Android性能优化与内存泄漏分析
2016-07-27 19:44
585 查看
性能问题一般归结为3类:
1.UI卡顿和稳定性,这类问题用户可直接感知,最为重要。
2.内存问题,内存问题主要表现为内存泄漏。如果存在内存泄漏,应用会不断消耗内存,
容易导致频繁GC使系统出现卡顿(内存不足时会调用垃圾回收机制回收内存,GC比较消耗性能),
或者出现OOM报错。
3.耗电问题,会影响续航,表现为不必要的自启动,不恰当持锁导致系统无法正常休眠,系统休眠后频繁
唤醒系统等。
一. UI卡顿常见原因和分析方法
1.人为在UI线程中做轻微耗时操作,导致UI线程卡顿。
2.布局Layout过于复杂,无法在16ms内完成渲染。
3.同一时间动画执行的次数过多,导致CPU或GPU负载过重。
4.View过度绘制,导致某些像素在同一帧时间内被绘制多次,从而使CPU或GPU负载过重;
5.View频繁的触发measure、layout,导致measure、layout累计耗时过多及整个View频繁的重新渲染;
6. 内存频繁触发GC过多(同一帧中频繁创建内存),导致暂时阻塞渲染操作;
7.冗余资源及逻辑等导致加载和执行缓慢;
8.工作线程优先级未设置为 Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND
导致后台线程抢占UI线程cpu时间片,阻塞渲染操作;
9.ANR;
二. 卡顿分析解决的一般步骤
1)解决过度绘制问题
>在设置开发者选项调试GPU过度绘制中打开调试,看对应界面是否有过度绘制,如果有先解决掉:
> 定位过渡绘制区域
> 利用Android提供的工具进行位置确认以及修改(HierarchyView , Tracer for OpenGL ES)
> 定位到具体的视图(xml文件或者View)
> 通过代码和xml文件分析过渡绘制的原因
> 结合具体情况进行优化
> 使用Lint工具进一步优化
2) 检查是否有主线程做了耗时操作:
严苛模式(StrictMode),是Android提供的一种运行时检测机制,用于检测代码运行时的一些不规范的操作,最常见的场景是用于发现主线程的IO操作。应用程序可以利用StrictMode尽可能的发现一些编码的疏漏。
> 开启 StrictMode
>> 对于应用程序而言,Android 提供了一个最佳使用实践:尽可能早的在
android.app.Application 或 android.app.Activity 的生命周期使能 StrictMode,onCreate()方法就是一个最佳的时机,越早开启就能在更多的代码执行路径上发现违规操作。
>> 监控代码
如果主线程有网络或磁盘读写等操作,在logcat中会有"D/StrictMode"tag的日志输出,从而定位到耗时操作的代码。
3)如果主线程无耗时操作,还存在卡顿,有很大可能是必须在UI线程操作的一些逻辑有问题,比如控件measure、layout耗时过多等,此时可通过Traceview以及systrace来进行分析。
4)Traceview:Traceview主要用做热点分析,找出最需要优化的点。
> 打开DDMS然后选择一个进程,接着点击上面的“Start Method Profiling”按钮(红色小点变为黑色即开始运行),然后操作我们的卡顿UI,然后点击"Stop Method Profiling",会打开如下界面:
图中展示了Trace期间各方法调用关系,调用次数以及耗时比例。通过分析可以找出可疑的耗时函数并进行优化;
5)systrace:抓取trace:
> 执行如下命令:
> 操作APP,然后会生成一个mynewtrace.html 文件,用Chrome打开。
> 图示如下:
通过分析上面的图,可以找出明显存在的layout,measure,draw的超时问题。
6)导入如下插件,可通过在方法上添加@DebugLog来打印方法的耗时:
//用于方便调试性能问题的打印插件。给访法加上@DebugLog,就能输出该方法的调用参数,以及执行时间;
//用于方便调试性能问题的打印插件。给访法加上@DebugLog,就能输出该方法的调用参数,以及执行时间;
三.内存性能优化分析(内存泄漏问题)
Java是垃圾回收语言的一种,其优点是开发者无需特意管理内存分配,降低了应用由于局部故障(segmentation fault)导致崩溃,同时防止未释放的内存把堆栈(heap)挤爆的可能,所以写出来的代码更为安全。
不幸的是,在Java中仍存在很多容易导致内存泄漏的逻辑可能(logical leak)。如果不小心,你的Android应用很容易浪费掉未释放的内存,最终导致内存用光的错误抛出(out-of-memory,OOM)。
一般内存泄漏(traditional memory leak)的原因是:当该对象的所有引用都已经释放了,对象仍未被释放。(译者注:
逻辑内存泄漏(logical memory leak)的原因是:当应用不再需要这个对象,但仍未释放该对象的所有引用。如果持有对象的强引用,垃圾回收器是无法在内存中回收这个对象的。
在Android开发中,最容易引发的内存泄漏问题的是Context。比如Activity的
