàng)可以開(kāi)啟指定包名App中自定義Trace Label的Trace功能。也就是說(shuō)，如果你在代碼中使用了Trace.beginSection("tag"), Trace.endSection；默認(rèn)情況下，你的這些代碼是不會(huì)生效的，因此，這個(gè)選項(xiàng)一定要開(kāi)啟！
-t N：用來(lái)指定Trace運(yùn)行的時(shí)間
-l：這個(gè)用來(lái)列出你分析的那個(gè)手機(jī)系統(tǒng)支持的Trace模塊；
-o FILE：指定trace數(shù)據(jù)文件的輸出路徑，如果不指定就是當(dāng)前目錄的trace.html。
[category]:
常用的有這幾項(xiàng):
sched: CPU調(diào)度的信息，非常重要；你能看到CPU在每個(gè)時(shí)間段在運(yùn)行什么線程；線程調(diào)度情況，比如鎖信息。
gfx：Graphic系統(tǒng)的相關(guān)信息，包括SerfaceFlinger，VSYNC消息，Texture，RenderThread等；分析卡頓非常依賴(lài)這個(gè)。
view: View繪制系統(tǒng)的相關(guān)信息，比如onMeasure，onLayout等；對(duì)分析卡頓比較有幫助。
am：ActivityManager調(diào)用的相關(guān)信息；用來(lái)分析Activity的啟動(dòng)過(guò)程比較有效。
dalvik: 虛擬機(jī)相關(guān)信息，比如GC停頓等。
binder_driver: Binder驅(qū)動(dòng)的相關(guān)信息，如果你懷疑是Binder IPC的問(wèn)題，不妨打開(kāi)這個(gè)。
core_services: SystemServer中系統(tǒng)核心Service的相關(guān)信息，分析特定問(wèn)題用
2.線程狀態(tài)查看
如下圖所示位置會(huì)顯示線程的執(zhí)行情況：
綠色：Running 線程正在完成與進(jìn)程相關(guān)的工作或正在響應(yīng)中斷。
藍(lán)色：Runnable 線程可以運(yùn)行但當(dāng)前沒(méi)有安排。
白色：Sleeping 線程沒(méi)有工作要做，可能是因?yàn)榫€程在互斥鎖上被阻塞。
橙色：Uninterruptable sleep(不間斷的睡眠) 線程在I/O上被阻塞或等待磁盤(pán)操作完成。
紫色：Interruptable sleep(可以中斷睡眠) 線程在另一個(gè)內(nèi)核操作（通常是內(nèi)存管理）上被阻塞。
3.相關(guān)時(shí)間解釋
Wall Duration 持續(xù)時(shí)間
CPU Duration CPU耗時(shí)
Self Time 自身方法耗時(shí)（不包含其調(diào)用方法
CPU Self Time 自身方法CPU執(zhí)行時(shí)間
擴(kuò)展:
1.Systrace中典型的一幀繪制流程
這張圖對(duì)應(yīng)的工作流程如下:
1.主線程處于 Sleep 狀態(tài)，等待 Vsync 信號(hào)
2.Vsync 信號(hào)到來(lái)，主線程被喚醒，Choreographer 回調(diào) FrameDisplayEventReceiver.onVsync 開(kāi)始一幀的繪制
3.處理 App 這一幀的 Input 事件(如果有的話)
4.處理 App 這一幀的 Animation 事件(如果有的話)
5.處理 App 這一幀的 Traversal 事件(如果有的話)
6.主線程與渲染線程同步渲染數(shù)據(jù)，同步結(jié)束后，主線程結(jié)束一幀的繪制，可以繼續(xù)處理下一個(gè) Message(如果有的話，IdleHandler 如果不為空，這時(shí)候也會(huì)觸發(fā)處理)，或者進(jìn)入 Sleep 狀態(tài)等待下一個(gè) Vsync
7.渲染線程首先需要從 BufferQueue 里面取一個(gè) Buffer(dequeueBuffer) , 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之后，調(diào)用 OpenGL 相關(guān)的函數(shù)，真正地進(jìn)行渲染操作，然后將這個(gè)渲染好的 Buffer 還給 BufferQueue (queueBuffer) , SurfaceFlinger 在 Vsync-SF 到了之后，將所有準(zhǔn)備好的 Buffer 取出進(jìn)行合成。
2.systrace快捷鍵使用
快捷鍵的使用可以加快查看 Systrace 的速度，下面是一些常用的快捷鍵
W : 放大 Systrace，放大可以更好地看清局部細(xì)節(jié)
S : 縮小 Systrace，縮小以查看整體
A : 左移
D : 右移
M : 高亮選中當(dāng)前鼠標(biāo)點(diǎn)擊的段(這個(gè)比較常用,可以快速標(biāo)識(shí)出這個(gè)方法的左右邊界和執(zhí)行時(shí)間，方便上下查看)
鼠標(biāo)模式快捷切換 : 主要是針對(duì)鼠標(biāo)的工作模式進(jìn)行切換，默認(rèn)是 1，也就是選擇模式，查看 Systrace 的時(shí)候，需要經(jīng)常在各個(gè)模式之間切換，所以點(diǎn)擊切換模式效率比較低,直接用快捷鍵切換效率要高很多
數(shù)字鍵1 : 切換到 Selection 模式，這個(gè)模式下鼠標(biāo)可以點(diǎn)擊某一個(gè)段查看其詳細(xì)信息，一般打開(kāi) Systrace 默認(rèn)就是這個(gè)模式，也是最常用的一個(gè)模式，配合 M 和 ASDW 可以做基本的操作
數(shù)字鍵2 : 切換到 Pan 模式，這個(gè)模式下長(zhǎng)按鼠標(biāo)可以左右拖動(dòng), 有時(shí)候會(huì)用到
數(shù)字鍵3 : 切換到 Zoom 模式，這個(gè)模式下長(zhǎng)按鼠標(biāo)可以放大和縮小，有時(shí)候會(huì)用到
數(shù)字鍵4 : 切換到 Timing 模式，這個(gè)模式下主要是用來(lái)衡量時(shí)間的，比如選擇一個(gè)起點(diǎn)，選擇一個(gè)終點(diǎn)，查看起點(diǎn)和終點(diǎn)這中間的操作所花費(fèi)的時(shí)間。
參考:
systrace常識(shí):
https://blog.csdn.net/f2006116/article/details/107581327
