Android性能优化-App启动优化

   <p>通常用户期望app响应和加载速度越快越好。一个启动速度慢的app很可能会给用户留下不好的印象，除了导致用户在应用市场上的打分低之外，很有可能导致致用户直接卸载。</p>    <p>这篇文章提供了优化app启动时间的方法。先解释了app进程启动的内部流程。然后讨论如何优化启动的性能。最后列出几个常见的启动问题和解决方案。</p>    <h2>一 启动内幕</h2>    <p>App启动可能发生在以下三种状态 之一，每一种都会影响到展现给用户的时间：冷启动、热启动和温启动（翻译的有点怪，介于冷和热之间吧）。</p>    <p>冷启动下，app所做的事情不较多，其它两种情况，系统只需要将app从后台切到前台。建议你在冷启动的基础上做优化，这样也会提升热启动和温启动的性能。</p>    <p>为了更好地优化app的启动，了解系统和app层做了什么以及如何相互影响很有必要。</p>    <h3>1.1 冷启动</h3>    <p>冷启动指：在app启动之前，系统的进程还没有，直到app启动创建app的进程。冷启动会发生在device重启或者app被杀死的情况下。这种启动在优化启动时间上，有更大的挑战，因为相比其它两种启动方式，系统和app有更多的工作需要处理。</p>    <p>冷启动之前，系统会执行以下三个task：</p>    <p>1、加载并启动app</p>    <p>2、在app启动后，立即展示空白的window</p>    <p>3、创建app进程</p>    <p>一旦系统创建了app进程，那么app进程就会执行以下步骤</p>    <p>1、创建app对象</p>    <p>2、启动main thread</p>    <p>3、创建MainActivity</p>    <p>4、Inflate view</p>    <p>5、布置屏幕</p>    <p>6、进行首次绘制</p>    <p>一旦app进程完成了第一次绘制，系统进程就会用main activity替换已经展示的background window。之后用户才可以使用app。</p>    <p>下图展示了系统和app进程互相如何工作的，展示了app启动时期的几个重要部分，在创建app和main activity之间，我们可以提升性能问题</p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/ff93a5c030c7722693dd1d441189aa9f.png"></p>    <p>Application的创建</p>    <p>当应用启动的时候，空白的window在app第一次完成绘制之前都会存在。在那之后，系统进程才会替换启动窗口，允许用户开始和app交互。</p>    <p>如果你复写了 Application.oncreate() 方法，app启动的时候，会调用该方法。之后，app会孵化主线程（UI线程），并通过它来创建main activity。</p>    <p>从这之后，系统和app级别的进程将会按照 <a href="/misc/goto?guid=4959720742095688437" rel="nofollow,noindex">app lifecycle stages</a> 执行。</p>    <p>Activity的创建</p>    <p>在app进程创建了Activity之后，Activity将会执行以下操作</p>    <p>1、初始化值</p>    <p>2、调用构造函数</p>    <p>3、调用毁掉方法，比如Activity.onCreate()。</p>    <p>通常，onCreate方法会对加载时间有比较大的影响。因为它将执行繁重的工作：加载和填充view，并初始化Activity运行期间需要用的对象。</p>    <h3>1.2 热启动</h3>    <p>相对于冷启动，热启动会简单的多。如果app的所有Activities还存在内存中，那么系统需要做的就是将activity切换到前台。这样app会避免进行的对象初始化，布局填充和渲染。</p>    <p>但是，如果一些内存在触发内存回调方法的时候被回收了，比如onTrimMemory()，那么这些对象就需要重新创建。</p>    <p>热启动会和冷启动有相同的行为。系统也会展示一个空白的window，知道app完成Activity的渲染。</p>    <h3>1.3 温启动</h3>    <p>温启动做的工作介于冷热启动之间。这里列举几种可能被认为是温启动的状态：</p>    <p>1、用户离开了app，然后重新启动它。这时进程还在继续运行，但是Activity被回收了，app需要重新创建activity。</p>    <p>2、系统将你的app回收了，然后用户重新启动app。进程和Activity都需要重新启动，但它们可以从onCreate方法保存的bundle中恢复。</p>    <h2>二优化启动性能</h2>    <p>为了确定启动时间的性能问题，我们需要先确定app启动花费了多少时间。</p>    <h3>2.1 Time to initial display</h3>    <p>从4.4（API 19）开始，logcat会输出带有Displayed的log。该值代表从app启动进程到完成Activity第一次绘制的时间。