检测逻辑内存泄漏需要主观判断,特别是对象的生命周期并不清晰。幸运的是,
如果这个方法执行完,在堆栈中仍存在持有该Activity的强引用,垃圾回收器就无法把它标记成已回收的内存,而我们本来目的就是要回收它!
结果就是
全局进程(process-global)的static变量。这个无视应用的状态,持有
活在
检查一下你有没有遇到下列的情况。
在类中定义了静态
如果这个静态变量在
Memory Leak 1 – Static Activity
类似的情况会发生在单例模式中,如果
特殊情况:如果一个View初始化耗费大量资源,而且在一个
view置null即可,但是还是不建议用这个static view的方法)
Memory Leak 2 – Static View
继续,假设
Memory Leak 3 – Inner Class
内部类的优势之一就是可以访问外部类,不幸的是,导致内存泄漏的原因,就是内部类持有外部类实例的强引用。
相似地,匿名类也维护了外部类的引用。所以内存泄漏很容易发生,当你在
。当异步任务在后台执行耗时任务期间,
Memory Leak 4 – AsyncTask
同样道理,定义匿名的
Memory Leak 5 – Handler
我们再次通过Thread和TimerTask来展现内存泄漏。
Memory Leak 6 – Thread
只要是匿名类的实例,不管是不是在工作线程,都会持有
Memory Leak 7 – TimerTask
最后,通过Context.getSystemService(int name)可以获取系统服务。这些服务工作在各自的进程中,帮助应用处理后台任务,处理硬件交互。如果需要使用这些服务,可以注册监听器,这会导致服务持有了
Memory Leak 8 – Sensor Manager
四、耗电量优化建议
电量优化主要是注意尽量不要影响手机进入休眠,也就是正确申请和释放WakeLock,另外就是不要频繁唤醒手机,主要就是正确使用Alarm。
五、一些好的代码实践
1. 节制地使用Service
2. 当界面不可见时释放内存
3. 当内存紧张时释放内存
4. 避免在Bitmap上浪费内存
对大图片,先获取图片的大小信息,根据实际需要展示大小计算inSampleSize,最后decode;
5. 使用优化过的数据集合
6. 谨慎使用抽象编程
7. 尽量避免使用依赖注入框架
很多依赖注入框架是基于反射的原理,虽然可以让代码看起来简洁,但是是有碍性能的。
8. 谨慎使用external libraries
9. 优化整体性能
10. 使用ProGuard来剔除不需要的代码
11. 慎用异常,异常对性能不利
抛出异常首先要创建一个新的对象。Throwable 接口的构造函数用名为
fillInStackTrace() 的本地方法,fillInStackTrace() 方法检查栈,收集调用跟踪信
息。只要有异常被抛出,VM 就必要调整调用栈,因为在处理过程中创建了一
个新对象。
异常只能用于错误处理,不应该用来控制程序流程。
以下例子不好:
应该用下面的语句判断:
不要再循环中使用 try/catch 语句,应把其放在最外层,使用 System.arraycopy()代替 for 循环复制。
1.UI卡顿和稳定性,这类问题用户可直接感知,最为重要。
2.内存问题,内存问题主要表现为内存泄漏。如果存在内存泄漏,应用会不断消耗内存,
容易导致频繁GC使系统出现卡顿(内存不足时会调用垃圾回收机制回收内存,GC比较消耗性能),
或者出现OOM报错。
3.耗电问题,会影响续航,表现为不必要的自启动,不恰当持锁导致系统无法正常休眠,系统休眠后频繁
唤醒系统等。
一. UI卡顿常见原因和分析方法
1.人为在UI线程中做轻微耗时操作,导致UI线程卡顿。
2.布局Layout过于复杂,无法在16ms内完成渲染。
3.同一时间动画执行的次数过多,导致CPU或GPU负载过重。
4.View过度绘制,导致某些像素在同一帧时间内被绘制多次,从而使CPU或GPU负载过重;
5.View频繁的触发measure、layout,导致measure、layout累计耗时过多及整个View频繁的重新渲染;
6. 内存频繁触发GC过多(同一帧中频繁创建内存),导致暂时阻塞渲染操作;
7.冗余资源及逻辑等导致加载和执行缓慢;
8.工作线程优先级未设置为 Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND
导致后台线程抢占UI线程cpu时间片,阻塞渲染操作;
9.ANR;
二. 卡顿分析解决的一般步骤
1)解决过度绘制问题
>在设置开发者选项调试GPU过度绘制中打开调试,看对应界面是否有过度绘制,如果有先解决掉:
> 定位过渡绘制区域
> 利用Android提供的工具进行位置确认以及修改(HierarchyView , Tracer for OpenGL ES)
> 定位到具体的视图(xml文件或者View)
> 通过代码和xml文件分析过渡绘制的原因
> 结合具体情况进行优化
> 使用Lint工具进一步优化
2) 检查是否有主线程做了耗时操作:
