前言
我們經(jīng)常會(huì)遇到卡頓問(wèn)題 而且卡頓問(wèn)題往往很難解決與復(fù)現(xiàn) 非常的依賴卡頓現(xiàn)場(chǎng) 所以我們來(lái)深入分析一下卡頓優(yōu)化
卡頓分析方法與工具
查看CPU性能
我們可以通過(guò)/proc/stat獲得這個(gè)CPU的使用情況 也可以通過(guò)/proc/[pid]/stat得到某個(gè)CPU的使用情況
卡頓排查工具
-
TraceView
我們可以通過(guò)TraceView直觀的查看每個(gè)方法的耗時(shí) 找到不符合預(yù)期的函數(shù)調(diào)用 但是TraceView可能本身開銷比較大 會(huì)影響我們的判斷
-
Systrace
我們?cè)诓季謨?yōu)化那邊已經(jīng)提到過(guò)Systrace的使用 優(yōu)點(diǎn)是輕量級(jí) 系統(tǒng)級(jí)別也有很多使用Systrace 但是我們需要過(guò)濾大部分短函數(shù)
-
CPU Profile
Android Studio 提供了CPU Profile 來(lái)讓我們直觀的查看CPU的使用情況
- Sample Java Methods 的功能類似于 Traceview 的 sample 類型。
- Trace Java Methods 的功能類似于 Traceview 的 instrument 類型。
- Trace System Calls 的功能類似于 systrace。
- SampleNative (API Level 26+) 的功能類似于 Simpleperf。
-
StrictMode
if (BuildConfig.DEBUG) { StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder() .detectCustomSlowCalls() .detectDiskReads() .detectDiskWrites() .detectNetwork()// or .detectAll() for all detectable problems .penaltyLog() .build()); StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode.VmPolicy.Builder() .detectLeakedSqlLiteObjects() .setClassInstanceLimit(NewsItem.class, 1) .detectLeakedClosableObjects() //API等級(jí)11 .penaltyLog() .build()); }我們可以在Debug環(huán)境下開啟嚴(yán)苛模式 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)出一些異常情況 或者一些不符合預(yù)期的情況 嚴(yán)苛模式主要分為兩種檢測(cè)策略
- 線程策略 檢測(cè)一些自定義的耗時(shí)調(diào)用 磁盤 網(wǎng)絡(luò)io等等
- 虛擬機(jī)策略 檢測(cè)一些數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用 內(nèi)存泄漏 以及檢測(cè)實(shí)例數(shù)量
-
Profilo
Profilo是FaceBook開源的一個(gè)檢測(cè)卡頓信息的庫(kù)
它有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):- 集成 atrace 功能
- 快速獲取JAVA堆棧 (我們也可以參考他的捕獲方式)
線上自動(dòng)化卡頓分析檢測(cè)
下面詳細(xì)講一下如何做線上自動(dòng)化卡頓分析
為啥要做線上卡頓分析檢測(cè)?
我們可能會(huì)遇到一些反饋 應(yīng)用體驗(yàn)太卡 搶購(gòu)的時(shí)候卡了幾秒? 然后我們卻復(fù)現(xiàn)不出來(lái) 因?yàn)橛脩衄F(xiàn)場(chǎng)對(duì)卡頓很重要 所以我們需要加入線上自動(dòng)化卡頓分析
在上面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了幾種工具的使用 可以方便的線下分析卡頓 接下來(lái) 我們會(huì)使用幾個(gè)方法來(lái)幫助我們分析卡頓
AndroidPerformanceMonitor
我們可以使用AndroidPerformanceMonitor庫(kù)來(lái)很方便檢測(cè)卡頓 并且可以彈出Notification來(lái)查看卡頓堆棧
看一下使用配置
package com.dsg.androidperformance.block;
import android.content.Context;
import android.util.Log;
import com.github.moduth.blockcanary.BlockCanaryContext;
import com.github.moduth.blockcanary.internal.BlockInfo;
import java.io.File;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
/**
* @author DSG
* @Project AndroidPerformance
* @date 2020/7/18
* @describe
*/
public class AppBlockCanaryContext extends BlockCanaryContext {
/**
* Implement in your project.
