某学姐

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Android学习笔记——性能优化

2018-05-12 | Comments

1、性能优化分类
(1)启动速度优化
(2)View渲染优化
(3)内存优化
(4)网络优化
(5)电量优化
(6)包大小优化
2、参考文档

1、性能优化分类

(1)启动速度优化

App启动方式:冷启动、热启动、温启动。

冷启动:App没有启动过或App进程退出时被主动杀死。

热启动:App从后台切换到前台,进程和Activity还活着。

温启动:介于冷启动和热启动之间。
场景: (1)用户退出App,然后又启动。App进程还在运行,但Activity需要重建。
(2)用户退出App,之后由于内存原因进程被系统杀死,进程和Activity都需要重建,但是可以在onCreate中恢复之前保存的状态(saved instance state)。

预防措施:
Application的onCreate中不要做太多事情。将初始化任务分成不同优先级,实现lazy load。
首屏Activity尽量简化。

工具:Traceview。

http://hukai.me/android-performance-patterns-season-6/

(2)View渲染优化

主要包括布局优化绘制优化两部分:
布局优化:减少层数,也就是减少measure、layout、draw过程的时间。
绘制优化:一个是少绘制不必要的背景图片;还有就是绘制方法里不做耗时操作。
上面两点都会引出60fps问题,从而导致画面卡顿。

60fps即一秒绘制60帧,View的绘制频率为60fps时,可以达到流畅画面,即每一帧绘制时间16ms。Android系统每隔16ms会发出VSYNC信号,触发UI渲染,如果每一帧画面时间过长的话,会出现卡顿。

(1)减少布局的层数,使用性能更好的控件
一般来说布局层数越少越好;当使用LinearLayout和RelativeLayout的布局层数相同时,优先选用LinearLayout,因为RelativeLayout布局过程更复杂,效率更低。

(2)使用<merge>或<ViewStub>标签
比如我们需要在LinearLayout/FrameLayout里面嵌入一个layout,而这个layout根节点也是LinearLayout/FrameLayout,这时候可以使用标签;提供了按需加载的功能,调用inflate之后才会将布局加载到内存。

(3)避免过度绘制,移除冗余的背景图片
过度绘制,指屏幕上的某个像素在同一帧的事件内被绘制了多次(一帧,指一副静止的画面)
移除不必要的背景,如Window主题的默认背景色或布局冗余背景。

(4)onDraw()方法不要new对象、不要有循环操作、不要做耗时任务
因为onDraw()方法可能会被频繁调用,频繁创建对象会导致内存占用过多,GC更加频繁,降低程序的执行效率;onDraw()中如果有耗时任务,会导致绘制一帧所占的时间过长,造成画面卡顿。

过度绘制图:

60fps图:

使用工具

  • Hierarchy Viewer查看层级
  • Lint查看布局优化建议(Android -> Lint -> Performance)
  • 查看过度绘制,设置 -> 开发者选项 -> Show GPU Overdraw

(3)内存优化

内存优化,就是解决内存溢出内存泄露内存抖动三个问题。

内存溢出:就是应用程序所占内存超出Dalvik Heap Size的最大值,这个最大值可以通过ActivityManager.getMemoryClass()查询。

内存泄漏:没被用到的对象由于错误的引用不能及时回收。

内存抖动:是由于短时间内有大量对象进出Young Generation区域导致,它伴随着频繁的GC。
场景:比如循环体内创建对象;比如String拼接创建大量小的对象。

预防措施:

(1)使用更加轻量的数据结构。如ArrayMap/SparseArray优于HashMap(当然并不是绝对)
(2)减少使用Enum。static constants优于enum,当然对于static变量的话不能滥用。
(3)减少Bitmap对象的内存占用。图片载入内存前,inSampleSize缩放比例;Bitmap的Config配置一般情况选用RBG_565(恰当选择ARGB_8888/RBG_565/ARGB_4444/ALPHA_8)。临时的Bitmap对象要回收。
关于Bitmap可以参考:玩转Android Bitmap
(4)使用更小的图片。或使用tinypng等对图片进行压缩处理。
(5)对象的复用。如复用系统自带的资源、ListView/GridView中子控件ConvertView的复用及ViewHolder使用、Bitmap使用LRU算法复用。
(6)避免频繁创建对象。如在onDraw()创建对象、StringBuilder优于+
(7)涉及到非UI控件的情况优先使用Application Context,避免Activity泄漏。
(8)避免数据容器中对象的泄漏。如各种监听器的注销、Cursor对象的关闭。
(9)IntentService优于Service。
(10)使用nano protobuf序列化数据。
(11)谨慎使用第三方框架。如RoboGuice、或者可能有的第三方框架里面会包含重复的库。

相关理论:

下图是触发GC事件以及内存抖动的情况:

垃圾回收机制:从GC Roots出发的引用树的可达性,不可达的将被回收。

GC Root:
(1)方法区中类静态属性引用的对象
(2)方法区中常量引用的对象
(3)虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象
(4)本地方法栈中JNI(即Native方法)引用的对象

