Android性能优化工具之Systrace

前言

在开发应用时，你需要检查应用的交互是平滑流畅的。Systrace工具可以帮助你收集设备上运行的所有进程的时间信息，并生成一个详细的HTML报告。它显示了给定时间内CPU的使用情况以及每个进程和线程在做什么。它还自动分析了捕获的跟踪信息，并高亮显示它所观察到的性能问题，同时提供了如何修复问题的建议。Systrace工具特别适合用来分析UI的性能。

前提条件

使用Systrace工具有几个前提条件：

Android SDK Tools版本不低于20。

Android设备的系统版本不低于4.1。

如果使用命令行运行，计算机需要安装Python。

准备工作

使用Systrace工具之前，需要做一些准备工作：

将设备连接到计算机。

开启设备的 开发者选项、USB调试 和 USB安装。

在设备上运行待跟踪的应用。

使用Systrace

Systrace工具可以从图形用户界面运行，也可以从命令行运行。

使用图形用户界面运行

Systrace工具内置在Android Device Monitor中。启动Android Device Monitor有两种方法：

在Android Studio中，点击 Tools > Android > Android Device Monitor。

进入Android SDK根目录下的 tools 目录，运行 monitor 程序。

如下图所示：



确保你的设备和应用显示在Devices选项卡中。在 Devices 选项卡中，选中你的设备，然后点击Systrace按钮

，打开Systrace工具的配置对话框。如下图所示：



Systrace工具的配置对话框的各个设置项的说明如下表所示：

设置项	说明
Destination File	trace文件的保存位置
Trace duration (seconds)	trace的时长
Trace Buffer Size (kb)	trace的缓存大小
Enable Application Traces from	使能应用等级的trace
Commonly Used Tags	常用的trace选项
Advanced Options	高级的trace选项

注意： 当你在应用代码中使用Trace类添加自己的跟踪标记时，Enable Application Traces from设置项需要设置为你的应用包名。即使你没有在应用代码中添加自己的跟踪标记，你也应该设置Enable Application Traces from设置项的值为你的应用包名。因为默认情况下，许多库（比如RecyclerView）的代码里添加了可以提供有用信息的跟踪标记。

最后，点击OK，Systrace工具开始跟踪。开始跟踪之后，在应用需要跟踪的页面进行交互操作。

使用命令行运行

使用命令行运行Systrace工具必须先安装Python，并将其添加到系统的PATH环境变量中。

使用命令行运行Systrace工具的语法如下所示：

$ python systrace.py [options] [category1] [category2] ... [categoryN]

对于Android 4.3及以上版本的设备和Android 4.2及以下版本的设备，Systrace工具有不同的命令行选项，具体内容可以参考官网。

Android 4.3及以上版本的设备

在Android 4.3及以上版本的设备上使用Systrace工具时，你可以省略跟踪类别标签来获得默认值，或者你可以手动指定包含的标签。示例如下所示：

$ cd android-sdk/platform-tools/systrace
$ python systrace.py -o trace.html --time=10 --app=com.github.cyc.study sched gfx view wm

Android 4.2及以下版本的设备

在Android 4.2及以下版本的设备上使用Systrace工具需要两个步骤。你必须首先设置要捕获的跟踪标签，然后运行跟踪。示例如下所示：

$ cd android-sdk/platform-tools/systrace
$ python systrace.py --set-tags gfx,view,wm
$ adb shell stop
$ adb shell start
$ python systrace.py -o trace.html --time=10

Trace应用代码

Android系统默认添加的跟踪标记无法跟踪应用的所有行为。你可以根据需要在应用代码里添加自定义的标记。在Android 4.3 (API level 18) 及以上版本中，你可以使用 Trace 类在应用代码中添加标记。

使用 Trace.beginSection() 静态方法来标记一次跟踪的开始，使用 Trace.endSection() 静态方法来标记一次跟踪的结束。示例代码如下所示：

private void doTask() {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= 18) {
Trace.beginSection("MainActivity.doTask()");
}

// 模拟执行任务
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

if (Build.VERSION.SDK_INT >= 18) {
Trace.endSection();
}
}

注意：

Trace.endSection()方法结束的是最近一次调用的Trace.beginSection()方法。因此，要确保开始和结束的方法调用是正确匹配的。

Trace.beginSection()和Trace.endSection()方法必须在同一个线程中调用。

在try…catch语句中，必须在finally块中调用Trace.endSection()方法，以确保即使抛出异常也会调用结束方法。

在使用Systrace工具之前需要使能应用等级的trace，否则Systrace工具无法跟踪在应用代码里添加的自定义标记。

分析Trace报告

Systrace工具跟踪结束之后会在指定目录下生成一个详细的HTML报告文件。该文件需要使用Google Chrome浏览器打开。打开之后，如下图所示：



Trace报告的X轴表示时间，Y轴以进程进行分组，进程组内是各个线程。每个应用进程包含了每个线程所包含的所有跟踪标记，包括基于启用跟踪类别的高级跟踪事件的层次结构。

Trace报告可以进行一些简单的交互，比如放大、缩小、平移和拖动等。下表列出了几个常用的快捷键：

快捷键	描述
w	放大时间轴
s	缩小时间轴
a	右移时间轴
d	左移时间轴

查看帧

每个应用都显示了一排表示渲染帧的圆形，圆形的颜色通常是绿色的。颜色为黄色或者红色的圆形表示该帧超过了维持平滑流畅的60帧每秒所需的16.6毫秒的运行时间限制。如下图所示：



点击一个圆形会高亮显示它，此时可以只关注系统为该帧所做的工作。在Android 5.0 (API level 21) 及以上版本的设备上，这个工作是由UI线程和Render线程完成的。在以前的版本中，创建一个帧的所有工作都是在UI线程上完成的。

我们还可以单击一个帧的各个组件，看看它们分别运行了多长时间。有一些事件，比如performTraversals，当你选中它时下方会描述系统在该方法中做了什么。

查看警报

Systrace工具对跟踪中的事件进行自动分析，并将许多性能问题作为警报，警报中会提供如何修复问题的建议。当你选中一个慢帧时，下方会显示一个警报。如下图所示：



你还可以通过单击窗口右方的 Alerts 选项卡来查看Trace报告的所有警报。这样做会展开Alerts面板，在那里你可以看到Systrace工具在跟踪中发现的每一个警报，以及警报的总数。如下图所示：

总结

Systrace工具可以帮助你收集设备上运行的所有进程的时间信息，并生成一个详细的HTML报告。它显示了给定时间内CPU的使用情况以及每个进程和线程在做什么。它还自动分析了捕获的跟踪信息，并高亮显示它所观察到的性能问题，同时提供了如何修复问题的建议。Systrace工具特别适合用来分析UI的性能。

参考

https://developer.android.com/studio/profile/systrace.html

https://developer.android.com/studio/profile/systrace-walkthru.html

https://developer.android.com/studio/profile/systrace-commandline.html