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都9102年了Android-冷启动优化除了老三样还有哪些新招

性能优化一直都是一个 Android 开发者逃不过的话题,启动优化则更是重中之重。

启动速度可以直接影响一个 App 的留存率和转化率,没有人会希望自己点击之后还要等一会才打开。

但是当我一番调研后发现,网上大部分启动优化相关的文章,套路都差不多,我称之为老三样。

什么是老三样?

1. 将启动页主题背景设置成闪屏页图片

这么做的目的主要是为了消除启动时的黑白屏,给用户一种秒响应的感觉,但是并不会真正减少用户启动时间,仅属于视觉优化。

2. 主页面布局优化

1)通过减少冗余或者嵌套布局来降低视图层次结构

2)用 ViewStub 替代在启动过程中不需要显示的 UI 控件

3. Application 和 主 Activity 的 onCreate 中异步初始化某些代码

因为在主线程上进行资源初始化会降低启动速度,所以可以将不必要的资源初始化延迟,达到优化的效果。但是这里要注意懒加载集中化的问题,别用户启动时间快了,但是无法在界面上操作就尴尬了。

老三样并不说是不管用或者过时了,只是这三种优化方式都是非常基础的方式,当你的启动优化遇到了瓶颈,是不能够再通过这三种方式突破的。

而且只会基础的优化方式,并不会在履历中展现出优势。

所以今天说说在老三样的基础优化之上还有哪些可行的方案。

进阶方案一:通过 systrace 查找耗时代码

具体步骤

1)清空手机后台

2)在命令行执行

python $ANDROID_HOME/platform-tools/systrace/systrace.py gfx view wm am pm ss dalvik app sched -b 90960 -a 你的包名 -o test.log.html

这一步需要你系统环境配置了 ANDROID_HOME 环境变量。

3)运行你的App,正常操作到你想测性能的地方,然后再命令行窗口中按 Enter 键停止收集

4)用 chrome(只支持此浏览器)打开生成的 test.log.html 结果文件,打开效果如下图:

目前需要关心的地方就是我们的应用进程相关的,也就是红框圈起来的地方。

图中的 F 代表绘制帧,黄色/红色表示该帧绘制超时,绿色代表绘制正常,也就是在16.6ms内绘制完一帧。

放大可以看到在启动过程中,控件渲染耗时情况

所以可以很容易发现哪些启动过程中没有用到的 UI 控件也被渲染了,这时就可以用 ViewStub 去替代。

但是现在可以看到的都是系统调用的耗时情况,因为谷歌预先在代码里关键的地方加上了监控,如果想要看到自己方法的耗时,

那需要手动在方法入口加上 Trace.beginSection(“TAG”)

在方法结束的地方加上 Trace.endSection()

这样就可以在生成的结果中看到我们自定义的 tag。

如果很多地方你都想加上监控,手动加是肯定不合适的,这里推荐函数插桩方式自动加上监控代码,参考 systrace+函数插桩

这种方式不仅可以帮助监控启动过程中性能问题,再做卡顿优化的时候也可以用这种方式。

定位到了耗时方法,再做一些针对性的优化就相对容易了。

进阶方案二:通过 redex 重排列 class 文件

redex 是 Facebook 开源的一款字节码优化工具,目前只支持 mac 和 linux。

我们用的是里面的 interdex 功能来重排列我们 dex 中的 class 文件,那么为什么重排列 class 文件可以优化启动速度?

简单的说,通过文件重排列的目的,就是将启动阶段需要用到的文件在 APK 文件中排布在一起,尽可能的利用 Linux 文件系统的 pagecache 机制,用最少的磁盘 IO 次数,读取尽可能多的启动阶段需要的文件,减少 IO 开销,从而达到提升启动性能的目的。

所以我们着手要做的就三件事:

1)安装配置 redex

2)获得启动过程中 class 文件的加载顺序

3)根据这个顺序重排列 dex 中的 class 文件

具体步骤

1)下载 redex,配置环境(Mac OS)

git clone https://github.com/facebook/redex.git
xcode-select --install
brew install autoconf automake libtool python3
brew install boost jsoncpp

2)编译安装 redex

cd redex
autoreconf -ivf && ./configure && make
sudo make install

编译时间较久,不想干等着,可以加上 say 指令,编译完成后语音通知

autoreconf -ivf && ./configure && make && say '编译完成'

3)配置优化项

因为 redex 默认不开启 interdex,所以我们要在配置文件中加上相应的配置,在 redex 文档中有说明

所以我们打开配置文件

cd redex/config/
vi default.config

按照下图配置

4)获得启动 class 加载顺序列表

这里按照 redex 提供的工具获取,但是需要手机有 root 权限

首先清空后台进程,然后打开你的应用

获取你的应用的 pid

adb shell ps | grep 你的应用包名

收集堆内存,需要 root 权限

adb root
adb shell am dumpheap YOUR_PID /data/local/tmp/SOMEDUMP.hprof

把堆内存文件拉取到电脑的某个位置

adb pull /data/local/tmp/SOMEDUMP.hprof YOUR_DIR_HERE/

通过 python 脚本解析堆内存,生成类加载顺序列表

python redex/tools/hprof/dump_classes_from_hprof.py --hprof YOUR_DIR_HERE/SOMEDUMP.hprof > list_of_classes.txt

Ps: 这个脚本支持 Python 2,执行过程中如果遇到某个库没安装之类的,直接通过 pip install 缺失的库 就可以。

5)通过 redex 处理

ANDROID_SDK=你的Android sdk路径 redex input.apk -o output.apk

6)重新签名

这时候生成的 output.apk 是不能直接安装的,需要重新签名,我测试用的是 debug 包,所以重新签了debug 的签名

jarsigner -keystore ~/.android/debug.keystore -storepass android -keypass android output.apk androiddebugkey

到这就可以重新安装测试了,按照 facebook 的说法和一些大厂的实践,启动速度大概可以提高 10%~20%,在低端机型上效果应该更明显。

关于 redex 的使用和相关配置文档,都可以在 redex/docs/ 目录下查看。

其他相关

启动耗时测量

为了正确诊断冷启动的性能,需要冷启动的时间指标,下面有两种简单的方式:

adb命令 : adb shell am start -S -W 包名/启动类的全名

例如:

adb shell am start -S -W com.android.helloword/com.android.helloword.MainActivity

ThisTime : 最后一个 Activity 的启动耗时

TotalTime : 启动一连串的 Activity 总耗时

WaitTime : 应用进程的创建过程 + TotalTime

这里我们关注 TotalTime 就可以。

谷歌在 Android4.4(API 19)上也提供了测量方法,在 logcat 中过滤 Displayed 字段,

输出的值表示在启动过程和完成在屏幕上绘制相应 Activity 之间经过的时间,其实和上面的方式得到的结果是一样的。

关于 Android App 的冷启动过程和一些概念可以参考谷歌官方文档 「App startup time 」https://developer.android.com…

由于一些原因,还有一些优化方法没有实践,有兴趣的可以自行了解:

1)启动过程中的 GC 优化,尽量减少 GC 次数,避免大量或者频繁创建对象,如必须,可尝试放到 Native 实现

2)线程优化,尽可能减少 cpu 调度,具体就是控制线程数量和调度

3)在类加载的过程中通过 Hook 去掉类验证的过程,可以在 systrace 生成的文件中看到 verifyClass 过程,因为需要校验方法的每一个指令,所以是一个比较耗时的操作。

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最后

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