Android应用篇 - block 如何分析

今天来聊聊卡顿的问题，除了内存泄漏，页面的流畅度也非常重要。我目前使用的最流畅的 app 就是 Telegram 了。那么在 Android 中如何检测卡顿呢？

卡顿的原因
BlockCannary
StrictMode

1. 卡顿的原因

我总结了以下几点：

在主线程处理耗时任务，比如处理 IO，操作数据库，数据计算等。
在主线程进行网络请求，当然在 Android 4.0 后，在主线程进行网络请求会抛出异常。
解析 xml 布局或者 new 的视图层级过多。
调用系统硬件，比如相机。
加载图片没有处理好。
启动的线程过多，cpu 占用率过高。

那么如何来查找卡顿呢？有两种方式：

1. 使用工具 BlockCannary，带有图形界面，可以设置卡顿的阀值。

2. 使用 Android 自带的工具类 StrictMode。

2. BlockCannary

2.1 简介

BlockCanary 是国内开发者 MarkZhai 开发的一套性能监控组件，它对主线程操作进行了完全透明的监控，并能输出有效的信息，帮助开发分析、定位到问题所在，迅速优化应用。

其特点有：

非侵入式，简单的两行就打开监控，不需要到处打点，破坏代码优雅性。
精准，输出的信息可以帮助定位到问题所在 (精确到行)，不需要像 Logcat 一样，慢慢去找。
目前包括了核心监控输出文件，以及 UI 显示卡顿信息功能。

使用文档：https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitor/blob/master/README_CN.md

2.2 原理

Android 中主线程 ActivityThread 创建一个Looper (Looper.prepare)，而 Looper 又会关联一个 MessageQueue，主线程 Looper会在应用的生命周期内不断轮询 (Looper.loop)，从 MessageQueue 取出 Message 更新 UI。

public static void loop() {
    ...
    for (;;) {
        ...
        // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
        Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg);
        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }
        ...
    }
}

msg.target 其实就是 Handler，看一下 dispatchMessage() 的逻辑：

/**
 * Handle system messages here.
 */ 
public void dispatchMessage(Message msg) { 
    if (msg.callback != null) { 
        handleCallback(msg); 
    } else { 
        if (mCallback != null) { 
            if (mCallback.handleMessage(msg)) { 
                return; 
            } 
        } 
        handleMessage(msg); 
    } 
}

如果消息是通过 Handler.post(runnable) 方式投递到 MQ 中的，那么就回调 runnable#run 方法；
如果消息是通过 Handler.sendMessage() 的方式投递到 MQ 中，那么回调 handleMessage 方法；

不管是哪种回调方式，回调一定发生在 UI 线程。因此如果应用发生卡顿，一定是在 dispatchMessage() 中执行了耗时操作。我们通过给主线程的 Looper 设置一个 Printer，打点统计 dispatchMessage() 方法执行的时间，如果超出阀值，表示发生卡顿，则dump 出各种信息，提供开发者分析性能瓶颈。

3. StrictMode

3.1 简介

StrictMode 严格模式，主要用来检测程序中违例情况的开发者工具。最常用的场景就是检测主线程中本地磁盘、网络读写等耗时的操作以及 Activity 泄露等，但该模式不建议在 Release 版本开启，此外该模式无法监控 JNI 中的磁盘 IO 和网络请求且其违例情况仅供参考，需结合实际开发需求予以解决。

主要采用 ThreadPolicy (线程策略) 和 VmPolicy (Vm 策略）进行检测，各策略检测内容如下：

ThreadPolicy

线程策略检测的内容有：

自定义的耗时调用使用 detectCustomSlowCalls() 开启。
磁盘读取操作使用 detectDiskReads() 开启。
磁盘写入操作使用 detectDiskWrites() 开启。
网络操作使用 detectNetwork() 开启。

VmPolicy

虚拟机策略检测的内容有：

Activity 泄露使用 detectActivityLeaks() 开启。
未关闭的 closable 对象泄露使用 detectLeakedClosableObjects() 开启。
泄露的 sqlite 对象使用 detectLeakedSqlLiteObjects() 开启。
检测实例数量使用 setClassInstanceLimit() 开启。

3.2 使用

public class DebugUtil {  

    public static void startStrictModeVmPolicy(){  
        StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode.VmPolicy.Builder()  
        .detectActivityLeaks()/*检测Activity内存泄露*/  
        .detectLeakedClosableObjects()/*检测未关闭的Closable对象*/  
        .detectLeakedSqlLiteObjects() /*检测Sqlite对象是否关闭*/     
        /*也可以采用detectAll()来检测所有想检测的东西*/  
        .penaltyLog().build());  
    }  

    public static void startStrictModeThreadPolicy(){  
        StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder()  
        .detectDiskReads()/*磁盘读取操作检测*/  
        .detectDiskWrites()/*检测磁盘写入操作*/  
        .detectNetwork() /*检测网络操作*/     
        /*也可以采用detectAll()来检测所有想检测的东西*/  
        .penaltyLog().build());  
    }  
}

查看日志输出：

D/StrictMode( 9730): StrictMode policy violation; ~duration=20 ms: android.os.StrictMode$StrictModeDiskReadViolation: policy=31 violation=2  
            D/StrictMode( 9730):    at android.os.StrictMode$AndroidBlockGuardPolicy.onReadFromDisk(StrictMode.java:1176)  
            D/StrictMode( 9730):    at libcore.io.BlockGuardOs.open(BlockGuardOs.java:106)  
            D/StrictMode( 9730):    at libcore.io.IoBridge.open(IoBridge.java:390)  
            D/StrictMode( 9730):    at java.io.FileOutputStream.<init>(FileOutputStream.java:88)  
            D/StrictMode( 9730):    at com.example.strictmodedemo.MainActivity.writeToExternalStorage(MainActivity.java:56)  
            D/StrictMode( 9730):    at com.example.strictmodedemo.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:30)  
            D/StrictMode( 9730):    at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:4543)

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