Android App壓力測試

前言：寫這篇文章的目的，一是因爲不少同學作爲Android開發，很少會自己去做壓力測試，不瞭解相關的技術，不知道壓力測試是什麼、怎麼工作的；二是詢問過身邊的一些測試同學，他們進行壓力測試的時候，很多情況只是執行monkey的隨機操作，也有部分同學不會寫測試腳本，那麼本篇文章就應運而生了！

一、背景

1.爲什麼要進行壓力測試？

我們都知道一款產品上線之前都需要進行的一步操作就是測試驗收，那麼人工手動的測試是帶有一定的偶然性的，因爲沒有人知道哪一步操作會出現問題（例如Crash、ANR等），還有對於一些偶發現象，人爲難以復現的場景，開發人員無法針對性的解決問題，那麼進行壓力測試就是儘可能的模擬各種使用場景，最大程度發現隱藏的問題。

壓力測試的目標：

• 1.提高產品穩定性
  產品的穩定性是App產品所有指標中非常重要的一項，有機構統計70%的用戶在使用App時會遇到各種不穩定的問題，當出現異常問題時，有的用戶會忍受繼續使用，有的用戶可能就會放棄使用直接卸載App了，這取決於應用的使用場景和發展階段，例如微信、QQ、支付寶等等，人們已經離不開這些和生活息息相關的產品了，哪怕偶爾出現一兩次不穩定的問題，用戶很大程度上也不會卸載，但是如果這發生在一款初創期的App上，用戶可能直接就卸載了，可能給公司帶來致命的打擊。

• 2.提高產品留存率
  機構統計有5%的用戶在遇到頁面延時響應時間過長的時候，會選擇放棄繼續使用或者卸載App，當用戶對這樣的一款App產生反感情緒時，產品的DAU和留存率就會降低。所以提高產品的穩定性、提高產品的留存率，爲公司帶來更大的收益，壓力測試勢在必行！

2.什麼時候進行壓力測試？

這個沒有明確的要求，但是一般會選擇在首輪功能測試驗收通過後進行，這樣能最大程度避免因爲功能性bug導致的壓力測試結果異常。因爲壓力測試是自動化執行，所以當我們下班的時候，就可以執行測試腳本，第二天早上上班的時候來查看壓力測試結果，測試工作互不耽誤。

二、理論

1.手工測試場景

當我們手工模擬一個搜索操作時，會按照以上的步驟來：1.點擊搜索框（彈起軟鍵盤），2.輸入關鍵詞，3.點擊搜索按鈕，搜索結果就會出現在下面的網頁中。

2.自動測試場景

將我們上述的手工操作，轉換成機器語言，應該是什麼樣呢？

點擊輸入框 -> 輸入關鍵詞（鍵盤事件）-> 點擊搜索 -> 選擇想要查看的結果條目 -> 滾動瀏覽，這就是機器自動化的流程，那麼我們應該做的就是模擬手工操作的事件流。

3.Monkey工具

• 1.什麼是Monkey？
  Monkey是Android SDK自帶的測試工具，是一個命令行工具，可以運行在模擬器裏或實際設備中。可以運行在模擬器中或者實際設備中，它向系統發送僞隨機的用戶事件流（如按鍵輸入，觸摸屏輸入，手勢輸入等），實現對正在開發的應用程序進行壓力測試。由於測試事件和數據都是隨機的，不能自定義，所以有很大的侷限性。
• 2.Monkey在哪兒？
  存在於我們的Android手機中，需要藉助ADB來和Monkey進行通信。

4.ADB命令

• 1.什麼是ADB？
  Android 調試橋 (adb) 是一種功能多樣的命令行工具，可讓您與設備進行通信。adb 命令便於執行各種設備操作（例如安裝和調試應用），並提供對 Unix shell（可用來在設備上運行各種命令）的訪問權限。
• 2.ADB在哪兒？
  adb 包含在 Android SDK 平臺工具軟件包中。您可以使用 SDK 管理器下載此軟件包，管理器會將此軟件包安裝在 android_sdk/platform-tools/。或者，如果您需要獨立的 Android SDK 平臺工具軟件包，可以點擊此處進行下載。

