Android开发性能优化总结(一)

开发安卓app首先要讲究良好的用户体验,如果一款软件卡顿现象严重,不流畅,经常崩溃,那么将给用户带来极不良好的体验,从而损失用户。
在实际开发和学习中,我总结了一下关于安卓性能的优化,供大家参考交流。

app的性能问题体现在很多方面,比如第一次启动速度慢,或者进入某一界面速度慢;动画执行过程不流畅,或者动画执行卡顿时间长;界面滑动过程中卡顿,不流畅;应用程序自定义的某特定界面执行速度慢;响应某一用户事件时长时间无响应(ANR);操作数据库时,执行大量数据的增删改查操作,执行速度慢;文件读写频繁,缓存文件过大导致卡顿;应用长时间运行后,随机出现卡顿现象。

以上的问题的原因可能不只一个,有些情况可能并不是应用本身的问题,也有可能是系统其他层次有问题,只不过体现在应用层。所以开发人员在处理性能问题时,需要做的第一件事情就是判断是否是应用自身引起的性能问题,然后再对症下药;但有时候应用本身逻辑正常,但由于系统的硬件配置不足引起了异常,此时就要根据产品或项目需求,采取一些更加精准的方式优化性能,以弥补硬件配置的不足。

以下从几个不同的角度总结一下应用程序性能优化的一些方法。

一、编程思想

应用层的性能优化通常可以从以下几个方面考虑:

  1. 了解编程语言的编译原理,使用高效编码方式从语法上提高程序性能;
  2. 采用合理的数据结构和算法提高程序性能,这往往是决定程序性能的关键;
  3. 重视界面布局优化;
  4. 采用多线程、缓存数据、延迟加载、提前加载等手段,解决严重的性能瓶颈;
  5. 合理配置虚拟机堆内存使用上限和使用率,减少垃圾回收频率;
  6. 合理使用native代码;
  7. 合理配置数据库缓存类型和优化SQL语句加快读取速度,使用事务加快写入速度;
  8. 使用工具分析性能问题,找出性能瓶颈;
    当然肯定还有很多其他的性能优化方法,此处仅列出一些经常会用到的方法。

二、编程技巧
安卓官网上有一些关于应用程序性能提升的技巧,在此简单列举并加上了一些我自己在实际开发中的经验,详细内容可以从官网文档获取。
需要说明的是,文章列出的优化技巧主要是一些微小的性能提升,决定程序整体性能的仍然取决于程序的业务逻辑设计、代码的数据结构和算法。研发人员需要将这些优化技巧应用到平时的编码过程中,积少成多,也会对性能有很大的影响。
写出高效的代码需要遵循两条原则:
不执行不必要的操作;
不分配不必要的内存;
两条原则分别针对CPU和内存,完成必要操作的前提下尽可能的节省CPU和内存资源,自然执行效率要高。单纯这样说听起来很虚,毕竟没有一个统一的标准判断什么是必要和不必要的,需要结合具体情况具体分析了。
1. 避免创建不必要的对象
创建对象是有成本的。带有针对临时对象的线程级分配池的分代垃圾回收器可以降低分配成本,但分配内存的成本总是要高于不分配内存。创建太多的对象会造成性能低下,首先分配内存本身需要时间,其次虚拟机运行时堆内存使用量是有上限的,当使用量到达一定程度时会触发垃圾回收,垃圾回收会使得线程甚至是整个进程暂停运行。可想而知,如果有对象频繁的创建和销毁,或者内存使用率很高,就会造成应用程序严重卡顿。
2.合理使用static
如果您不需要访问某个对象的字段,则将相应方法设为静态。调用速度会提高大约 15%-20%。
主要有三点需要掌握:
如果一个方法不需要操作运行时的动态变量和方法,那么可以将方法设置为static的。
常量字段要声明为“static final”,因为这样常量会被存放在dex文件的静态字段初始化器中被直接访问,否则在运行时需要通过编译时自动生成的一些函数来初始化。此规则只对基本类型和String类型有效。
不要将视图控件声明为static,因为View对象会引用Activity对象,当Activity退出时其对象本身无法被销毁,会造成内存溢出。
3. 避免内部的Getters/Setters
面向对象设计中,字段访问使用Getters/Setters通常是一个好的原则,但是在Android开发中限于硬件条件,除非字段需要被公开访问,否则如果只是有限范围内的内部访问(例如包内访问)则不建议使用Getters/Setters。在开启JIT时,直接访问的速度比间接访问要快7倍。
4. 使用增强for循环
优先使用增强for循环通常情况下会获得更高的效率;除了一种情况,即对ArrayList进行遍历时,使用普通的for循环效率要更高。
5. 对于私有内部类,考虑使用包访问权限,而非私有访问权限
私有内部类的方法访问外部类的私有成员变量和方法,在语法上是正确的,但是虚拟机在运行时并不是直接访问的,而是在编译时会在外部类中自动生成一些包级别的静态方法,执行时内部类会调用这些静态方法来访问外部类的私有成员。这样的话就多了一层方法调用,性能有所损耗。
一种解决这个问题的方法就是将外部类的私有成员改为包级别的,这样内部类就可以直接访问,当然前提是设计上可接受。
6.避免使用浮点类型
在Android设备中浮点型大概比整型数据处理速度慢两倍,所以如果整型可以解决的问题就不要用浮点型。
另外,一些处理器有硬件乘法但是没有除法,这种情况下除法和取模运算是用软件实现的。为了提高效率,在写运算式时可以考虑将一些除法操作直接改写为乘法实现,例如将“x / 2”改写为“x * 0.5”。

