导读

应用启动慢、使用过程中速度变慢、页面卡顿、帧率降低……这些问题直接关系到用户体验。如何优化应用性能？在优化过程中需要注意哪些细节？评价应用性能又有哪些维度和标准？华为技术专家姚鑫将为你解读“安卓绿色联盟”性能标准，同时教你如何进行应用性能优化。

1、安卓绿色联盟性能解读

安卓绿色联盟性能标准从四个维度评价应用的性能：

首先是主观的体验指标，比如应用的启用时间、应用滑动的帧率；

第二点评估应用对系统资源的消耗，包括内存及CPU占用；

第三点应用设计是否符合高性能的要求，评估应用会不会过度绘制及内存泄露；

第四点应用是否遵守安卓StrictMode（严苛模式）；

主观体验指标

(1)应用启用速度

应用启动速度分为两个指标：

①应用冷启动时间。冷启动即手机开机后，首次打开应用启动所消耗的时间；后台应用被系统内存回收机制清理后，再次打开应用，也等同于冷启动。

②应用热启动时间。应用使用后未关闭而是切到后台，此时应用再次打开就是热启动。

(2)界面显示帧率

很多应用显示界面都是立式显示，常见的微信聊天、微博、新闻客户端等都是上下滚动显示的，用户眼睛所看到的流畅度就可以反应应用性能，流畅度是用显示帧率衡量的。

安卓手机是依据LCD硬件刷新周期进行显示的，大部分手机都是以60HZ/s进行刷新的，所以帧率的高低明显影响了用户的应用体验。如果一个应用显示帧率稳定在55帧以上，用户会感到画面流畅，如果帧率突然由50掉到40又升到50帧，这时应用界面看上去就会一直跳动，出现卡顿。

所以说，应用启用速度和界面显示帧率是衡量应用性能最直观的指标。因此，安卓绿色联盟性能标准的一个重要指标就是主观体验指标。

资源消耗

资源消耗分为两部分，一个是内存的占用，一个是CPU的占用。应用性能表现好坏，也要看它对整个系统的影响。比如一个应用在前台用户使用过程中表现非常好，当把它切到后台时，就发生了CPU占用较多或内存泄露等情况，会影响用户正在使用的前台其他应用。

(1)内存占用

这个指标涉及到应用在前台打开之后占用内存的多少，如果前台内存占用过高，会触发系统内存回收机制，导致其他正在后台的应用被清理，极端情况下，会引起前台依赖的后台应用被清理，导致前台功能异常。

(2)CPU占用

应用被切到后台占用CPU过多，会导致两种情况：

①前台正使用应用得不到调度，发生卡顿；

②整个手机功耗升高，进而带来发热问题

应用质量

对于应用质量，划定了以下几个指标：

(1)过度绘制

应用的界面过于复杂，很多地方需重新绘制，会引起整个系统负担升高，表现在：

①整个硬件，比如CPU、GPU负担增大，导致功耗、发热等问题，进而影响前台应用；

②大量数据绘制本身就会导致应用在使用过程中产生卡顿问题。

(2)内存泄露

内存泄露，应用开发者一些开发资源在切换或退出时未做释放，导致内存的持续泄露。一个相关资源没有被释放，每进入一次就会创建一次、内存会累加增大。因为安卓会有一个out of memory门限，如果应用达到这个门限，系统就会强制清理。

严苛模式

严苛模式是谷歌在M版本新加的针对应用主线程动作的监控，在一些UI主线上做一些IO操作或通信阻塞行为都会被StrictMode监控出来，这些阻塞行为导致整个主线程被阻塞，引起界面停顿、刷新停顿或者是卡顿。

市场上手机拥有不同的机型，安卓版本也具有碎片化，安卓绿色联盟制定的标准会针对用户体验最佳的一个数值制定。相关标准都可以在华为OpenLab进行全方位自动化测试。

2、安卓应用性能与系统关系

应用界面的一次显示过程需要经过应用到LCD的漫长过程，应用设计和系统状态都会导致这个过程产生延迟。

界面显示

一个应用是通过手机屏幕呈现在用户面前的，应用跟人的第一交互是视觉交互，所以界面显示十分重要。

应用的界面显示在应用端通常是把元素布局做出来，调相关的OpenGl接口去绘制应用元素布局。但实际中，应用界面的显示会与系统有非常多的交互，从开始绘制界面到手机LCD的显示是一个非常漫长的过程。在这个过程中，应用的设计有问题或者界面布局比较复杂都会导致性能变低，当前系统状态也会导致系统性能问题。

应用界面的一次显示过程需要经过应用到LCD的漫长过程：

(1)应用要绘制界面首先要通过Windows Manager做界面布局

(2)然后到安卓的ViewRoot，系统会生成一个图层，在上面画一些相关东西

(3)当应用端工作完成后，整个图中相关的东西会被传送到安卓native中间层，通过Surface Flinger，这是一个显示的核心服务：

①首先它会做界面的渲染，现有安卓基本上利用GPU硬件去渲染，只要界面不过于复杂， GPU可以在短时间内完成界面渲染；

②界面渲染完成后，通过Surface Flinger作为主控，把这个界面跟当前屏幕上其他元素进行叠加。

当打开微信界面时，界面最顶端是手机状态栏，会有信号、电量、时间，这个在安卓系统叫Statusbar；在屏幕最下方还会有返回键和Home键，这个在安卓系统叫Navigation bar；在安卓系统中，这两个bar分别是两个独立的图层，最终手机上看到的一张图就是Surface Flinger通过hwcomposer合成的；