5.什麼是MonkeyScript

MonkeyScript是官方提供的，除了像猴子一樣隨機亂點之外，還可以通過編寫腳本的形式，完成一系列固定的操作。MonkeyScript提供一整套完善的API來進行支持，主要還是基於座標點的操作，包含常用的：點擊、長按、輸入、等待等操作。

6.什麼是MonkeyRunner

monkey和monkeyrunner都是android sdk提供的測試命令，但monkeyrunner和money沒有什麼直接的關係，monkey是在設備直接運行adb shell命令生成隨機事件來進行測試的。相比較而言，monkeyrunner則是通過API發送特定的命令和事件通過工作站來控制設備。

7.MonkeyRunner API

MonkeyRunner工具主要有三個類：MonkeyRunner、MonkeyDevice、MonkeyImage。

• 1.MonkeyRunner類：提供連接真機和模擬器方法waitForConnection(float timeout,string deviceid)，還有顯示提示顯示信息的alert()方法。
• 2.MonkeyDevice類：提供了安裝和卸載程序包、開啓Activity、發送按鍵和點擊事件、運行測試包等方法。
• 3.MonkeyImage類：在測試過程中用來保存測試截圖，保存各種格式，並可以比較兩個MonkeyImage對象。

三、實戰

1.App壓力測試實戰

• 1.在手機開發者選項中，將USB調試勾選。
• 2.確認手機和電腦已經成功連接。
  
  在連接設備列表中能發現自己的設備說明連接成功。
• 3.安裝測試App
• 4.發送壓力測試命令（隨機）

adb shell monkey 100

這時手機就會模擬各種隨機操作100次。

執行完後在命令行會看到以下內容：

可以看到我們設置的是執行100次操作，這裏Events injected也收到了100次事件，說明過程中沒有出現異常，否則Events injected數量會少於100，整個操作過程耗時5613ms。

• 5.獲取App包名
  以上我們執行的是隨機命令，如果我們想針對某一個App進行壓力測試怎麼辦呢？首先我們需要獲取想要測試的App的包名，可以藉助以下一行命令：

adb logcat | grep START

這裏拿計算器應用爲例，執行後，然後點擊手機中的計算器應用，就會發現在最後一行會輸出計算器的相關信息：

其中cmp=com.meizu.flyme.calculator就是計算器的包名了。

• 6.給指定App進行壓力測試

adb shell monkey -p com.meizu.flyme.calculator 1000

這行代碼會對我們的計算器應用執行1000次的隨機操作。

2.Monkey高級參數的使用

• 1.throttle參數
  指定事件之間的間隔（毫秒）

adb shell monkey --throttle <milliseconds>

• 2.seed參數
  指定隨機生成數的seed值

adb shell monkey -s <seed> <event-count>

我們利用monkey進行壓力測試的時候，monkey生成的事件流都是隨機的，如果在執行過程中發生異常的時候，測試同學可能找開發去修改，開發同學要求測試同學復現操作步驟，那麼這個時候就很難復現了。如果我們能夠指定seed值的話，那麼monkey就會執行相同的操作序列，就能很方便的復現之前出現的異常問題。

• 3.觸摸事件
  設定觸摸事件百分比

adb shell monkey --pct-touch <percent>

同樣以計算器爲例，在命令中增加一個-v參數，能夠看出操作執行過程中的百分比：

Event 0代表的是touch事件，因爲我們指定了–pct-touch 100，所以其他的觸摸事件都是0，touch事件是100，另外下面的結果中出現了多次ACTION_DOWN和ACTION_UP，按下和彈起都是配對出現的，這就是模擬一次點擊過程。