7.采用<merge>优化布局层数。 采用<include>来共享布局。
8.延时加载View. 采用ViewStub 避免一些不经常的视图长期被引用,占用内存.
9.移除Activity默认背景,提升activity加载速度。
如果确信在Activity中使用不透明的背景,那么可以移除Activity的默认背景。
在代码中:getWindow().setBackgroundDrawable(null);
也可以在styles样式文件中设置并在Manifest文件中配置

 <style name="MyStyle" parent="AppTheme">
        <item name="android:windowNoTitle">true</item>
        <item name="android:windowBackground">@null</item>  
 </style>

10.cursor 的使用
要注意管理好cursor,不要每次打开关闭cursor.因为打开关闭Cursor非常耗时。
不再使用的cursor要记得关闭(一般在finally语句块执行)。
有一种情况下,我们不能直接将Cursor关闭掉,这就是在CursorAdapter中应用的情况,但是注意,CursorAdapter在Acivity结束时并没有自动的将Cursor关闭掉,因此,你需要在onDestroy函数中,手动关闭。

protected void onDestroy() { 
      if (mAdapter != null && mAdapter.getCurosr() != null) { 
	      mAdapter.getCursor().close(); 
      } 
      super.onDestroy(); 
	}

11.广播BroadCast动态注册时,记得要在调用者生命周期结束时unregisterReceiver,防止内存泄漏。
12.针对ListView的性能优化
item尽可能的减少使用的控件和布局的层次;背景色与cacheColorHint设置相同颜色;ListView中item的布局至关重要,必须尽可能的减少使用的控件,布局。RelativeLayout是绝对的利器,通过它可以减少布局的层次。同时要尽可能的复用控件,这样可以减少ListView的内存使用,减少滑动时GC次数。ListView的背景色与cacheColorHint设置相同颜色,可以提高滑动时的渲染性能。ListView中getView是性能是关键,这里要尽可能的优化。getView方法中要重用view;getView方法中不能做复杂的逻辑计算,特别是数据库操作,否则会严重影响滑动时的性能;ListView数据项较多时考虑分页加载。
13.注意使用线程的同步机制(synchronized),防止多个线程同时访问一个对象时发生异常。
14.合理使用StringBuffer,StringBuilder,String
在简单的字符串拼接中,String的效率是最高的,例如String s = “hello” + “world”;
但大家这里要注意的是,如果你的字符串是来自另外的String对象的话,速度就没那么快了,例如:
    String str2 = “This is”;
    String str3 = “ a ”;
    String str4 = “ test”;
    String str1 = str2 +str3 + str4;
这里就要求使用StringBuilder了
在单线程中,StringBuilder的性能要比StringBuffer高。多线程为了线程安全需要采用StringBuffer,因为它是同步的。常规下一般用StringBuilder。
15. 尽量使用局部变量
调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在栈(Stack)中,速度较快。其他变量,如静态变量、实例变量等,都在堆(Heap)中创建,速度较慢。另外,依赖于具体的编译器/JVM,局部变量还可能得到进一步优化。
16.I/O流操作记得及时关闭流对象。
17.使用IntentService代替Service
