初探android应用性能分析

原文地址： http://blog.gaoyuan.xyz/2013/11/22/android-app-profile-tools/
如果一个android应用打开时比较慢，或者使用起来比较卡。这个可能是客户端代码有待优化，也可能是服务端性能比较挫。对一个客户端开发者而言，在客户端代码中增加相关debug日志，即可比较准确地定位问题。但这活要落到一个服务端开发人员手里，要怎么办？

本文将在没有apk源码的情况下，以服务端开发人员的视角进行客户端app性能的分析。

在分析之前，我们先补充点android基础知识。

android基础知识

我们所说的android应用，一般都是通过将一个以apk结尾的文件安装在手机等移动设备上才能运行起来的。所以我们先从apk说起。

什么是apk

我们先从网上下载一个apk

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

然后查看这个文件的类型

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

会发现

com.sina.weibo_650.apk

是一个zip压缩文件。解压缩后的文件，主要包括一些资源文件，一些配置文件，一些类库，还有一个class.dex。目录结构如下

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

粗略一看，发现

class.dex

这个文件有5.9M，这应该就是主角。继续执行如下命令

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

因为没有开发过android应用，不明白用java开发的app和这个Dalvik dex file之间有什么关系？所以我们先跳出apk的视角。

android平台架构



如上图，android基于linux操作系统，使用linux内核与设备的硬件进行交互。在内核之上，又抽象出了一层，包括Dalvik虚拟机等。

因为

dex

是

Dalvik
VM

Executes的全称，即android

Dalvik

虚拟机执行程序。

那一个apk的生产和执行过程将是：

*.java
-> *.class -> classes.dex（classes.dex将由Dalvik VM转换成机器码，由linux内核交给cpu去执行）

这样的话，在linux系统上使用profile软件的经验，也将派上用场。

android相关基础知识先介绍到此，感兴趣的请进一步查阅本文后面的参看资料。

android应用性能分析

apk启动速度

在分析之前，我们先看看android程序的执行流程


如上图，只要获取到启动ActivityManager所需要的时间，即是apk的启动时间。

adb logcat | grep ActivityManager

其中”Displayed”对应的时间，即是launch Activity对应的时间，也就是apk启动时间，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线连接电脑和手机，并在手机的

设置

–>

开发者选项

中开启

USB调试

adb

这个工具，可以通过在android
sdk的platform-tools目录中找到。后面介绍的

systrace

也在这个目录。


页面渲染性能

android应用中的页面，是由android系统一帧，一帧地绘制的，其中每一帧的处理如下图：


即：

计算视图大小（measure）
-> 安置视图的位置（layout） -> 绘制（draw）视图

通过收集每帧的处理时间，即可以了解页面的渲染性能。

当fps（每秒处理帧数，页面刷新率）为60时，页面的渲染看起来会比较平滑，这就需要每帧的处理时间不能大于16ms（1000/60）

要检测一个应用在渲染页面时的每帧处理时间，通过如下命令，即可获得每帧的处理时间

adb shell dumpsys gfxinfo com.sina.weibo

在输出日志的

Profile

数据段，包含了三列

Draw

，

Process

，

Execute

分别对应的处理时间，单位是ms。这三列的总和，就是渲染每帧时的处理时间。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

在进行分析之前，需要在

设置

–>

开发者选项

中点击

GPU呈现模式分析

，选择

在adb
shell dumpsys gfxinfo中

。

收集步骤：

1.重新启动app
2.在界面完全加载完之后，在界面上慢慢上下滑动几个像素
3.在终端执行adb shell dumpsys gfxinfo com.sina.weibo

这时将在终端输出页面渲染时的最后128帧中每帧所花费的时间，将相关数据贴到excel表格中，点击其中的

insert

–>

chart

，即可生成相关图表


其中

com.sina.weibo

就是app的包名

获取包名的方法:

adb shell pm list packages

使用systrace进一步分析

通过收集该apk的启动速度和每帧的渲染时间，并与竟品进行对比发现。该app启动时间的确比较慢，也偶尔有丢帧的现象发生。如何近一步分析呢？这时就需要

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

上面这条命令将会在

android-sdk-linux/platform-tools/systrace

目录下生成

trace.html

。其中收集了包名为

com.qihoo.appstore

的应用在android系统上针对

gfx

和

view

category的执行数据。

trace.html

在浏览器中打开如下图：


可以使用如下方法，对

trace.html

进行进一步分析：
* 通过鼠标点击左侧的

+

，

-

可以展开或者收缩相关显示数据
* 通过键盘上的

a

，

d

可以使显示的内容沿着顶部的时间轴向左或者向右移动
* 通过键盘上的

w

，

s

可以对显示的内容进行放大或者缩小
* 使用鼠标点击内容页面的某一个块，在下方会显示详情 * 使用鼠标选择一块内容页面，在下方会显示汇总信息

将光标定位到最后一行，使用

w

进行放大，使用

d

向左移动到2260ms左右，如下图：


发现对于那些

performTraversals

处理超过16ms的帧，其中

eglSwapBuffers

处理的时间都比较长，这应该就是问题所在。

使用usb线连接上手机，在命令行下运行：

python systrace.py -h

可以查看相关使用方法。

systrace是在在android4.1上新增的工具，在4.1,4.2和4.3上使用的方法不同

reference：

[^1] http://www.curious-creature.org/docs/android-performance-case-study-1.html

[^2] http://www.curious-creature.org/docs/android-performance-case-study-1.html

[^3] http://www.vogella.com/articles/AndroidTools/article.html

[^4] /article/1382124.html

[^5] http://www.cnblogs.com/taobox/articles/3405931.html

[^6] http://bigflake.com/systrace/

[^7] http://developer.android.com/tools/debugging/systrace.html

[^8] http://kitoslab-eng.blogspot.com/2013/01/aprof-android-profiler-profiling-tool.html

[^9] http://udinic.wordpress.com/tag/rendering/