如果我們不指定–pct-touch 100，來看看執行效果：

可以看出事件很隨機的分佈，其中touch事件佔了15%，從下面打出的日誌可以看出，還有像Traceball和rotation這些事件的觸發。

• 4.動作事件
  設定動作事件百分比

adb shell monkey --pct-motion <percent>

這裏需要注意一點是動作事件和其他事件百分比的和要等於100，如果不等於100的話，則會將剩餘部分隨機操作。

這裏我們指定了touch事件50%，motion事件30%，所以剩下的8種事件類型佔比是隨機分配的。

• 5.軌跡球事件
  設定軌跡球事件百分比

adb shell monkey --pct-traceball <percent>

• 6.基本導航事件
  設定基本導航事件百分比，輸入設備的上、下、左、右

adb shell monkey --pct-nav <percent>

• 7.主要導航事件
  設定主要導航事件百分比，兼容中間鍵、返回鍵、菜單鍵

adb shell monkey --pct-majornav <percent>

• 8.系統導航事件
  設定系統導航事件百分比，HOME、BACK、撥號和音量鍵

adb shell monkey --pct-syskeys <percent>

• 9.啓動Activity事件
  設定啓動Activity事件百分比，會在多個app之間進行切換

adb shell monkey --pct-appswitch <percent>

• 10.不常用事件
  設定不常用事件百分比

adb shell monkey --pct-anyevent <percent>

• 11.崩潰事件
  忽略崩潰和異常

在monkey執行過程中，如果遇到一次crash，則進程會中斷，不會繼續往下進行，那麼我們如果希望monkey能夠執行完所有的事件的話，就需要用到這個參數。

adb shell monkey --ignore-crashes <event-count>

• 12.超時事件
  忽略超時事件

和崩潰事件一樣，如果monkey遇到ANR時，也會中斷，所以我們需要忽略超時事件的話，可以用到這個參數。

adb shell monkey --ignore-timeouts <event-count>

3.Crash結果分析

• 1.安裝一個會發生Crash的app
• 2.執行monkey進行壓力測試
• 3.分析Crash的Exception信息

可以看到當monkey觸發了某一個crash事件時，進程停止了，同時會打印出crash的相關信息，這是Event injected事件是533，我們命令中指定的是1000，所以當異常發生時，不會繼續執行剩下的操作。

注意到在log的最後有一行：

System appears to have crashed at event 533 of 1000 using seed 1574782034909

前面我們說過，如果我們想要重複上一次的過程的話，需要指定一個seed值去模擬上一次的操作，這裏可以使用seed 1574782034909，這樣執行過程就會和上次一模一樣，這樣就可以復現我們剛纔崩潰的場景。

如果我們希望出現crash時，monkey仍然執行完1000次操作時，這時就可以用到上面介紹到的–ignore-crashes。

可以看到，我們指定了seed，模擬上一次的操作流，同時也使用了–ignore-crashes，crash發生了，但是仍會執行完，所以Event injected爲1000，但是這個時候想看到seed值會發現沒有了，因爲當crash發生時，仍然要求monkey繼續執行，所以就會隨機生成一個新的seed值。

4.ANR結果分析

• 1.安裝一個會發生ANR的app
• 2.執行monkey進行壓力測試
• 3.分析ANR的Exception信息

日誌非常多，截取部分日誌來看看：


可以看到當執行到第84個操作時，就發生了ANR，發生的原因在日誌中也有具體的描述，如果我們希望復現這個ANR的話，可以依靠此次產生的seed。同理如果希望事件繼續執行完，可以藉助–ignore-timeouts命令。

5.MonkeyScript實戰

在monkey幫我們完成穩定性測試之後，我們如果有一種需求，模擬重複操作事件流100次，而monkey是隨機操作，那麼這時候就要使用MonkeyScript了。

adb shell monkey -f <script-file> <event-count>

在編寫MonkeyScript之前，來先了解一些常用命令：
1.DispatchTrackball命令
軌跡球事件

DispatchTrackball(long downtime,long eventide,int action,float x,float y,
float pressure,float size,int metastate,float xprecision,float yprecision,
int device,int edgeflags)

long downtime指鍵最初被按下的時間
long eventtide指事件發生的時間
int action指具體操作的動作，如按下
float x,float y指x和y的座標
float pressure壓力事件的大小（0~1）
float size指觸摸的記事值（0~1）
int metastate指當前按下mate鍵的標識
float xprecision，float yprecision指x和y座標的精確值
int device事件的來源（0~x）
int edgeflags指超出屏幕了範圍

我們這裏用三個參數就可以了，分別是：
int action（0表示按下，1表示彈起）
如果我們想要模擬點擊事件的話，需要傳輸兩個參數，一個命令傳輸0，表示按下，另一個傳輸1，表示彈起，這樣我們可以實現點擊的過程。

