App优化之提升你的App启动速度之理论基础

1, 欲善其事, 先利其器

论语有云: 工欲善其事，必先利其器. 要想提升App的启动速度, 我们需要先找到拖后腿的点, 要想找到这些点, 我们就需要借助我们的 工具 了.

前文 提到了很多工具, 今天我们使用Traceview来分析我们的启动过程.

1.1 Traceview介绍

Traceview是一个性能分析工具, 主要是分析当前线程情况, 各个方法执行时间等. 如下:

traceview

指标说明:

• Incl(Inclusive) Cpu Time 
  方法本身和其调用的所有子方法占用CPU时间.
• Excl(Exclusive) Cpu Time 
  方法本身占用CPU时间.
• Incl Real Time 
  方法(包含子方法)开始到结束用时.
• Excl Real Time 
  方法本身开始到结束用时.
• Call + Recursion Calls/Total 
  方法被调用次数 + 方法被递归调用次数.
• Cpu Time/Call 
  方法调用一次占用CPU时间.
• Real Time/Call 
  方法调用一次实际执行时间.

一般来说, 我们使用Real Time/Call排序来找出耗时多的方法

有必要解释下CPU Time和Real Time: 
CPU Time 方法实际执行时间(不包括io等待时间) 
Real Time 方法开始结束时间差(包括等待时间) 
参考: http://stackoverflow.com/questions/15760447/what-is-the-meaning-of-incl-cpu-time-excl-cpu-time-incl-real-cpu-time-excl-re/17902682#17902682

1.2 Traceview使用

有两种方式来使用Traceview: 
1, 通过DDMS: 

start traceview

点击开始时会弹出一个选择trace模式的框, 默认选中"Sample based profiling"即可:

traceview option

• Sample based profiling(基于样本分析) 
  根据采样时间间隔来规律的打断VM来记录方法调用栈(Call Stack), 开销和采样频率成比例.

• Trace based profiling(基于完整trace数据分析) 
  记录每个方法的出入口, 每个方法执行时都开启记录, 无论多小的方法, 因此开销很大.

2, 使用代码:

// 在自己想要开始调试的地方start
Debug.startMethodTracing("GithubApp");

// 在合适的地方stop
Debug.stopMethodTracing();

注: 以上方法开启trace的方式相当于"Trace based profiling", 会记录每个方法的执行. Android 4.4及以上可以调用startMethodTracingSampling()来用代码开启"Sample based profiling"的trace方式.

2, App启动流程分析

要想优化App启动流程, 必先了解其启动过程. 
具体过程请参看这篇译文: Android Application启动流程分析 .

3, App启动方式

通常来说, 一个App启动也会分如下三中不同的状态:

• 冷启动 
  App没有启动过或App进程被killed, 系统中不存在该App进程, 此时启动App即为冷启动. 
  冷启动的流程即为第2节所描述的App启动流程的全过程, 需要创建App进程, 加载相关资源, 启动Main Thread, 初始化首屏Activity等.

  在这个过程中, 屏幕会显示一个空白的窗口(颜色基于主题) , 直至首屏Activity完全启动.

  下图展示了冷启动的时间线: 
  

   
  

  code start

• 热启动 
  热启动意味着你的App进程只是处于后台, 系统只是将其从后台带到前台, 展示给用户.

  类同与冷启动, 在这个过程中, 屏幕会显示一个空白的窗口(颜色基于主题) , 直至activity渲染完毕.

• 温启动 
  介于冷启动和热启动之间, 一般来说在以下两种情况下发生:

  • 用户back退出了App, 然后又启动. App进程可能还在运行, 但是activity需要重建.
  • 用户退出App后, 系统可能由于内存原因将App杀死, 进程和activity都需要重启, 但是可以在onCreate中将被动杀死锁保存的状态(saved instance state)恢复.

通过三种启动状态的相关描述, 可以看出我们要做的启动优化其实就是针对冷启动. 热启动和温启动都相对较快.

4, 哪些地方是App快速启动的敌人

根据冷启动的时间图, 可以看出, 对于App来说, 我们可以控制的启动时间线的点无外乎:

• Application的onCreate
• 首屏Activity的渲染

而我们现在的App动不动集成了很多第三方服务, 启动时需要检查广告, 注册状态等等一系列接口都是在Application的onCreate或是首屏的onCreate中做的.

很多第三方平台的SDK文档也都是这么建议的.

5, 结语

明白了App的启动原理, 也知道了App启动过程中哪些地方容易阻塞, 还知道了用什么工具来分析每个方法的执行时间, 那么接下来就很容易做了.