该时间内完成了一下流程：</p>    <ul>     <li>启动进程</li>    </ul>    <ul>     <li>初始化对象</li>    </ul>    <ul>     <li>创建和初始化Activity</li>    </ul>    <ul>     <li>填充布局</li>    </ul>    <ul>     <li>第一次绘制app</li>    </ul>    <p>打出的log如下：</p>    <pre>  <code class="language-xml">ActivityManager: Displayed com.android.myexample/.StartupTiming: +3s534ms  </code></pre>    <p>如果你从命令行或者终端跟踪log的话，可以比较直接的定位到该log。如果在AndroidStudio中，别忘记关闭filter。</p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/eb02d971352341608af71fe0fa1a13fa.png"></p>    <p>Displayed值并没有捕获所有资源都被加载和展示的总时间。那些不在layout文件中或者创建app初始化所需要对象的时间不包含在内。因为这些资源是在一个内部进程中加载的，并且不会阻塞app的初始化展示。</p>    <h3>2.2 Time to full display</h3>    <p>你可以调用 <a href="/misc/goto?guid=4959720742185074856" rel="nofollow,noindex">reportFullyDrawn()</a> )方法去测量从应用启动到所有资源和view层级都被绘制出来的时间。这对于app执行懒加载的情况很有用。在懒加载中，app不会阻塞window的初始化绘制，但同步进行资源加载和view的更新会阻塞。</p>    <p>由于懒加载，app的初始化展示不会包含所有的资源。你可以考虑完全加载并展示所有资源和view的时候作为一个考量。比如，UI可能完全加载了，包括一些text的绘制，但是由于图片需要从网络获取，这时还没有展示。</p>    <p>为了处理这种情况，你可以手动地调用reportFullyDrawn方法让系统知道你的activity已经通过懒加载完成了。但你是用该方法的时候，logcat展示的时间就包含从应用被创建到reportFullyDrawn方法被调用的时间。</p>    <p>定位瓶颈</p>    <p>两种方式可以帮助你定位问题：AndroidStudio中的Method Tracer和内嵌tracing代码的方式。更多可以参考 <a href="/misc/goto?guid=4959720742298670411" rel="nofollow,noindex">documentation</a> .</p>    <p>如果无法使用Method Tracer Tool ，或者觉得trace的时机不够准确，那么你可以通过在app和Activity的onCreate方法中嵌入代码进行追踪，比如写下追踪代码。更多信息，可以参考 <a href="/misc/goto?guid=4959720742377277748" rel="nofollow,noindex">Trace</a> 、 <a href="/misc/goto?guid=4959720742461131900" rel="nofollow,noindex">Systrace</a></p>    <h2>三常见的问题</h2>    <h3>3.1 繁重的App初始化</h3>    <p>当你继承了Application对象，又在Application对象进行初始化的时候执行繁重的工作或者复杂的逻辑，那么就可能导致启动的性能问题。在启动的时候花一些时间去初始化一些子类可能完全没必要。</p>    <p>在app初始化的时候，其它的挑战包括垃圾回收事件，繁重的操作，比如I/O，都有可能会阻塞进程的初始化。对于Dalvik运行环境来说，垃圾回收是一个需要特别考虑的点，Art运行环境会并发的执行垃圾回收，以便最小化垃圾回收产生的影响。</p>    <p>3.1.1定位为题</p>    <p>使用method tracing或者内嵌代码来定位这个问题</p>    <p>Method tracing</p>    <p>Running the Method Tracer tool reveals that the callApplicationOnCreate() method eventually calls your com.example.customApplication.onCreate method. If the tool shows that these methods are taking a long time to finish executing, you should explore further to see what work is occurring there.</p>    <p>内嵌代码的方式</p>    <p>可以对以下代码进行追踪</p>    <p>1、App的onCreate方法</p>    <p>2、onCreate中初始化的所有全局单例对象</p>    <p>3、所有I/O，反序列化，或者可能导致性能问题的循环</p>    <p>3.1.2 解决方案</p>    <p>如果是由于不必要的初始化或者硬盘I/O操作导致的问题，解决方案就是懒初始化对象：只初始化立即需要的。而不是在一开始就创建全局的静态对象，可以将它们的初始化放在一个单例中，当app首次访问它们的时候再初始化对象。</p>    <h2>3.2繁重的Activity初始化</h2>    <p>Activity的创建有时会承担大量的复杂操作。