在點擊的過程中，我們需要確定點擊的點，這裏就是指需要確定點擊的範圍，即就是x和y的座標：float x和float y。

2.DispatchPointer命令
點擊事件

DispatchPointer(long downtime,long eventtide,int action,float x,float y,
float pressure,float size,int metastate,float xprecision,float yprecision,
int device,int edgeflags)

參數含義和DispatchTrackball一樣。

3.DispatchString命令
輸入字符串命令

DispatchString(String text)

接收一個要輸入的字符串。

4.LaunchActivity命令
啓動應用

LaunchActivity(package,Activity)

#package指App包名
#Activity指被啓動頁面的名稱

5.UserWait命令
等待事件

UserWait(1000)

等待的時間，單位爲毫秒

6.DispatchPress命令
按下鍵值

DispatchPress(int keycode)

keycode 66 回車鍵
根據自己的需要傳入具體對應的鍵值即可

MonkeyScript實戰部分
在瞭解完上述的幾個命令之後，我們正式開始編寫腳本。這裏我們模擬一個用戶在瀏覽器搜索100次的場景。用戶每次的操作流程如下：

那我們將這幾個步驟轉化爲MonkeyScript支持的語言。

首先MonkeyScript有一些固定的腳本頭，需要寫在腳本的最前面。

type=user
count = 1
speed = 1.0
start data >>

然後纔是我們要執行的步驟腳本，完整的腳本如下：

type=user
count = 1
speed = 1.0
start data >>

LaunchActivity(com.zhangyan.monkeydemo,com.zhangyan.monkeydemo.MainActivity)
UserWait(2000)
DispatchPointer(10,10,0,200,200,1,1,-1,1,1,0,0)
DispatchPointer(10,10,1,200,200,1,1,-1,1,1,0,0)
DispatchString(China)
UserWait(1000)
DispatchPress(66)
UserWait(1000)
DispatchPointer(10,10,0,1350,250,1,1,-1,1,1,0,0)
DispatchPointer(10,10,1,1350,250,1,1,-1,1,1,0,0)
UserWait(6000)
DispatchPointer(10,10,0,1200,250,1,1,-1,1,1,0,0)
DispatchPointer(10,10,1,1200,250,1,1,-1,1,1,0,0)
UserWait(3000)

解釋一下參數：

DispatchPointer(10,10,0,200,200,1,1,-1,1,1,0,0)
DispatchPointer(10,10,1,200,200,1,1,-1,1,1,0,0)

這是一個模擬點擊事件，所以按下和彈起是成對出現的，第三個參數action分別是0和1表示down和up，第四位和第五位參數是點擊的x和y座標點，那麼這個點如何獲取呢？需要藉助Android SDK中的一個uiautomatorviewer，它的路徑在我的/Library/Android/sdk/tools/bin/下，你們可以在你們對應的安裝目錄下找到這個命令。運行起來後如下所示：

我們可以藉助這個獲取我們想要的x和y值，放到參數中就行了。

腳本寫完了保存一下，此時執行adb shell monkey -f monkey.script 2是無效的，爲什麼呢？
因爲monkey是存在我們的手機設備中的，而我的monkey.script腳本存在我的電腦中的，所以手機中的monkey是無法直接獲取到電腦設備的腳本的，所以我們需要將monkey.script放到手機中去，執行以下這段命令：

adb push monkey.script /data/local/tmp/

然後執行這條命令，注意路徑得寫文件的絕對路徑，也就是我們剛纔設置的路徑。

adb shell monkey -f /data/local/tmp/monkey.script 2

可以看到腳本執行起來後，app就會按照我們設定的操作執行，重複的次數就是我們設置的2次，當操作全部執行完成後，終端會有如下信息：

那麼這裏爲什麼Event injected等於30呢？其實這個操作的個數就是我們腳本里的命令數，執行多少次就是它的乘積。

6.MonkeyRunner實戰

MonkeyScript雖然很強大，能夠幫助我們完成豐富的操作，但是它也有很多限制之處，比如我們在自動化過程中想要完成截屏操作，那它就無法完成了，此時就需要用到MonkeyRunner了。