*
* @return Qualifier which can specify this installation, like version + flavor.
*/
public String provideQualifier() {
return "unknown";
}
/**
* Implement in your project.
*
* @return user id
*/
public String provideUid() {
return "uid";
}
/**
* Network type
*
* @return {@link String} like 2G, 3G, 4G, wifi, etc.
*/
public String provideNetworkType() {
return "unknown";
}
/**
* Config monitor duration, after this time BlockCanary will stop, use
* with {@code BlockCanary}'s isMonitorDurationEnd
*
* @return monitor last duration (in hour)
*/
public int provideMonitorDuration() {
return -1;
}
/**
* Config block threshold (in millis), dispatch over this duration is regarded as a BLOCK. You may set it
* from performance of device.
*
* @return threshold in mills
*/
public int provideBlockThreshold() {
return 500;
}
/**
* Thread stack dump interval, use when block happens, BlockCanary will dump on main thread
* stack according to current sample cycle.
* <p>
* Because the implementation mechanism of Looper, real dump interval would be longer than
* the period specified here (especially when cpu is busier).
* </p>
*
* @return dump interval (in millis)
*/
public int provideDumpInterval() {
return provideBlockThreshold();
}
/**
* Path to save log, like "/blockcanary/", will save to sdcard if can.
*
* @return path of log files
*/
public String providePath() {
return "/blockcanary/";
}
/**
* If need notification to notice block.
*
* @return true if need, else if not need.
*/
public boolean displayNotification() {
return true;
}
/**
* Implement in your project, bundle files into a zip file.
*
* @param src files before compress
* @param dest files compressed
* @return true if compression is successful
*/
public boolean zip(File[] src, File dest) {
return false;
}
/**
* Implement in your project, bundled log files.
*
* @param zippedFile zipped file
*/
public void upload(File zippedFile) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
/**
* Packages that developer concern, by default it uses process name,
* put high priority one in pre-order.
*
* @return null if simply concern only package with process name.
*/
public List<String> concernPackages() {
return null;
}
/**
* Filter stack without any in concern package, used with @{code concernPackages}.
*
* @return true if filter, false it not.
*/
public boolean filterNonConcernStack() {
return false;
}
/**
* Provide white list, entry in white list will not be shown in ui list.
*
* @return return null if you don't need white-list filter.
*/
public List<String> provideWhiteList() {
LinkedList<String> whiteList = new LinkedList<>();
whiteList.add("org.chromium");
return whiteList;
}
/**
* Whether to delete files whose stack is in white list, used with white-list.
*
* @return true if delete, false it not.
*/
public boolean deleteFilesInWhiteList() {
return true;
}
/**
* Block interceptor, developer may provide their own actions.
*/
public void onBlock(Context context, BlockInfo blockInfo) {
Log.i("main1","blockInfo "+blockInfo.toString());
}
}
