android traceview性能调试

Traceview和dmtracedump分析工具

Traceview是查看程序运行时log的图形化查看工具，在代码中用Debug类记录跟踪信息并生成log文件。用Traceview工具可以帮助调试程序和分析程序性能。

Traceview的界面布局

如果你有一份Trace log文件（可以在程序中添加跟踪代码生成，也可以由ddms生成），那么就可以用Traceview载入log文件，Traceview会在窗口中用两个面板来形象化

的展示程序相关信息：

• 时间线面板    ----    描述每个线程和方法何时起止
• 分析面板        ----    提供每个方法的情况概要

时间线面板

下图是时间轴面板的一个特写。每一行显示一个线程的运行情况，时间从左到右增加。每一个方法用一种颜色表示（从表示最长时间段的那个颜色开始，颜色会被循环重用，注：待考）。第一行下面的细线指示了，对选中方法的所有的调用的时间范围（进入到退出），图片所示的方法是LoadListener.nativeFinished()，这个方法在分析视图中被选中。

图一，Traceview的时间线面板

分析面板

 图二显示的是分析面板，方法中所有时间消耗的一个概要。该表同时显示inclusive 时间和exclusive时间（用与总时间的百分比表示）。Exclusive时间是方法本身消耗的时间，Inclusive时间是方法本身消耗的时间，再加上方法中所调用的其他任何方法所消耗的时间之和。我们称调用方法为“parents”，被调用的方法称为“children”。当一个方法被选中时（单击就会选中），它会展开显示“parents”和“children”。“parents”用紫色背景显示，“children”用黄色背景显示。表的最后一列显示对本方法的调用数量加上递归调用数量。最后一栏显示对那个方法的调用总数中的调用数量（注：待考）。由图中，我们可以看到对LoadListener.nativeFinished()方法有14次调用；同时看时间线视图，会发现这些调用中有一个占用了异常长的时间。

图二，Traceview的分析面板

Traceview文件格式

Tracing创建了输出中两个截然不同的部分：一个data文件，包含了跟踪数据，另外还有一个key文件，提供二进制标识符到线程和方法名字的映射。当Tracing结束时，会将它们串联为单个.trace文件。

注意：之前版本的Traceview没有自动串联这些文件，如果你有旧的key和data文件需要继续跟踪，你可以手动串联，用如下命令：

cat mytrace.key mytrace.data > mytrace.trace

data文件格式

data文件是二进制格式的，结构如下（所有值都以little-endian顺序存储）

（注：具体内容就不翻译了，不影响我们使用这个工具）

key文件格式

key文件是分为三部分的纯文本文件，每一部分都用星号“*”开头，如果你在行首看到了星号“*”字符，那么恭喜你，你找到了一个新部分的开头了。

（注：文件格式的详细内容不翻译，不影响使用）

创建跟踪文件

要使用Traceview，你必须要生成包含你想要分析的跟踪信息的log文件。

有两种方法来生成跟踪log：

• 在代码中，使用Debug类，调用这个类的方法来开始和结束跟踪，并将跟踪信息写入到磁盘。这种方式很精确，因为你可以在代码中精确的指定在什么位置开始和结束跟踪数据。
• 使用DDMS的方法分析特性。这种方法不那么精确，因为你没有更改代码，而只是通过DDMS指定什么时候开始和结束log。尽管这种方式，不能精确控制log的地方，但是如果你无法接触程序代码，或者不需要第一种方式那么精确时，这仍然是一种很有用的方法。

生成trace log须知：

• 如果你使用Debug类，你的设备或者模拟器需要有SD卡，并且程序有写入SD卡的权限。
• 如果你使用DDMS，Android 1.5的设备是不支持的。
• 如果你使用DDMS，Android2.1或之前的设备，必须有SD卡，并且程序有写入SD卡的权限。
• 如果你使用DDMS，Android2.2或之后的设备，不需要SD卡，trace log文件直接传到了你的开发机上。