总结下来就4点:System Class相关、JNI相关、Thread相关、Finalize相关。
System Class,Bootstrap/System ClassLoader加载的类,如rt.jar
JNI,JNI中的本地/全局变量或代码(包括用户自定义的和JVM内部的)
Thread,运行中的线程。
Thread Block,运行中的线程引用的对象。
Java Local/Native Stack,Java方法栈中的传参或局部变量,Native代码中的传参。
Busy Monitor,所有调用了wait()/notify()的对象,或调用了synchronized(Object)/synchronized方法的对象或类(如果是static方法就是类,如果非static方法就是对象)
Finalizable,队列中等待finalizer的对象,或不在队列中但有finalize()方法的对象。

具体看文档:http://help.eclipse.org/luna/index.jsp?topic=%2Forg.eclipse.mat.ui.help%2Fconcepts%2Fgcroots.html&cp=37_2_3

JVM垃圾收集算法
标记-清除算法:分为标记和清除2个步骤。缺点:效率都不高,且标记清除后产生大量不连续的内存碎片,当需要分配大对象时可能会提前触发GC操作。
复制算法:将可用内存分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。缺点:内存使用率低。
标记-整理算法:所有存活的对象都向一端移动 ,然后直接清理掉边界以外的内存。
分代收集算法:将内存划分为新生代和老年代,新生代使用复制算法,老年代使用标记-清理或标记整理算法。

内存分配与回收策略
Android的Generational Heap Memory分代堆内存模型:

  • 新生代(Young Generation):新创建的对象,使用小GC(PS:若new对象所占空间大于XX:PretenureSizeThreshold时,会直接放入老年代)
  • 老年代(Old Generation):新生代中执行小GC幸存下来的老对象,使用大GC
  • 永久代(Permanent Generation):包含应用的类/方法信息、JRE库的类/方法信息。

小GC执行很频繁而且速度快,大GC一般会比小GC慢10倍以上。
大小GC都会发出Stop the World事件,中断程序运行,直到GC完成。

具体GC过程可以参考 GC那些事儿–Android内存优化第一弹
同时参考:深入《理解Java虚拟机》的 内存分配与回收策略 这一小节。

工具:LeakCanary查看内存泄漏;Android Memory Monitor/MAT/命令行 查看内存使用情况

(4)网络优化

网络请求可能造成的影响:流量、电量(受网络连接的Radio影响)、用户体验。

(1)减少网络请求的次数。在API设计上,注册接口隐藏登录功能;或提供合并几个小接口的数据的接口。
(2)减少数据包大小。gzip压缩、protocol buffer代替JSON。
(3)加入缓存机制。
(4)通过监听设备的不同状态按需加载,如是否充电/是否弱网。比如Splash闪屏图片可以在WiFi下下载,新闻类App可以在WIFI或充电状态下离线缓存。

工具:Android Studio内置的Network Monitor

(5)电量优化

主要的耗电因素:网络请求、WakeLock、GPS等。

网络请求:因为手机是通过内置的射频模块Radio和基站链接从而上网的,这个射频模块非常耗电。这就是为啥飞行模式耗电很少的原因。
WakeLock:WakeLock可以用来保持CPU长期运行, 或是防止屏幕变暗/关闭,如果没有及时释放的话会非常耗电。如视频播放时android:keepScreenOn=true
GPS:定位模块。

(6)包大小优化

参考:Android APP终极瘦身指南
Android App包瘦身优化实践

Res资源层面:
(1)使用同一套资源文件,如一般使用xhdpi即可。
(2)使用tinypng有损压缩
(3)使用webp图片格式。带透明度,仅限于4.0+以上设备,webp > jpg > png。
(4)gradle中启用minifyEnabled开启代码混淆、shrinkResources去除无用资源。
(5)使用第三方资源压缩工具。如微信提供的7zip
(6)标签代替图片

库文件层面:
(1)保留armable和armable-x86,删除armable-v7包下的so(仅限于对图形渲染要求不高的情况)
(2)避免重复库
(3)使用更小的库

其他:
插件化/业务精简

爱奇艺Android移动客户端app瘦身经验

(7)ANR

ANR,Application Not Responding。

产生原因
5s内无法响应用户输入事件(例如键盘输入, 触摸屏幕等);BroadcastReceiver在10s内无法结束

如何避免
主线程不要执行耗时任务,如CPU计算、IO操作放到子线程。
Activity/Service/Broadcast Receiver/设置MainLoop的Handler 都是运行在主线程中的。
子线程有Thread/AsyncTask/HandlerThread/IntentService/Loader等

开源工具ANRWatchDog
https://github.com/SalomonBrys/ANR-WatchDog

2、参考文档

(1)http://hukai.me/blog/archives/
(2)https://www.jianshu.com/p/f7006ab64da7

本文原文发自 某学姐, 转载请保留出处, 谢谢.

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