Android UI性能优化 检测应用中的UI卡顿

   <h2>一、概述</h2>    <p>在做app性能优化的时候，大家都希望能够写出丝滑的UI界面，以前写过一篇博客，主要是基于Google当时发布的性能优化典范，主要提供一些UI优化性能示例：</p>    <ul>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959739476870991685" rel="nofollow,noindex">Android UI性能优化实战 识别绘制中的性能问题</a></li>    </ul>    <p>实际上，由于各种机型的配置不同、代码迭代历史悠久，代码中可能会存在很多在UI线程耗时的操作，所以我们希望有一套简单检测机制，帮助我们定位耗时发生的位置。</p>    <p>本篇博客主要描述如何检测应用在UI线程的卡顿，目前已经有两种比较典型方式来检测了：</p>    <ol>     <li>利用UI线程Looper打印的日志</li>     <li>利用Choreographer</li>    </ol>    <p>两种方式都有一些开源项目，例如：</p>    <ul>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959718466889846954" rel="nofollow,noindex">https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitor</a> [方式1]</li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959644047964011026" rel="nofollow,noindex">https://github.com/wasabeef/Takt</a> [方式2]</li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959739477021349871" rel="nofollow,noindex">https://github.com/friendlyrobotnyc/TinyDancer</a> [方式2]</li>    </ul>    <p>其实编写本篇文章，主要是因为发现一个还比较有意思的方案，该方法的灵感来源于一篇给我微信投稿的文章：</p>    <ul>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959739477100841647" rel="nofollow,noindex">https://github.com/android-notes/Cockroach</a></li>    </ul>    <p>该项目主要用于捕获UI线程的crash，当我看完该项目原理的时候，也可以用来作为检测卡段方案，可能还可以做一些别的事情。</p>    <p>所以，本文出现了3种检测UI卡顿的方案，3种方案原理都比较简单，接下来将逐个介绍。</p>    <h2>二、利用loop()中打印的日志</h2>    <h3>(1)原理</h3>    <p>大家都知道在Android UI线程中有个Looper，在其loop方法中会不断取出Message，调用其绑定的Handler在UI线程进行执行。</p>    <p>大致代码如下：</p>    <pre>  <code class="language-java">public static void loop() {      final Looper me = myLooper();        final MessageQueue queue = me.mQueue;      // ...      for (;;) {          Message msg = queue.next(); // might block          // 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);          }          // focus          msg.target.dispatchMessage(msg);            if (logging != null) {              logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);          }            // ...          }          msg.recycleUnchecked();      }  }</code></pre>    <p>所以很多时候，我们只要有办法检测：</p>    <p>msg.target.dispatchMessage(msg);</p>    <p>此行代码的执行时间，就能够检测到部分UI线程是否有耗时操作了。可以看到在执行此代码前后，如果设置了logging，会分别打印出 >>>>> Dispatching to 和 <<<<< Finished to 这样的log。</p>    <p>我们可以通过计算两次log之间的时间差值，大致代码如下：</p>    <pre>  <code class="language-java">public class BlockDetectByPrinter {        public static void start() {            Looper.getMainLooper().setMessageLogging(new Printer() {                private static final String START = ">>>>> Dispatching";              private static final String END = "<<<<< Finished";                @Override              public void println(String x) {                  if (x.startsWith(START)) {                      LogMonitor.getInstance().startMonitor();                  }                  if (x.startsWith(END)) {                      LogMonitor.getInstance().removeMonitor();                  }              }          });        }  }</code></pre>    <p>假设我们的阈值是1000ms，当我在匹配到 >>>>> Dispatching 时，我会在1000ms毫秒后执行一个任务（打印出UI线程的堆栈信息，会在非UI线程中进行）；正常情况下，肯定是低于1000ms执行完成的，所以当我匹配到 <<<<< Finished ，会移除该任务。</p>    <p>大概代码如下：</p>    <pre>  <code class="language-java">public class LogMonitor {        private static LogMonitor sInstance = new LogMonitor();      private HandlerThread mLogThread = new HandlerThread("log");      private Handler mIoHandler;      private static final long TIME_BLOCK = 1000L;        private LogMonitor() {          mLogThread.start();          mIoHandler = new Handler(mLogThread.getLooper());      }        private static Runnable mLogRunnable = new Runnable() {          @Override          public void run() {              StringBuilder sb = new StringBuilder();              StackTraceElement[] stackTrace = Looper.getMainLooper().getThread().getStackTrace();              for (StackTraceElement s : stackTrace) {                  sb.append(s.toString() + "\n");              }              Log.e("TAG", sb.toString());          }      };        public static LogMonitor getInstance() {          return sInstance;      }        public boolean isMonitor() {          return mIoHandler.hasCallbacks(mLogRunnable);      }        public void startMonitor() {          mIoHandler.postDelayed(mLogRunnable, TIME_BLOCK);      }        public void removeMonitor() {          mIoHandler.removeCallbacks(mLogRunnable);      }    }</code></pre>    <p>我们利用了HandlerThread这个类，同样利用了Looper机制，只不过在非UI线程中，如果执行耗时达到我们设置的阈值，则会执行 mLogRunnable ，打印出UI线程当前的堆栈信息；如果你阈值时间之内完成，则会remove掉该runnable。</p>    <h3>（2）测试</h3>    <p>用法很简单，在Application的onCreate中调用：</p>    <pre>  <code class="language-java">BlockDetectByPrinter.start();</code></pre>    <p>即可。