初探android應用性能分析

原文地址： http://blog.gaoyuan.xyz/2013/11/22/android-app-profile-tools/

如果一個android應用打開時比較慢，或者使用起來比較卡。這個可能是客戶端代碼有待優化，也可能是服務端性能比較挫。對一個客戶端開發者而言，在客戶端代碼中增加相關debug日誌，即可比較準確地定位問題。但這活要落到一個服務端開發人員手裏，要怎麼辦？

本文將在沒有apk源碼的情況下，以服務端開發人員的視角進行客戶端app性能的分析。

在分析之前，我們先補充點android基礎知識。

android基礎知識

我們所說的android應用，一般都是通過將一個以apk結尾的文件安裝在手機等移動設備上才能運行起來的。所以我們先從apk說起。

什麼是apk

我們先從網上下載一個apk

$ wget http://shouji.360tpcdn.com/131106/0124832c4cf8c35a762cfece3bac52b1/com.sina.weibo_650.apk

然後查看這個文件的類型

$ file com.sina.weibo_650.apk
com.sina.weibo_650.apk: Zip archive data, at least v2.0 to extract

會發現com.sina.weibo_650.apk是一個zip壓縮文件。解壓縮後的文件，主要包括一些資源文件，一些配置文件，一些類庫，還有一個class.dex。目錄結構如下

AndroidManifest.xml
assets
classes.dex
lib
META-INF
org
res
resources.arsc

粗略一看，發現 class.dex 這個文件有5.9M，這應該就是主角。繼續執行如下命令

$ file classes.dex
classes.dex: Dalvik dex file version 035

因爲沒有開發過android應用，不明白用java開發的app和這個Dalvik dex file之間有什麼關係？所以我們先跳出apk的視角。

android平臺架構

如上圖，android基於linux操作系統，使用linux內核與設備的硬件進行交互。在內核之上，又抽象出了一層，包括Dalvik虛擬機等。

因爲dex是Dalvik VM Executes的全稱，即android Dalvik虛擬機執行程序。

那一個apk的生產和執行過程將是： *.java -> *.class -> classes.dex（classes.dex將由Dalvik VM轉換成機器碼，由linux內核交給cpu去執行）

這樣的話，在linux系統上使用profile軟件的經驗，也將派上用場。

android相關基礎知識先介紹到此，感興趣的請進一步查閱本文後面的參看資料。

android應用性能分析

apk啓動速度

在分析之前，我們先看看android程序的執行流程

如上圖，只要獲取到啓動ActivityManager所需要的時間，即是apk的啓動時間。

adb logcat | grep ActivityManager

其中”Displayed”對應的時間，即是launch Activity對應的時間，也就是apk啓動時間，也可以使用如下命令：

adb logcat -c && adb logcat -s ActivityManager | grep  "Displayed"

要使用 adb，需要先用usb線連接電腦和手機，並在手機的設置–>開發者選項中開啓USB調試
adb這個工具，可以通過在android sdk的platform-tools目錄中找到。後面介紹的systrace也在這個目錄。

頁面渲染性能

android應用中的頁面，是由android系統一幀，一幀地繪製的，其中每一幀的處理如下圖：

即： 計算視圖大小（measure） -> 安置視圖的位置（layout） -> 繪製（draw）視圖

通過收集每幀的處理時間，即可以瞭解頁面的渲染性能。

當fps（每秒處理幀數，頁面刷新率）爲60時，頁面的渲染看起來會比較平滑，這就需要每幀的處理時間不能大於16ms（1000/60）

要檢測一個應用在渲染頁面時的每幀處理時間，通過如下命令，即可獲得每幀的處理時間

adb shell dumpsys gfxinfo com.sina.weibo

在輸出日誌的Profile數據段，包含了三列Draw，Process，Execute分別對應的處理時間，單位是ms。這三列的總和，就是渲染每幀時的處理時間。如

Draw    Process Execute
0.95    0.93    0.72
0.84    1.16    0.56
0.83    0.89    0.69
1.32    2.15    1.14
1.29    1.37    1.01

在進行分析之前，需要在設置–>開發者選項中點擊GPU呈現模式分析，選擇在adb shell dumpsys gfxinfo中。

收集步驟：

1.重新啓動app
2.在界面完全加載完之後，在界面上慢慢上下滑動幾個像素
3.在終端執行adb shell dumpsys gfxinfo com.sina.weibo

這時將在終端輸出頁面渲染時的最後128幀中每幀所花費的時間，將相關數據貼到excel表格中，點擊其中的insert–>chart，即可生成相關圖表

其中com.sina.weibo就是app的包名

獲取包名的方法:

adb shell pm list packages

使用systrace進一步分析

通過收集該apk的啓動速度和每幀的渲染時間，並與竟品進行對比發現。該app啓動時間的確比較慢，也偶爾有丟幀的現象發生。如何近一步分析呢？這時就需要systrace了。

示例使用方法如下：

cd android-sdk-linux/platform-tools/systrace
python systrace.py --app=com.qihoo.appstore gfx view

上面這條命令將會在android-sdk-linux/platform-tools/systrace目錄下生成trace.html。其中收集了包名爲com.qihoo.appstore的應用在android系統上針對gfx和view category的執行數據。

trace.html在瀏覽器中打開如下圖：

可以使用如下方法，對trace.html進行進一步分析： * 通過鼠標點擊左側的+，-可以展開或者收縮相關顯示數據 * 通過鍵盤上的a，d可以使顯示的內容沿着頂部的時間軸向左或者向右移動 * 通過鍵盤上的w，s可以對顯示的內容進行放大或者縮小 * 使用鼠標點擊內容頁面的某一個塊，在下方會顯示詳情 * 使用鼠標選擇一塊內容頁面，在下方會顯示彙總信息

將光標定位到最後一行，使用w進行放大，使用d向左移動到2260ms左右，如下圖：