IntentService和Service都是一个服务,区别在于IntentService使用队列的方式将请求的Intent加入队列,然后开启一个worker thread(线程)来处理队列中的Intent(在onHandleIntent方法中),对于异步的startService请求,IntentService会处理完成一个之后再处理第二个,每一个请求都会在一个单独的worker thread中处理,不会阻塞应用程序的主线程,如果有耗时的操作与其在Service里面开启新线程还不如使用IntentService来处理耗时操作。
18.使用Application Context代替Activity中的Context
不要让生命周期长的对象引用activity context,即保证引用activity的对象要与activity本身生命周期是一样的
对于生命周期长的对象,可以使用Application Context
不要把Context对象设置为静态。
19.集合中的对象要及时清理
 我们通常把一些对象的引用加入到了集合中,当我们不需要该对象时,并没有把它的引用从集合中清理掉,这样这个集合就会越来越大。如果这个集合是static的话,那情况就更严重了。
20.Bitmap的使用
较大的Bitmap注意压缩后再使用,加载高清大图可以考虑BitmapRegionDecoder的使用,
不再使用的Bitmap注意及时recycle().
21.巧妙的运用软引用(SoftRefrence)
 有些时候,我们使用Bitmap后没有保留对它的引用,因此就无法调用Recycle函数。这时候巧妙的运用软引用,可以使Bitmap在内存快不足时得到有效的释放。有关Java引用机制的介绍可以看我的另一篇博客:Java对象的四种引用类型
22.尽量不要使用整张的大图作为资源文件,尽量使用9path图片
应用图标优先放在mipmap目录下(AndroidStudio环境),其他资源图,.9图应该放在drawable-xxxx下,需要复制到手机sd卡上使用的图片应放在assets目录;使用webp图片代替png可大幅缩小图片大小。
23.了解并使用库函数
Java标准库和Android Framework中包含了大量高效且健壮的库函数,很多函数还采用了native实现,通常情况下比我们用Java实现同样功能的代码的效率要高很多。所以善于使用系统库函数可以节省开发时间,并且也不容易出错。
24.关于WebView
在Activity或者Fragment销毁时记得把WebView也销毁

@Override
    protected void onDestroy() {
        if (webView!= null) {
            webView.destroy();
            webView= null;
        }
        super.onDestroy();
    }

25.合理使用JNI
使用 Android NDK 利用Native代码开发应用不一定比使用 Java 语言编程更高效。首先,Java-Native转换存在一定的成本,并且 JIT 无法在这些范围外进行优化。如果您要分配原生资源(原生堆上的内存、文件描述符或任何其他元素),那么安排对这些资源进行及时回收就可能会困难得多。您还需要针对要在其中运行的每个架构编译代码。您可能还需要为不同的CPU架构编译多个版本的so库。
原生代码主要适用于您想要将现有原生代码库移植到 Android 的情况,而不适用于对 Android 应用中使用 Java 语言编写的部分进行“加速”。
26.善用异常捕获机制
Java提供了try-catch语法块来捕捉代码Exception,在日常开发中,很多情况我们并不能完全考虑,随时都有可能有异常产生,一份健壮的代码应该包含异常处理机制,合理使用try-catch能避免很多应用闪退的问题,也能帮助开发者快速定位问题所在。
27.耗电量优化
app耗电主要体现在:
1.频繁创建对象,执行耗时的操作或者复杂的计算操作
2.应用主动唤醒屏幕,或者控制屏幕常亮,主动提高屏幕亮度
3.后台定时任务,Service长时间运行
开发者可以针对这三点考虑如何优化这些操作来达到省电的效果。

三、使用工具分析应用程序性能
(这部分内容较多,详情请看《Android开发性能优化总结(二)》

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