严苛模式(StrictMode),是Android提供的一种运行时检测机制,用于检测代码运行时的一些不规范的操作,最常见的场景是用于发现主线程的IO操作。应用程序可以利用StrictMode尽可能的发现一些编码的疏漏。
> 开启 StrictMode
>> 对于应用程序而言,Android 提供了一个最佳使用实践:尽可能早的在
android.app.Application 或 android.app.Activity 的生命周期使能 StrictMode,onCreate()方法就是一个最佳的时机,越早开启就能在更多的代码执行路径上发现违规操作。
>> 监控代码
publicvoidonCreate(){ if(DEVELOPER_MODE){ StrictMode.setThreadPolicy(newStrictMode.ThreadPolicy.Builder() .detectAll().penaltyLog().build()); StrictMode.setVmPolicy(newStrictMode.VmPolicy.Builder() .detectAll().penaltyLog().build()); } super.onCreate(); }
如果主线程有网络或磁盘读写等操作,在logcat中会有"D/StrictMode"tag的日志输出,从而定位到耗时操作的代码。
3)如果主线程无耗时操作,还存在卡顿,有很大可能是必须在UI线程操作的一些逻辑有问题,比如控件measure、layout耗时过多等,此时可通过Traceview以及systrace来进行分析。
4)Traceview:Traceview主要用做热点分析,找出最需要优化的点。
> 打开DDMS然后选择一个进程,接着点击上面的“Start Method Profiling”按钮(红色小点变为黑色即开始运行),然后操作我们的卡顿UI,然后点击"Stop Method Profiling",会打开如下界面:
图中展示了Trace期间各方法调用关系,调用次数以及耗时比例。通过分析可以找出可疑的耗时函数并进行优化;
5)systrace:抓取trace:
> 执行如下命令:
$cdandroid-sdk/platform-tools/systrace $pythonsystrace.py--time=10-omynewtrace.htmlschedgfxviewwm
> 操作APP,然后会生成一个mynewtrace.html 文件,用Chrome打开。
> 图示如下:
通过分析上面的图,可以找出明显存在的layout,measure,draw的超时问题。
6)导入如下插件,可通过在方法上添加@DebugLog来打印方法的耗时:
build.gradle: buildscript{ dependencies{
//用于方便调试性能问题的打印插件。给访法加上@DebugLog,就能输出该方法的调用参数,以及执行时间;
class path com.jakewharton.hugo:hugo-plugin:1.2.1 } }
//用于方便调试性能问题的打印插件。给访法加上@DebugLog,就能输出该方法的调用参数,以及执行时间;
apply plugin:com.jakewharton.hugo java: @Debug Log public void test(int a){ int b=a*a; }
三.内存性能优化分析(内存泄漏问题)
Java是垃圾回收语言的一种,其优点是开发者无需特意管理内存分配,降低了应用由于局部故障(segmentation fault)导致崩溃,同时防止未释放的内存把堆栈(heap)挤爆的可能,所以写出来的代码更为安全。
不幸的是,在Java中仍存在很多容易导致内存泄漏的逻辑可能(logical leak)。如果不小心,你的Android应用很容易浪费掉未释放的内存,最终导致内存用光的错误抛出(out-of-memory,OOM)。
一般内存泄漏(traditional memory leak)的原因是:当该对象的所有引用都已经释放了,对象仍未被释放。(译者注:
Cursor忘记关闭等)
逻辑内存泄漏(logical memory leak)的原因是:当应用不再需要这个对象,但仍未释放该对象的所有引用。如果持有对象的强引用,垃圾回收器是无法在内存中回收这个对象的。
在Android开发中,最容易引发的内存泄漏问题的是Context。比如Activity的
Context,就包含大量的内存引用,例如
View Hierarchies和其他资源。一旦泄漏了
Context,也意味泄漏它指向的所有对象。Android机器内存有限,太多的内存泄漏容易导致OOM。
检测逻辑内存泄漏需要主观判断,特别是对象的生命周期并不清晰。幸运的是,
Activity有着明确的生命周期,很容易发现泄漏的原因。Activity.onDestroy()被视为
Activity生命的结束,程序上来看,它应该被销毁了,或者Android系统需要回收这些内存(译者注:当内存不够时,Android会回收看不见的
Activity)。