我們可以看到 有很多自定義的配置項(xiàng) 我們可以配置一些白名單不參與檢測(cè) 卡頓耗時(shí)標(biāo)準(zhǔn)等等
然后需要在Application中調(diào)用BlockCanary.install(this, new AppBlockCanaryContext()).start();就完成接入
原理分析
AndroidPerformanceMonitor的原理也很簡(jiǎn)單 就是自定義了Looper對(duì)象的Printer對(duì)象 在調(diào)用msg.target.dispatchMessage(msg);前后可以開啟一個(gè)延時(shí)任務(wù) 如果dispatchMessage在延時(shí)時(shí)間里完成了 我們就認(rèn)為沒有發(fā)生卡頓 否則就開啟子線程 生成當(dāng)前堆棧信息
AndroidPerformanceMonitor源碼分析
我們主要就通過(guò)BlockCanary.install(this, new AppBlockCanaryContext()).start();方法來(lái)接入
看一下start方法
public void start() {
if (!mMonitorStarted) {
mMonitorStarted = true;
Looper.getMainLooper().setMessageLogging(mBlockCanaryCore.monitor);
}
}
和我們前面講的一樣 會(huì)使用自定義的Printer對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn) 看一下monitor對(duì)象的println方法
@Override
public void println(String x) {
if (mStopWhenDebugging && Debug.isDebuggerConnected()) {
return;
}
if (!mPrintingStarted) {
mStartTimestamp = System.currentTimeMillis();
mStartThreadTimestamp = SystemClock.currentThreadTimeMillis();
mPrintingStarted = true;
//開啟延時(shí)任務(wù)
startDump();
} else {
final long endTime = System.currentTimeMillis();
mPrintingStarted = false;
//是否超過(guò)阻塞時(shí)間 默認(rèn)每3000毫秒就會(huì)采集一次堆棧信息
if (isBlock(endTime)) {
notifyBlockEvent(endTime);
}
//關(guān)閉
stopDump();
}
}
startDump會(huì)分別啟動(dòng)堆采樣器和cpu采樣器來(lái)對(duì)任務(wù)棧進(jìn)行采集 我們?nèi)pu采樣器來(lái)看一下 通過(guò)下面代碼 我們可以發(fā)現(xiàn) 會(huì)開啟一個(gè)任務(wù)來(lái)采集堆棧
public void start() {
if (mShouldSample.get()) {
return;
}
mShouldSample.set(true);
HandlerThreadFactory.getTimerThreadHandler().removeCallbacks(mRunnable);
HandlerThreadFactory.getTimerThreadHandler().postDelayed(mRunnable,
BlockCanaryInternals.getInstance().getSampleDelay());
}
long getSampleDelay() {
return (long) (BlockCanaryInternals.getContext().provideBlockThreshold() * 0.8f);
}
看一下如何采集cpu信息
@Override
protected void doSample() {
BufferedReader cpuReader = null;
BufferedReader pidReader = null;
try {
cpuReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
new FileInputStream("/proc/stat")), BUFFER_SIZE);
String cpuRate = cpuReader.readLine();
if (cpuRate == null) {
cpuRate = "";
}
if (mPid == 0) {
mPid = android.os.Process.myPid();
}
//手機(jī)cpu信息 我們?cè)谖恼麻_頭也講到過(guò)
pidReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
new FileInputStream("/proc/" + mPid + "/stat")), BUFFER_SIZE);
String pidCpuRate = pidReader.readLine();
if (pidCpuRate == null) {
pidCpuRate = "";
}
//分析cpu信息
parse(cpuRate, pidCpuRate);
} catch (Throwable throwable) {
Log.e(TAG, "doSample: ", throwable);
} finally {
try {
if (cpuReader != null) {
cpuReader.close();
}
if (pidReader != null) {
pidReader.close();
}
} catch (IOException exception) {
Log.e(TAG, "doSample: ", exception);
}
}
}
我們看到會(huì)查看"/proc/" + mPid + "/stat"這個(gè)文件 但是這個(gè)文件在高版本上可能會(huì)沒有權(quán)限查看
如果發(fā)生卡頓 就分析卡頓日志
setMonitor(new LooperMonitor(new LooperMonitor.BlockListener() {
@Override
public void onBlockEvent(long realTimeStart, long realTimeEnd,
long threadTimeStart, long threadTimeEnd) {
// Get recent thread-stack entries and cpu usage
ArrayList<String> threadStackEntries = stackSampler