本文关注如何用Debug类生成跟踪数据，用DDMS来生成跟踪数据的话，可参考这一节：Using the Dalvik Debug Monitor Server。

为生成跟踪数据，首先引入Debug类，之后调用几个startMethodTracing()方法中的一个，调用时，指定系统生成的log文件的基本名。调用stopMethodTracing()方法来结束log。这两个方法启动和结束方法跟踪，这种方法跟踪可以跨越整个虚拟机。例如，你可以在Activity的onCreate()方法中调用startMethodTracing()方法，在Activity的onDestroy()中调用stopMethodTracing()方法。

   // start tracing to "/sdcard/calc.trace"
   Debug.startMethodTracing("calc");
   // ...
   // stop tracing
   Debug.stopMethodTracing();

程序调用startMethodTracing()方法，系统会创建名为.trace的log文件。这个文件包含二进制的方法跟踪数据和线程方法名称映射表。

之后系统开始缓存生成的跟踪数据，直到程序调用stopMethodTracing()方法，此时，就会将缓存的数据写入到输出文件。如果在调用stopMethodTracing()方法之前，系统到达了最大缓冲尺寸，系统会停止跟踪并发送一个消息到控制台。

当启用分析时，解释性代码会运行得更慢一些，不要试图从分析结果中生成绝对时序（例如：函数X耗时2.5秒），这些时间只有相对于其他的分析输出才有用，所以你可以通过时间比较，判断所做更改是使代码变得更快了，还是更慢了。

当使用android模拟器时，在创建AVD时，必须指定SD卡，因为tracing文件要写入到SD卡中，同时程序必须有写入SD卡的权限。

tracing文件的格式，本节的前面已讨论过（注：当然，我没有全部翻译）。

复制跟踪文件到主机

程序已经运行并且系统已经在设备或模拟器上生成.trace文件后，你需要将log文件复制到你的开发主机上，可以使用adb pull命令来复制文件。下面这个例子，从模拟器的默认位置复制calc.trace文件到模拟器主机的/temp目录下：

adb pull /sdcard/calc.trace /tmp

用Traceview查看trace文件

运行traceview来查看trace文件，输入traceview 。例如，运行Traceview查看上节复制的例子文件：

traceview /tmp/calc

注意：如果你要查看那些使用了Proguard的程序(Release模式编译)生成的log文件，一些方法和成员名称可能会被混淆。你可以使用Proguard的mapping.txt来计算出原始的未混淆的名称。关于该文件的更多信息，请查看Proguard文档。

使用dmtracdedump

dmtracdedump是让你从跟踪日志文件中，生成图形化调用栈的工具。该工具使用Graphviz Dot utility来生成图形化输出，所以你在运行dmtracdedump之前，必须安装Graphviz。

dmtracdedump能够将调用栈数据生成为树形图，每个调用表示为一个节点。它使用箭头表示调用流程（从parent节点到child节点）。下图是一个输出示例。

图三，dmtracedump截图

每个节点，dmtracedump显示  callname (, ,)这几样信息，其中：

•    ----    调用的参考编号，trace log中用到的。
•    ----    Inclusive消耗时间（方法，包括所有child方法消耗的毫秒数）
•    ----    Exclusive消耗时间（方法，不包括任何child方法消耗的毫秒数）
•    ----    调用数
  

dmtracedump 的用法：

dmtracedump [-ho] [-s sortable] [-d trace-base-name] [-g outfile] <</span>trace-base-name>

dmtracedump从 .data和 .key文件中载入trace log数据。下表列出了dmtracedump的选项。

Option	Description
-d	Diff with this trace name
-g	Generate output to
-h	Turn on HTML output
-o	Dump the trace file instead of profiling
-d	URL base to the location of the sortable javascript file
-t	Minimum threshold for including child nodes in the graph (child's inclusive time as a percentage of parent inclusive time). If this option is not used, the default threshold is 20%.

