App性能優化淺談

前言

前段時間給公司的小夥伴們進行了關於app性能優化的技術分享，這裏我稍微整理一下也給大家分享一下，關於性能優化這個話題很大，涉及面可以很廣，也可以很深入，本人能力有限，不會給大家講特別難懂，特別底層的東西，都是我們開發能着手去做的點，大家都在講性能優化，但對於項目經驗不夠豐富的朋友很難有一個概念，做優化的時候也會比較茫然，這裏我就給大家指明方向。

從何講起？

筆者在做產品開發的時候，也遇到性能瓶頸，測試工程師反饋了一些比較明顯的問題，比如UI界面的過度繪製，列表滑動有明顯卡頓，比較耗內存等等，但以往的都沒有針對性的去做相應的優化，所以藉着保證產品質量的出發點，自己定了相關的性能優化方案，可能不太成熟，不過可以逐步完善，並找到最適合自己產品的優化方案。

這裏我定了四個方向： 
- 響應時間（Response Time） 
- 界面卡頓（ANR） 
- 耗內存（Memory） 
- 內存泄露（Out of memory)

響應時間

這裏指的是客戶端與服務端交互，拿到數據、解析、再到顯示到界面整個過程耗費的時間。

這個部分涉及客戶端的優化，也涉及服務端的優化，這裏只討論客戶端。

HTTP請求方式

我們的app一般離不開網絡，請求接口是最平常的操作了，如何請求，請求什麼我們在開發初期就要定好，服務端給我的提供的接口，大致可以通過GET、POST、HEAD、PUT、DELETE這幾種請求方式，不同的請求方式有不同應用場景，比如GET請求，應當用來請求返回結果，參數是作爲url的一部分；POST請求，用於請求會更改服務端數據或狀態；HEAD請求跟GET一樣，只是服務器不能在響應裏返回消息主體；PUT請求，用於將網頁放置正確的地方；DELETE請求用於刪除服務器指定文檔。

使用優秀的開源Http框架是我們比較好的選擇，它的優點是經過市場的驗證，很多坑都被填過，缺點也是我們需要去深究它才能對其進行擴展，遇到坑也不一定能填。

如果自己造輪子的話，還需要我們花時間去驗證去適應我們的業務需求，但好處是我們可以自己去擴展可把控，不過這很考量開發者的素質。

數據解析

實際開發當中服務端的返回數據格式無非就兩種： 
- JSON 
- XML

這兩種格式數據格式各有優劣，從可讀性來看，xml略微好一點，不過JSON也有規範的標籤，從解析難度和速度來看，大家都比較傾向使用JSON，目前JSON也是主流的數據格式。

在Android中均可以使用優秀的解析庫來加快我們的解析速度，XML中有dom4j，JSON有Jackson、Gson，我們通過這些庫實現我們更快的完成數據解析，提高我們的開發效率。

數據存儲

上一節講的是數據解析，我們解析完後的數據，可能就需要將數據存儲在某個地方，Android的五種存儲方式： 
- Content Provider（主要用來向其他應用程序共享數據） 
- SQLite（存儲數據到數據庫中） 
- File（本地文件保存） 
- SharedPreference（主要用來保存簡單的配置信息） 
- 網絡存儲（WebService返回的數據或是解析HTTP協議實現網絡數據交互）

爲了提高應用程序的響應時間，數據緩存是一個比較好的方式，我們可以預處理服務器返回的數據，對數據進行緩存刷新。

優化點： 
- 異步請求網絡數據 
- 預處理服務器返回數據 
- 異步進行數據存儲操作 
- 數據緩存刷新 
- Timeout超時重試 
- 在主線程中操作UI

界面卡頓

ANR表示”應用程序無響應”，這個是需要我們避免發生的事情，出現這個異常的原因： 
- 主線程 (“事件處理線程” / “UI線程”) 在5秒內沒有響應輸入事件 
- BroadcastReceiver在10秒內沒有執行完畢

導致ANR的原因有很多，一般情況就是在UI線程做了耗時的操作，例如”網絡請求”、數據庫操作。

那麼如何避免？ 
- UI線程只做界面刷新，不做任何耗時操作，耗時操作放在子線程來做 
- 可以使用Thread+handle或者AsyncTask來進行邏輯處理

耗內存

每部手機的內存有限，我們這裏所說的內存指的是手機的RAM，它是Ramdom Access Memory的縮寫，我們應用程序的需要隨機讀寫的數據就存在RAM中，Android手機之所以會比較耗內存，這跟Android後臺的處理有關，我們知道Android應用是使用Java開發的，運行Java需要有虛擬機，說明每開啓一個應用都會創建一個虛擬機，而這是需要內存的，所以我們開的應用越多，後臺進程越多，內存都分配出去了，才導致內存消耗的嚴重。

其實這個問題我們是沒得破的，只要內存不夠，我們的應用還是會卡。我們開發的應用依賴與系統給我們分配的堆內存，一般上限在16M~48M，但我們可以通過在AndroidManifest設置Application屬性largeHeap=“true”來申請更多的堆內存。

通過以下代碼獲取可用堆內存限制：

mActivityManager = (ActivityManager) this.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
 mMaxMemory = mActivityManager.getMemoryClass();

• 1
• 2

內存泄露

內存泄露這個問題已經被說爛了，大家都知道有內存泄露這個問題存在，但爲什麼會發生內存泄露？

這裏的內存泄露並不是真正意思上的泄露，而是因爲內存不足不能進行GC操作，從而導致佔用內存過大，拋出out of memory異常，而被系統Kill掉。

JVM回收機制

是時候講講JVM的回收機制了，看下圖：

JVM對Java對象分了三個代進行管理，分別爲年輕代、年老代、永久代。 
年輕代（Young Generation）：絕大多數的Java對象會在年輕代被分配，也會在年輕代被回收。 
年老代（Old Generation）：在年輕代長期存在沒有被回收的Java對象會轉移到年老代，這個堆空間通常會被比年輕代的堆空間要大。 
永久代：存放VM和Java類的元數據，以及interned字符串和類的靜態變量。