通常这里存在可以优化的点。常见的问题有：</p>    <p>1、填充大量复杂的布局</p>    <p>2、硬盘操作或者网络操作阻塞了绘制</p>    <p>3、加载或者编码bitmap</p>    <p>4、栅栏化VectorDrawable对象</p>    <p>5、Activity中其它子系统的初始化</p>    <h3>3.2.1定位问题</h3>    <p>和定位App启动问题类似，也是通过method tracing或者嵌入代码来定位。</p>    <p>Method tracing</p>    <p>当执行Method Tracer tool的时候，你应该关注继承于Application的子类的构造函数和onCreate方法。</p>    <p>如果该工具表明代码中花了很长时间去执行，那么你就应该进一步查看这里的具体操作。</p>    <p>嵌入代码的方式</p>    <p>追踪的部分可能是以下代码块（和App初始化一样）</p>    <p>1、App的onCreate方法</p>    <p>2、启动时初始化的所有全局单例对象</p>    <p>3、所有I/O，反序列化，或者可能导致性能问题的循环</p>    <h3>3.2.2 解决方案</h3>    <p>上面可能有很多潜在的问题，这列举两种通用的问题和解决方案：</p>    <ul>     <li> <p>view的层级越庞大，app就会花越多的时间去填充它</p> <p>减少多余的或者嵌套的布局</p> <p>不填充哪些不需要在启动时就需要展示的view。可通过ViewStub来实现，在需要的时候再填充</p> </li>     <li> <p>在main thread中做资源的初始化也会减慢启动速度。可以通过下面来解决</p> <p>延迟所有的资源初始化或者放在其它线程中去做</p> <p>允许app先加载和展示view，那些依赖于bitmap或者其它资源之后再去更新</p> </li>    </ul>    <h2>三 主题化的启动屏幕</h2>    <p>我们可以通过主题化app的启动屏幕来改善启动体验。这样整个app的启动和接下来的操作会显得更加连贯。但这样只是将Activity的慢启动问题隐藏了。</p>    <p>一种常用的方式实现主题启动屏幕的方式是使用 windowDisablePreview 主题属性关闭系统进程在app启动时绘制的初始化空白屏幕。但是，这种方式会导致更长时间。同样的，这样也会迫使用户等到Activity启动后才会得到反馈，会让用户产生app本身是否有问题的困惑。</p>    <h3>解决方案</h3>    <p>建议你不应该禁止预览窗口，你应该遵循 <a href="/misc/goto?guid=4959720742545919384" rel="nofollow,noindex">Material Design</a> 标准。使用Activity的windowBackground主题属性来为启动的Activity提供一个简单的drawable。</p>    <p>布局文件</p>    <pre>  <code class="language-xml"><layer-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:opacity="opaque">    <!-- The background color, preferably the same as your normal theme -->    <item android:drawable="@android:color/white"/>    <!-- Your product logo - 144dp color version of your app icon -->    <item>      <bitmap   android:src="@drawable/product_logo_144dp"   android:gravity="center"/>    </item>  </layer-list>  </code></pre>    <p>Manifest file:</p>    <pre>  <code class="language-xml"><activity ...  android:theme="@style/AppTheme.Launcher" />  </code></pre>    <p>然后在代码中将主题切换回app的主题，最简单的方式是在 super.onCreate() 和 setContentView()方法之前 调用 setTheme(R.style.AppTheme)</p>    <pre>  <code class="language-java">public class MyMainActivity extends AppCompatActivity {    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {      // Make sure this is before calling super.onCreate      setTheme(R.style.Theme_MyApp);      super.onCreate(savedInstanceState);      // ...    }  }  </code></pre>    <p> </p>    <p>来自：http://www.lightskystreet.com/2016/10/15/android-optimize-start/</p>    <p> </p>