在使用MonkeyRunner之前，來先了解一些常用命令。

MonkeyRunner API 主要通過下面三個包：
MonkeyRunner： 主要提供了MonkeyRunner應用的輔助方法以及用來連接設備或是模擬器的方法，並提供UI支持等。
MonkeyDevice： 代表一個設備或是模擬器，提供安裝、卸載應用的方法，啓動一個 Activity，發送按鍵或是Touch事件等。
MonkeyImage： 代表一個截屏圖像，可以截取不同格式的圖像，比較兩個MonkeyImage圖像，保存圖像等。

1.MonkeyRunner API - alert
警告框

void alert(String message,String title,String okTitle)

下面來寫一段python腳本：

#!/usr/bin/python
#-*- UTF-8 -*-
from com.android.monkeyrunner import MonkeyRunner
MonkeyRunner.alert('Hello World','MonkeyRunner','OK')

執行命令monkeyrunner demo.py

2.MonkeyRunner API - waitForConnection
等待設備連接，有多個device id，需要指明具體哪個設備

waitForConnection(float timeout,String deviceId)//timeout單位爲秒

3.MonkeyRunner API - drag
拖動

drag(tuple start,tuple end,float duration,integer steps)

start：啓動位置
end：終點位置
duration：手勢持續的時間
插值點的步數，默認是10

4.MonkeyRunner API - press
按鍵

press(String keycode,dictionary type)

keycode：按鍵的code
type：按鍵類型：DOWN、UP、DOWN_AND_UP

5.MonkeyDevice API - startActivity
啓動應用

startActivity(package+"/"+activity)

6.MonkeyDevice API - touch
點擊事件

touch(integer x,integer y,integer type)

7.MonkeyDevice API - type
輸入事件

type(String message)

8.MonkeyDevice API - takeSnapshot
截屏事件

MonkeyImage takeSnapshot()

9.MonkeyImage API - sameAs
圖像對比

boolean sameAs(MonkeyImage other,float percent)

10.MonkeyImage API - writeToFile
保存圖像文件

void writeToFile(String path,String format)

MonkeyRunner實戰部分
我們仍然模擬上面的操作，用MonkeyRunner腳本來實現一遍，完整代碼如下：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
from com.android.monkeyrunner import MonkeyRunner,MonkeyDevice,MonkeyImage
#連接設備
device = MonkeyRunner.waitForConnection(3,"793QADSKAR5G4")
#啓動app
device.startActivity("com.zhangyan.monkeydemo/com.zhangyan.monkeydemo.MainActivity")
MonkeyRunner.sleep(2)
#點擊搜索框
device.touch(200,200,"DOWN_AND_UP")
MonkeyRunner.sleep(1)
#輸入關鍵詞
device.type("China")
MonkeyRunner.sleep(1)
#點擊回車鍵
device.press("KEYCODE_ENTER","DOWN_AND_UP")
MonkeyRunner.sleep(1)
#點擊搜索
device.touch(1350,250,"DOWN_AND_UP")
MonkeyRunner.sleep(3)
#截圖
image = device.takeSnapshot()
image.writeToFile('./takeSnapshot.png','png')
#點擊清除按鈕
device.touch(1200,250,"DOWN_AND_UP")
MonkeyRunner.sleep(3)

我的python腳本放在桌面上，所以進入到桌面目錄，執行以下命令：

monkeyrunner monkeyrunner.py 

等待幾秒設備連接成功，就會看到手機出現和MonkeyScript一樣的操作，不過我們的python腳本中有一個截屏的操作，等待腳本執行完，會看到桌面上有一張我們命名好的圖片，打開看看圖片的內容：

可以看到在我們點擊搜索按鈕後，就執行了截屏命令，保存到指定路徑。

到這裏MonkeyRunner的基本用法就講完了，我們可以看到MonkeyRunner幫助我們完成了整個自動化的過程，如果想要MonkeyRunner執行多次的話，就需要藉助python腳本做這樣的事情，這樣可以完成重複的操作過程。

四、結束語

這篇文章簡單的介紹了Monkey相關的知識，包括基礎的MonkeyScript使用、MonkeyRunner的使用，大家可以藉助這些命令實現自己的一個自動化壓力測試的功能，感謝！