如果这个方法执行完,在堆栈中仍存在持有该Activity的强引用,垃圾回收器就无法把它标记成已回收的内存,而我们本来目的就是要回收它!
结果就是
Activity存活在它的生命周期之外。
Activity是重量级对象,应该让Android系统来处理它。然而,逻辑内存泄漏总是在不经意间发生。(译者注:曾经试过一个Activity导致20M内存泄漏)。在Android中,导致潜在内存泄漏的陷阱不外乎两种:
全局进程(process-global)的static变量。这个无视应用的状态,持有
Activity的强引用的怪物。
活在
Activity生命周期之外的线程。没有清空对
Activity的强引用。
检查一下你有没有遇到下列的情况。
Static Activities
在类中定义了静态Activity变量,把当前运行的
Activity实例赋值于这个静态变量。
如果这个静态变量在
Activity生命周期结束后没有清空,就导致内存泄漏。因为static变量是贯穿这个应用的生命周期的,所以被泄漏的
Activity就会一直存在于应用的进程中,不会被垃圾回收器回收。
static Activity activity; void setStaticActivity() { activity = this; } View saButton = findViewById(R.id.sa_button); saButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { setStaticActivity(); nextActivity(); } });
Memory Leak 1 – Static Activity
Static Views
类似的情况会发生在单例模式中,如果Activity经常被用到,那么在内存中保存一个实例是很实用的。正如之前所述,强制延长
Activity的生命周期是相当危险而且不必要的,无论如何都不能这样做。
特殊情况:如果一个View初始化耗费大量资源,而且在一个
Activity生命周期内保持不变,那可以把它变成static,加载到视图树上(View Hierachy),像这样,当
Activity被销毁时,应当释放资源。(译者注:示例代码中并没有释放内存,把这个static
view置null即可,但是还是不建议用这个static view的方法)
static view; void setStaticView() { view = findViewById(R.id.sv_button); } View svButton = findViewById(R.id.sv_button); svButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { setStaticView(); nextActivity(); } });
Memory Leak 2 – Static View
Inner Classes
继续,假设Activity中有个内部类,这样做可以提高可读性和封装性。将如我们创建一个内部类,而且持有一个静态变量的引用,恭喜,内存泄漏就离你不远了(译者注:销毁的时候置空,嗯)。
private static Object inner; void createInnerClass() { class InnerClass { } inner = new InnerClass(); } View icButton = findViewById(R.id.ic_button); icButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { createInnerClass(); nextActivity(); } });
Memory Leak 3 – Inner Class
内部类的优势之一就是可以访问外部类,不幸的是,导致内存泄漏的原因,就是内部类持有外部类实例的强引用。
Anonymous Classes
相似地,匿名类也维护了外部类的引用。所以内存泄漏很容易发生,当你在Activity中定义了匿名的
AsyncTsk
。当异步任务在后台执行耗时任务期间,
Activity不幸被销毁了(译者注:用户退出,系统回收),这个被
AsyncTask持有的
Activity实例就不会被垃圾回收器回收,直到异步任务结束。
void startAsyncTask() { new AsyncTask<Void, Void, Void>() { @Override protected Void doInBackground(Void... params) { while(true); } }.execute(); } super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); View aicButton = findViewById(R.id.at_button); aicButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public f79b void onClick(View v) { startAsyncTask(); nextActivity(); } });