.getThreadStackEntries(realTimeStart, realTimeEnd);
if (!threadStackEntries.isEmpty()) {
BlockInfo blockInfo = BlockInfo.newInstance()
.setMainThreadTimeCost(realTimeStart, realTimeEnd, threadTimeStart, threadTimeEnd)
.setCpuBusyFlag(cpuSampler.isCpuBusy(realTimeStart, realTimeEnd))
.setRecentCpuRate(cpuSampler.getCpuRateInfo())
.setThreadStackEntries(threadStackEntries)
.flushString();
LogWriter.save(blockInfo.toString());
if (mInterceptorChain.size() != 0) {
//遍歷所有攔截器 分別調(diào)用onBlock 這里會(huì)打印日志 彈出Notification 我們還會(huì)實(shí)現(xiàn)自定義卡頓手機(jī)操作
for (BlockInterceptor interceptor : mInterceptorChain) {
interceptor.onBlock(getContext().provideContext(), blockInfo);
}
}
}
}
}, getContext().provideBlockThreshold(), getContext().stopWhenDebugging()));
AndroidPerformanceMonitor使用總結(jié)
使用mLogging的方式 會(huì)有監(jiān)控盲區(qū)的問(wèn)題 所以AndroidPerformanceMonitor采用高頻采集的方式分析(每1s采集一次堆棧信息)
我們?cè)谑褂眠@個(gè)庫(kù)的過(guò)程中 還是遇到了一些問(wèn)題 需要我們自己去修復(fù)一下
- Notification在8.0以上 必須要channel id
- 在高版本中 /cpu/pid/stat 文件已經(jīng)沒有權(quán)限讀取了
ANR分析
ANR發(fā)生的情況比較多 有幾下幾種
- 按鍵事件5s內(nèi)未執(zhí)行完成
KEY_DISPATCHING_TIMEOUT_MS - 前臺(tái)廣播10s 后臺(tái)廣播20s未完成
- 前臺(tái)服務(wù)20s 后臺(tái)服務(wù)200s未完成
//AMS
static final int BROADCAST_FG_TIMEOUT = 10*1000;
static final int BROADCAST_BG_TIMEOUT = 60*1000;
//ATMS
KEY_DISPATCHING_TIMEOUT_MS
WatchDog源碼分析
當(dāng)ANR發(fā)生時(shí) 系統(tǒng)收到異常終止信息 寫入進(jìn)程ANR信息 包括當(dāng)時(shí)進(jìn)程的堆棧 CPU IO等情況 并且寫入/data/anr目錄下 我們可以通過(guò)FileObserver監(jiān)聽這個(gè)文件變化 查看是否發(fā)生ANR 但是在高版本中 這個(gè)文件需要ROOT權(quán)限才可以查看
所以我們可以使用WatchDog這個(gè)庫(kù)來(lái)幫助我們分析手機(jī)ANR
這個(gè)庫(kù)的原理也比較簡(jiǎn)單
- 獲取當(dāng)前線程的Handler 然后發(fā)送一個(gè)runnable runnable里面執(zhí)行的內(nèi)容就是將一個(gè)局部變量+1
- 等待5s后 查看局部變量是否+1 如果沒有加 那么就認(rèn)為發(fā)生了ANR
- 如果發(fā)生了ANR 就手機(jī)當(dāng)前堆棧信息 并輸出log 或者執(zhí)行用戶自定義操作
來(lái)看一下源碼
ANRWatchDog繼承自 Thread 所以我們來(lái)看一下run方法
@Override
public void run() {
//修改線程名
setName("|ANR-WatchDog|");
int lastTick;
int lastIgnored = -1;
while (!isInterrupted()) {
lastTick = _tick;
//往主線程post一個(gè)任務(wù)
_uiHandler.post(_ticker);
try {
//睡眠5s(默認(rèn))
Thread.sleep(_timeoutInterval);
}
catch (InterruptedException e) {
//處理中斷
_interruptionListener.onInterrupted(e);
return ;
}
// If the main thread has not handled _ticker, it is blocked. ANR.
//如果沒變 表示發(fā)生了ANR
if (_tick == lastTick) {
if (!_ignoreDebugger && Debug.isDebuggerConnected()) {
if (_tick != lastIgnored)
Log.w("ANRWatchdog", "An ANR was detected but ignored because the debugger is connected (you can prevent this with setIgnoreDebugger(true))");
lastIgnored = _tick;
continue ;
}
ANRError error;
if (_namePrefix != null)
error = ANRError.New(_namePrefix, _logThreadsWithoutStackTrace);
else
error = ANRError.NewMainOnly();//獲取主線程堆棧的堆棧信息
//拋出異常
_anrListener.onAppNotResponding(error);
return;
}
}
}
//默認(rèn)的ANR響應(yīng)處理 直接拋出異常 所以遇到ANR直接就會(huì)閃退了
private static final ANRListener DEFAULT_ANR_LISTENER = new ANRListener() {
@Override public void onAppNotResponding(ANRError error) {
throw error;
}
};
監(jiān)控盲區(qū)
先來(lái)解釋一下 什么是監(jiān)控盲區(qū) 舉個(gè)??