</p>    <p>然后我们在Activity里面，点击一个按钮，让睡眠2s，测试下：</p>    <pre>  <code class="language-java">findViewById(R.id.id_btn02)      .setOnClickListener(new View.OnClickListener() {          @Override          public void onClick(View v) {              try {                  Thread.sleep(2000);              } catch (InterruptedException e) {              }          }      });</code></pre>    <p>运行点击时，会打印出log：</p>    <pre>  <code class="language-java">02-21 00:26:26.408 2999-3014/com.zhy.testlp E/TAG:   java.lang.VMThread.sleep(Native Method)     java.lang.Thread.sleep(Thread.java:1013)     java.lang.Thread.sleep(Thread.java:995)     com.zhy.testlp.MainActivity$2.onClick(MainActivity.java:70)     android.view.View.performClick(View.java:4438)     android.view.View$PerformClick.run(View.java:18422)     android.os.Handler.handleCallback(Handler.java:733)     android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:95)</code></pre>    <p>会打印出耗时相关代码的信息，然后可以通过该log定位到耗时的地方。</p>    <h2>三、 利用Choreographer</h2>    <p>Android系统每隔16ms发出VSYNC信号，触发对UI进行渲染。SDK中包含了一个相关类，以及相关回调。理论上来说两次回调的时间周期应该在16ms，如果超过了16ms我们则认为发生了卡顿，我们主要就是利用两次回调间的时间周期来判断：</p>    <p>大致代码如下：</p>    <pre>  <code class="language-java">public class BlockDetectByChoreographer {      public static void start() {          Choreographer.getInstance()              .postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {                  @Override                  public void doFrame(long l) {                      if (LogMonitor.getInstance().isMonitor()) {                          LogMonitor.getInstance().removeMonitor();                                          }                       LogMonitor.getInstance().startMonitor();                      Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);                  }          });      }  }</code></pre>    <p>第一次的时候开始检测，如果大于阈值则输出相关堆栈信息，否则则移除。</p>    <p>使用方式和上述一致。</p>    <h2>四、 利用Looper机制</h2>    <p>先看一段代码：</p>    <pre>  <code class="language-java">new Handler(Looper.getMainLooper())          .post(new Runnable() {              @Override              public void run() {}         }</code></pre>    <p>该代码在UI线程中的MessageQueue中插入一个Message，最终会在loop()方法中取出并执行。</p>    <p>假设，我在run方法中，拿到MessageQueue，自己执行原本的 Looper.loop() 方法逻辑，那么后续的UI线程的Message就会将直接让我们处理，这样我们就可以做一些事情：</p>    <pre>  <code class="language-java">public class BlockDetectByLooper {      private static final String FIELD_mQueue = "mQueue";      private static final String METHOD_next = "next";        public static void start() {          new Handler(Looper.getMainLooper()).post(new Runnable() {              @Override              public void run() {                  try {                      Looper mainLooper = Looper.getMainLooper();                      final Looper me = mainLooper;                      final MessageQueue queue;                      Field fieldQueue = me.getClass().getDeclaredField(FIELD_mQueue);                      fieldQueue.setAccessible(true);                      queue = (MessageQueue) fieldQueue.get(me);                      Method methodNext = queue.getClass().getDeclaredMethod(METHOD_next);                      methodNext.setAccessible(true);                      Binder.clearCallingIdentity();                      for (; ; ) {                          Message msg = (Message) methodNext.invoke(queue);                          if (msg == null) {                              return;                          }                          LogMonitor.getInstance().startMonitor();                          msg.getTarget().dispatchMessage(msg);                          msg.recycle();                          LogMonitor.getInstance().removeMonitor();                      }                  } catch (Exception e) {                      e.printStackTrace();                  }                }          });      }  }</code></pre>    <p>其实很简单，将Looper.loop里面本身的代码直接copy来了这里。当这个消息被处理后，后续的消息都将会在这里进行处理。</p>    <p>中间有变量和方法需要反射来调用，不过不影响查看 msg.getTarget().dispatchMessage(msg); 执行时间，但是就不要在线上使用这种方式了。</p>    <p>不过该方式和以上两个方案对比，并无优势，不过这个思路挺有意思的。</p>    <p>使用方式和上述一致。</p>    <p>最后，可以考虑将卡顿日志输出到文件，慢慢分析；可以结合上述原理以及自己需求开发做一个合适的方案，也可以参考已有开源方案。</p>    <h3>参考</h3>    <ul>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959718466889846954" rel="nofollow,noindex">https://github.com/markzhai/AndroidPerformanceMonitor</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959644047964011026" rel="nofollow,noindex">https://github.com/wasabeef/Takt</a></li>     <li><a href="/misc/goto?guid=4959739477021349871" rel="nofollow,noindex">https://github.com/friendlyrobotnyc/TinyDancer</a></li>    </ul>    <p> </p>    <p> </p>    <p>来自：http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/58626355</p>    <p> </p>