這裏涉及到JVM的相關知識，這裏不繼續深入探討。

但我們應該可以知道垃圾回收器的作用: 
- 分配內存 
- 保證所有正在被引用的對象還存在於內存中 
- 回收執行代碼已經不再引用的對象所佔的內存

對象引用

Java的引用類型可以分爲以下幾種： 
- 強引用（Strong Ref）：強可達，去掉強可達，纔會被回收。 
- 軟引用（Soft Ref）：內存夠用，就保持，內存吃緊，則回收，主要用來做緩存。 
- 弱引用（Weak Ref）：比Soft Ref弱，即使內存不吃緊也會被回收。 
- 虛引用（Phantom Ref）：不會在內存保持任何對象。

一圖勝千言：

利用Strong Ref，存儲大量數據，直到heap撐破，利用inter strings(或者class loader加載大量的類)把perm gen撐破，然後就是內存泄露了。

如何優化？

前面講了一些背景知識，對我們理解內存優化有一定的幫助，下面就簡單說一下我們優化的方向： 
- 佈局優化 
- 內存優化

佈局優化

大家可以拿出你們的Android機 
開發者工具-Profile GPU Rendering-選擇在屏幕上顯示條形圖

-藍色代表測量繪製Display List的時間 
-紅色代表OpenGL渲染Display List所需要的時間 
-黃色代表CPU等待GPU處理的時間 
-中間綠色橫線代表VSYNC時間16ms，儘量將所有條形圖控制在這條綠線下

爲什麼是16ms？

Android 通知界面渲染和重繪的時間要在16ms內完成，如果超過16ms，就會導致丟幀，也就是我們常說的卡頓。

優化點： 
- 避免OverDraw 
- 優化佈局層級 
- 避免過多無用嵌套 
- 使用<include>標籤重用layout 
- 使用<ViewStub>延遲加載 
- Hierarchy View進行層級分析

具體的使用方法，這裏不介紹了，不懂就百度。

內存優化

內存優化的點有很多，這裏我主要分爲兩大塊： 
- Bitmap優化 
- 代碼優化

Bitmap優化

1. 使用適當分辨率和大小的圖片
2. 及時回收內存（bitmap.recycle()）
3. 使用圖片緩存（LruCache和DiskLruCache）

第一點，就是按需顯示，比如列表中的圖片，你可以顯示縮略圖，詳情頁，你就可以加載相應的分辨率的圖片，這樣可以減少內存消耗，一般可以要求服務端提供多種分辨率的圖片。

第二點，Bitmap是很耗內存，尤其是加載比較大的bitmap，可以想到的優化方案就是使用記得回收，對Bitmap進行壓縮，使用BitmapFactory.Options設置inSampleSize就可以縮小圖片。

第三點，圖像緩存，這個可以利用成熟的圖片加載框架，比如Universal-ImageLoader、Fresco、Picasso，這些框架都對圖片進行了很好的優化，大家可以對比一下，選擇使用即可。

代碼優化

關於代碼這個就有的說了，任何能改進我們程序的優化點都能寫在這裏，這裏沒辦法把所有優化的點列在這裏，只提供相關的參考，剩下的就好各位經驗總結和積累了。

優化點： 
- 對常量使用static修飾符 
- 使用靜態方法 
- 減少不必要的成員變量 
- 儘量不要使用枚舉，少用迭代器 
- 對Cursor、Receiver、Sensor、File等對象，要注意它們的創建、回收與註冊、反註冊 
- 避免大量使用註解、反射 
- 使用RenderScript、OpenGL來進行復雜的繪圖操作 
- 使用SurfaceView來替代View進行大量、頻繁的繪圖操作 
- 儘量使用視圖緩存，而不是每次都執行inflate()方法解析視圖

注：這裏引用了Android羣英傳的相關優化點

• 創建新的對象都需要額外的內存空間，要儘量減少創建新的對象。
• 將類、變量、方法等等的可見性修改爲最小。
• 針對字符串的拼接，使用StringBuffer替代String。
• 不要在循環當中聲明臨時變量，不要在循環中捕獲異常。
• 如果對於線程安全沒有要求，儘量使用線程不安全的集合對象。
• 使用集合對象，如果事先知道其大小，則可以在構造方法中設置初始大小。
• 文件讀取操作需要使用緩存類，及時關閉文件。
• 慎用異常，使用異常會導致性能降低。
• 如果程序會頻繁創建線程，則可以考慮使用線程池。

以上都是些經驗總結，大致都相差無幾，朋友們在做代碼優化的時候，可以根據這些優化點，有針對性去重構代碼，其實最重要還是代碼的可讀性，結構清晰。

性能優化工具

• Memory Monitor - 內存監視工具
• TraceView
• MAT

Android開發者對與以上幾個性能調優的工具一定不陌生，這裏我也不再寫那麼多廢話了，關於它們的使用方法，官網還有一些大牛的博客都有介紹。

最後

寫這篇文章的出發點也是對Android性能優化有個比較清楚的認識，任何事情都不可能一蹴而就，需要循循漸進，對一個初學者你談優化很不現實，我們先把基本的做好，再去考慮相應的優化，筆者也在不斷學習當中，借鑑別人好的優化方案，提高產品的質量，感謝大家對筆者的關注。