Memory Leak 4 – AsyncTask
Handler
同样道理,定义匿名的Runnable,用匿名类
Handler执行。
Runnable内部类会持有外部类的隐式引用,被传递到
Handler的消息队列
MessageQueue中,在
Message消息没有被处理之前,
Activity实例不会被销毁了,于是导致内存泄漏。
void createHandler() { new Handler() { @Override public void handleMessage(Message message) { super.handleMessage(message); } }.postDelayed(new Runnable() { @Override public void run() { while(true); } }, Long.MAX_VALUE >> 1); } View hButton = findViewById(R.id.h_button); hButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { createHandler(); nextActivity(); } });
Memory Leak 5 – Handler
Threads
我们再次通过Thread和TimerTask来展现内存泄漏。void spawnThread() { new Thread() { @Override public void run() { while(true); } }.start(); } View tButton = findViewById(R.id.t_button); tButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { spawnThread(); nextActivity(); } });
Memory Leak 6 – Thread
TimerTask
只要是匿名类的实例,不管是不是在工作线程,都会持有Activity的引用,导致内存泄漏。
void scheduleTimer() { new Timer().schedule(new TimerTask() { @Override public void run() { while(true); } }, Long.MAX_VALUE >> 1); } View ttButton = findViewById(R.id.tt_button); ttButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { scheduleTimer(); nextActivity(); } });
Memory Leak 7 – TimerTask
Sensor Manager
最后,通过Context.getSystemService(int name)可以获取系统服务。这些服务工作在各自的进程中,帮助应用处理后台任务,处理硬件交互。如果需要使用这些服务,可以注册监听器,这会导致服务持有了Context的引用,如果在
Activity销毁的时候没有注销这些监听器,会导致内存泄漏。
void registerListener() { SensorManager sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE); Sensor sensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ALL); sensorManager.registerListener(this, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST); } View smButton = findViewById(R.id.sm_button); smButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { registerListener(); nextActivity(); } });
Memory Leak 8 – Sensor Manager
看过那么多会导致内存泄漏的例子,容易导致吃光手机的内存使垃圾回收处理更为频发,甚至最坏的情况会导致OOM。垃圾回收的操作是很昂贵的开销,会导致肉眼可见的卡顿。所以,实例化的时候注意持有的引用链,并经常进行内存泄漏检查。
四、耗电量优化建议电量优化主要是注意尽量不要影响手机进入休眠,也就是正确申请和释放WakeLock,另外就是不要频繁唤醒手机,主要就是正确使用Alarm。
五、一些好的代码实践
1. 节制地使用Service
2. 当界面不可见时释放内存
3. 当内存紧张时释放内存
4. 避免在Bitmap上浪费内存
对大图片,先获取图片的大小信息,根据实际需要展示大小计算inSampleSize,最后decode;