假如我們認(rèn)為卡頓的閾值是2s 那么A方法中會(huì)調(diào)用B C方法 B方法耗時(shí)1.5s C方法耗時(shí)0.5s 這時(shí)候卡頓發(fā)生了 我們收集信息 當(dāng)前任務(wù)堆棧是C方法 而不是實(shí)際的B方法 也就是監(jiān)控盲區(qū)
監(jiān)控盲區(qū)線下方案
線下時(shí) 我們可以直接用TraceView 直觀明了 可以直接看到每個(gè)方法的耗時(shí) 可以很快的定位到耗時(shí)
監(jiān)控盲區(qū)線上方案
上面我們有講過(guò)AndroidPerformanceMonitor 這個(gè)庫(kù)使用mLogging來(lái)做監(jiān)控 但是只能知道系統(tǒng)當(dāng)前任務(wù)棧 并不知道Message是被誰(shuí)拋出
所以 我們可以會(huì)使用統(tǒng)一Handler 這樣我們就可以收集sendMessageAtTime 和 dispatchMessages方法
看一下代碼
package com.optimize.performance.handler;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;
import android.util.Log;
import com.optimize.performance.utils.LogUtils;
import org.json.JSONObject;
public class SuperHandler extends Handler {
private long mStartTime = System.currentTimeMillis();
public SuperHandler() {
super(Looper.myLooper(), null);
}
public SuperHandler(Callback callback) {
super(Looper.myLooper(), callback);
}
public SuperHandler(Looper looper, Callback callback) {
super(looper, callback);
}
public SuperHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@Override
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
boolean send = super.sendMessageAtTime(msg, uptimeMillis);
if (send) {
//收集message堆棧信息
GetDetailHandlerHelper.getMsgDetail().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 (GetDetailHandlerHelper.getMsgDetail().containsKey(msg)
&& Looper.myLooper() == Looper.getMainLooper()) {
JSONObject jsonObject = new JSONObject();
try {
//收集耗時(shí)
jsonObject.put("Msg_Cost", System.currentTimeMillis() - mStartTime);
//收集堆棧
jsonObject.put("MsgTrace", msg.getTarget() + " " + GetDetailHandlerHelper.getMsgDetail().get(msg));
//這里可以做自定義操作
LogUtils.i("MsgDetail " + jsonObject.toString());
GetDetailHandlerHelper.getMsgDetail().remove(msg);
} catch (Exception e) {
}
}
}
}
我們還會(huì)使用一個(gè)輔助類來(lái)存放msg對(duì)應(yīng)堆棧信息
public class GetDetailHandlerHelper {
private static ConcurrentHashMap<Message, String> sMsgDetail = new ConcurrentHashMap<>();
public static ConcurrentHashMap<Message, String> getMsgDetail() {
return sMsgDetail;
}
}
這樣我們就可以收集msg耗時(shí)和拋出msg的堆棧信息
關(guān)于全局替換Handler 我們可以使用AOP的方式來(lái)實(shí)現(xiàn) 可以使用滴滴出行的開源庫(kù)DroidAssist
可以通過(guò)替換的方式 將所有Handler替換成我們的SuperHandler
總結(jié)
卡頓問(wèn)題分析 牽扯的知識(shí)點(diǎn)會(huì)比較多 我們可能會(huì)學(xué)習(xí)比較吃力 但是堅(jiān)持下去 收獲還是會(huì)很大
在分析卡頓的過(guò)程中
我們需要線下和線上同時(shí)重點(diǎn)關(guān)注 線下使用ARTHook,第三方庫(kù)以及TraceView 盡量在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將卡頓問(wèn)題暴露出來(lái) 線上使用SuperHandler和ANRWatchDog來(lái)收集卡頓和ANR信息
我們還可以通過(guò)之前講過(guò)的啟動(dòng)優(yōu)化 布局優(yōu)化的知識(shí)點(diǎn)來(lái)優(yōu)化卡頓問(wèn)題 可以將一些耗時(shí)操作延時(shí)或者異步執(zhí)行 使用異步Inflate X2C 預(yù)加載數(shù)據(jù)減少IO等待等方法 來(lái)優(yōu)化卡頓問(wèn)題
但是要優(yōu)雅的優(yōu)化代碼
