Android性能优化之工具介绍

1、概述

在Android应用开发过程中，该如何发现性能问题呢？除了用户在使用APP的过程中发现卡顿，有什么方法可以监控卡顿吗？本篇文章主要介绍一些Android为我们已经提供的工具，如何去使用这些工具，通过这些工具帮助我们分析卡顿原因，最终解决卡顿等问题。

2、工具介绍

Android为我们提供了很多非常优秀的工具来帮我们检查应用性能问题，例如查看layout层次的Hierarchy View、检查过度绘制或渲染的工具 Profile GPU Rendering和静态代码检查工具Lint、Android Studio 自带的 TraceView及Systrace 等。

2.1 Profile GPU Rendering的使用

什么是Profile GPU Rendering？

它是一个图形监测工具，能反应界面是否过度绘制；

打开Profile GPU Rendering，低版本的系统会绘制滚动的柱状图来显示绘制每一帧所消耗的时间，高版本的系统只会显示UI的绘制复杂度。

如何打开Profile GPU Rendering？

手机/模拟器-->开发者选项-->GPU 呈现模式(Profile GPU Rendering)，具体如下图：

从上图可以看到一条横着的绿线和很多条形柱，每一条柱状图都由 4 种颜色组成：红、黄、蓝、紫，这些线对应每一帧在不同阶段的实际耗时。

绿色横线

绿线代表16ms,要确保一秒内打到60fps,你需要确保这些帧的每一条线都在绿色的16ms标记线之下.任何时候你看到一个竖线超过了绿色的标记现,你就会看到你的动画有卡顿现象产生。

蓝色

蓝色代表测量绘制的时间，也可以理解为执行每一个 View的 onDraw 方法执行的时间，如果蓝色的线很高时，有可能是因为需要重新绘制，或者自定义视图的onDraw函数处理事情太多。

红色

红色代表执行的时间，这部分是 Android 进行 2D 渲染 Display List 的时间。为了绘制到屏幕上，Android 需要使用 OpenGl ES 的 API 接口来绘制 Display List，这些 API 有效地将数据发送到 GPU，最终在屏幕上显示出来。当红色的线非常高时，可能是由重新提交了视图而导致的，例如改变View的大小、位置、颜色等。

橙色

橙色部分表示处理时间，或者是 CPU 告诉 GPU 渲染一帧的地方，这是一个阻塞调用，因为 CPU 会一直等待 GPU 发出接到命令的回复，如果柱状图很高，就意味着 GPU 太繁忙了。

紫色

紫色段表示将资源转移到渲染线程的时间，只有 Android 4.0 及以上版本才会提供。

任何时候柱状图超过绿线（警戒线，对应时长 16ms），就有可能丢失一帧的内容，虽然对于大部分应用来说，丢失几帧确实感觉不出卡顿，但保持 UI 流畅的关键就在于让这些垂直的柱状条尽可能地保持在绿线下面，通常我们只需要关注蓝色、红色和绿线就好。

除了如上方式可以通过柱状图来查看View是否过度绘制，其实Android系统还为我们提供另一种方式来查看View是否过度绘制，具体步骤如下：

手机/模拟器-->开发者选项-->调试GPU过度绘制，

它一共分为四个等级，蓝色，淡绿，淡红，深红代表了4种不同程度的Overdraw情况，我们要尽量减少淡红，深红的模块。

总结

GPU Profile Render 工具能够很好地帮助你找到渲染相关的问题，但是要修复这些问题就不是那么简单了。需要结合另一个耗时工具和代码来具体分析，找到性能的瓶颈，并进行优化。在 GPU Profile Render 发现有问题的页面后，可以通过另外一个工具 Hierarchy Viewer 来查看页面的布局层次和每个 View 所花的时间。

2.2 Hierarchy View的使用

Hierarchy Viewer 是 Android SDK 自带的一款可视化调试工具，用来检查 Layout 嵌套及绘制时间，以可视化的布局角度直观获取 Layout 布局设计和各种属性信息，开发者在调试和布局 UI 界面时可以很方便地使用，提高用户的开发效率。

比较遗憾的是，在高版本的Android studio，已经去掉了Hierarchy Viewer ，取而代之的是Layout Inspector，Layout Inspector只能查看到布局层次，没法看到View的绘制时间（meausre、layout、draw的时间）。

打开Hierarchy Viewer步骤：

选择Tools->Android->Android Device Monitor 菜单，直接打开 Hierarchy View（Android studio 2.0左右才有）

打开Layout Inspector步骤：

选择Tools->Layout Inspector （Android studio3.0）

下面分别给两个图来展示对应的界面，给予一个直观的理解。

2.3 Systrace的使用

Systrace 是 Android 4.1 及以上版本提供的性能数据采样和分析工具。它可以帮助开发者收集 Android 关键子系统（如 surfaceflinger、WindowManagerService 等 Framework 部分关键模块、服务，View 系统等）的运行信息，从而帮助开发者更直观地分析系统瓶颈，改进性能。

由于 Systrace 是以系统的角度返回一些信息，并不能定位到具体耗时的方法，要进一步获取 CPU 满负荷运行的原因，就需要使用前面介绍过的工具 Traceview。具体详情可以参考性能优化工具（二）-Systrace

2.4 TraceView的使用

TraceView 是 Android SDK 自带的工具，用来分析函数调用过程，可以对 Android 的应用程序以及 Framework 层的代码进行性能分析。它是一个图形化的工具，最终会产生一个图表，用于对性能分析进行说明，可以分析到应用具体每一个方法的执行时间，使用可以非常直观简单，分析性能问题很方便。

具体详情可以参考性能优化工具（三）-TraceView