public static Bitmap decodeSampledBitmapFromFile(String filename, int reqWidth,int reqHeight){ //First decodewithinJustDecodeBounds=truetocheckdimensions final BitmapFactory.Optionsoptions=new BitmapFactory.Options(); options.inJustDecodeBounds=true; BitmapFactory.decodeFile(filename,options); //CalculateinSampleSize options.inSampleSize= reqHeight); calculateInSampleSize(options, reqWidth,reHeight); //DecodebitmapwithinSampleSizeset options.inJustDecodeBounds=false; return BitmapFactory.decodeFile(filename,options); } public static int calculateInSampleSize(BitmapFactory.Optionsoptions, intreqWidth,intreqHeight){ //Rawheightandwidthofimage final int height=options.outHeight; final int width=options.outWidth; int inSampleSize=1; if(height>reqHeight||width>reqWidth){ if(width>height){ inSampleSize=Math.round((float)height/(float)reqHeight); }else{
inSampleSize=Math.round((float)width/(float)reqWidth);
} } return inSampleSize; }
5. 使用优化过的数据集合
6. 谨慎使用抽象编程
7. 尽量避免使用依赖注入框架
很多依赖注入框架是基于反射的原理,虽然可以让代码看起来简洁,但是是有碍性能的。
8. 谨慎使用external libraries
9. 优化整体性能
10. 使用ProGuard来剔除不需要的代码
android{ buildTypes{ release{ minifyEnabledtrue shrinkResources true proguardFilesgetDefaultProguardFile(proguard-android.txt),src/main/proguard-project.txt signingConfigsigningConfigs.debug } }
11. 慎用异常,异常对性能不利
抛出异常首先要创建一个新的对象。Throwable 接口的构造函数用名为
fillInStackTrace() 的本地方法,fillInStackTrace() 方法检查栈,收集调用跟踪信
息。只要有异常被抛出,VM 就必要调整调用栈,因为在处理过程中创建了一
个新对象。
异常只能用于错误处理,不应该用来控制程序流程。
以下例子不好:
try{ startActivity(intentA); }catch(){ startActivity(intentB); }
应该用下面的语句判断:
if(getPackageManager().resolveActivity(intentA,0)!=null)
不要再循环中使用 try/catch 语句,应把其放在最外层,使用 System.arraycopy()代替 for 循环复制。
相关文章推荐
- android开发轻量级数据库SQLite
- Android Studio2.0 教程从入门到精通Windows版 - 提高篇
- Android 布局
- Android Studio2.0 教程从入门到精通Windows版 - 入门篇
- Android的进阶学习(六)--理解View事件分发
- Android编程之找不到布局文件
- Android 设置PreferenceFragment 的背景颜色
- Android新布局-ConstraintLayout详解
- Mob免费验证码androidStudio实现
- android下中英文混合排序
- android 6.0的新特性
- Android Studio教程:启动时不自动打开项目
- Android之SurfaceView使用总结
- android studio menu
- AndroidStudio插件之GsonFormat
- 第五篇.android的调试工具的相关
- android Camera 设置概述
- vlc for android 编译环境搭建
- Android Studio右键选项中没有svn
- 开发日记——手机安全卫士 Day08 2016-7-27 完成软件管家功能