注：上面这个原始表明显是有误的，第一项和第五项相同，描述却不相同，第五项应为-s。下面是我运行这个工具，所提示的用法：

cly@topgun /cygdrive/g/android-sdk-windows/tools
$ dmtracedump.exe
Copyright (C) 2006 The Android Open Source Project

usage: G:\android-sdk-windows\tools\dmtracedump.exe [-ho] [-s sortable] [-d trace-file-name] [-g outfile] trace-file-name
  -d trace-file-name  - Diff with this trace
  -g outfile          - Write graph to 'outfile'
  -k                  - When writing a graph, keep the intermediate DOT file
  -h                  - Turn on HTML output
  -o                  - Dump the dmtrace file instead of profiling
  -s                  - URL base to where the sortable javascript file
  -t threshold        - Threshold percentage for including nodes in the graph

Traceview的已知问题

线程

Traceview log没有处理线程，会导致下面两个问题：

1. 如果在分析期间，线程退出，那么该线程名字不会出现。
2. VM重用线程ID。如果一个线程退出，又起了另一个线程，它们的ID可能相同。

注：我的ADT版本是21.1，使用了下traceview.bat，发现这个工具已经不能单独使用了，而用一个综合工具 Android Device Monitor代替了

cly@topgun /cygdrive/c/Users/cly/Desktop
$ traceview.bat ./ddms61735.trace
The standalone version of traceview is deprecated.
Please use Android Device Monitor (tools/monitor) instead. 
trace file './ddms61735.trace' not found

使用monitor

cly@topgun /cygdrive/c/Users/cly/Desktop
$ monitor.bat

会开启一个界面，选择File菜单，然后Open file，打开你的trace文件即可，双击这个trace的标签页，即可最大化显示，截图如下。

界面截图如下：,

图四，新版本的traceview视图

关于Traceview文件格式请参照http://developer.android.com/guide/developing/debugging/debugging-tracing.html

在Android系统中，Java层和c++/c层都可以创建线程。不过Java层创建的线程最终都由c++/c层来实现。使用ddms这个工具可以查看虚拟机实例进程(除zygote本身和由native code创建的进程，比如vold外)所包含的线程大致信息。比如线程名字，id号，状态，user time和system time等。
大家可以看到一般一个虚拟机实例进程都包含有如下7个通用的线程，下面大致讲一下这些线程的作用和创建流程。
1. main
这个就是主线程了。具体流程待细述。
2. HeapWorker
一个异步的工作线程，处理那些需要在单独线程里面做的避免同步问题的堆操作。其源代码在dalvik/vm/alloc/HeapWorker.*部分。
3. Signal Catcher
这个线程是用来捕获linux信号和做一些后续处理的。比如说，当一个SIGQUIT (Ctrl-\)信号到达后，这个线程就会挂起虚拟机，并且将所有线程的状态信息输出到log。其源代码在dalvik/vm/SignalCatcher.*部分。
4. JDWP
这个线程是用来实现Java Debug Wire Protocol的。如果命令行调试器的参数为"suspend=y"，这样会暂停虚拟机。这个估计和eclipse的调试和ddms等调试工具相关。其源代码在dalvik/vm/jdwp/*部分。
5. Stdio Converter
这个线程从标准输出和标准错误输出读取信息并将它们转换为log信息。其源代码在dalvik/vm/StdioConverter.*部分。
6. Compiler
Android's Jit独立于目标平台的部分。其源代码在dalvik/vm/compiler/Compiler.*和dalvik/vm/interp/Jit.*等部分。
7. Binder Thread #%d
使用binder进行通讯时用到的线程。其源代码在frameworks/base/libs/binder/*等部分。
以下的线程属于system_server和应用程序专有线程，视具体应用的需求而定。
8. system_server专有
android.server.ServerThread
ActivityManager
ProcessStats
PackageManager
FileObserver
AccountManagerService
SyncHandlerThread
UEventObserver
PowerManagerService
AlarmManager
WindowManager
InputDeviceReader
WindowManagerPolicy
InputDispatcher
ConnectivityThread
WifiService
WifiWatchdogThread
LocationManagerService
AudioService
GpsEventThread
GpsNetworkThread
android.hardware.SensorManager$SensorThread
watchdog
Wallpaper
com.android.server.MountListener
9. misc
其他部分线程由java层的api提供，Thread等。