这中间会经过应用到安卓框架到native到内核驱动最终再到硬件的过程。按照整个安卓显示机制，整个过程是通过LCD的Vintek进行驱动的，Vintek每秒绘制60HZ，平均下来一帧是16.7毫秒，所以所有的动作都要集中在16.7毫秒来完成才能确保LCD的每次刷新能够使用户看到最流畅画面。

静态性能问题

一个应用启动慢或是滑动卡顿，可能有几方面的影响：

(1)Inflate时间长

这部分是由应用或界面过于复杂或是加载东西过多导致。

(2)draw绘制时间长

这部分是由于手机提供的能力导致的，比如Render Thread渲染时间长；渲染更多体现的是CPU能力，当系统负荷很大，温度很高时，CPU降频，系统能力降低也会导致卡顿。

(3)合成执行时间过长

从目前的硬件条件看，该问题已经得到很好解决。

(4)浏览网页卡顿

浏览网页，需要实时从网上获取数据，该问题可能与网络传输限制有关。

影响从系统面来看，性能和GPU、CPU、内存、IO繁忙情况有关；从应用方面来讲，可能与UI和主线程逻辑设计有关。

三、性能调测方法

StrictMode

StrictMode是安卓提供的一些机制，可以通过开发者选项进行开启。StrictMode在应用开发过程中可以识别出主线程，做一些操作。因为主线程一旦阻塞可能会导致整个界面停滞。利用StrictMode可以发现主线程做的数据库、IO操作或者复杂的算法，迅速找到界面卡顿的原因。

Overdraw debugger

Overdraw是现在做应用性能碰到最多的问题。追求界面更加漂亮，就可能带来过度绘制的问题。安卓系统可以通过开发选项调试GPU过度绘制，通过颜色来区分界面过度绘制的情况。

Profile GPU Rendering

如果界面渲染在16毫秒内完成，就可以保证比较流畅用户体验。通过Profile GPU Rendering可以纵观全局。

Trace View

这是安卓SDK里面提供的工具，可以通过下载android studio去获得它。

Systrace

Systrace是安卓提供的一个比较强大的性能分析工具，也是在分析性能最重要的手段。

Systrace文件抓取：工具启动后会设置一些过滤选项，根据实际情况而定可以选择自己需要的选项，设置好后点击“ok”，工具就开始抓取log，开始在手机上做你的操作，5s时间到log自动保存到设置的路径下；

Systrace文件分析：打开chrome浏览器地址中输入chrome://tracing，load刚才抓取的Systrace文件就可以以图形界面的方式展开，如下图所示：（http://developer.android.com/tools/debugging/systrace.html）；

应用启动：

界面滑动：

①案例：界面滑动卡顿

分析：抓取界面滑动时的systrace和applog

从systrace看UI thread执行draw的时间相当耗时导致丢帧卡顿，而且大部分时间都在做decodeBitmap，共耗时99.045ms，如上图红框部分。

从applog中也可以看出有StrictMode相关的错误提示，从中可以定位到耗时函数。

StrictMode日志示例：

②案例：界面切换慢，过程掉帧

分析：抓取界面切换的applog

从systrace看到报StrictMode相关的错误提示，从中可以看到是在主线程执行了IO操作file.exists()，通过进一步分析代码发现， UI主线程中通过file.exists()，现读现解 zip 的方式load对应资源。

4、应用性能设计的建议

应用设计开发过程中避免内存泄露

内存泄露不仅会造成整个性能发生问题，也会造成整个功能的异常。

Android应用是运行在虚拟机之上的，虽然虚拟机会进行垃圾回收，但这并不意味可以忽视内存管理，更应该留意内存受限的移动设备上的内存使用情况。

常见内存泄露check方法：手动关闭try/catch/finally中使用网络文件等流文件的对象；

关注对象：

HTTP、File、ContendProvider、Bitmap、Uri、Socket

注意关闭onDestroy()或者onPause()中未及时关闭对象

防止如下内存泄露：线程泄漏、Handler泄露、广播泄露、第三方SDK/开源框架泄露、各种callBack/Listener的泄露。

开发过程多使用内存泄露检测工具进行压力测试

常见内存泄露检测工具：Memory Monitor、Allocation Tracker、Heap Viewer、LeakCanary。

避免不良设计或程序算法

运行时CPU占有率持续偏高，必然加大系统的负载，不但会引起功耗增加，还会引起后台的进程竞争CPU资源，长时间的高负载会最终导致发热降频，引起整机性能下降。

建议主要业务处理分散到不同线程，便于后续利用多核处理器的并行处理能力。

使用top命令观察应用线程的CPU占有率，找出高负载的线程进行分析

合理使用系统资源：对于系统广播，要避免同一广播在多个不同实例中重复注册；对象释放时必须保证注销广播，避免广播注册泄露；尽量不要多度依赖广播机制进行通信，只注册必要的广播；尽量不要注册使用频繁发生的系统广播；不高频调用系统服务接口，避免引起系统互锁造成阻塞；

避免OnXXX 回调函数中进行耗时操作

Android系统中正常情况下所有OnXXX函数均运行在主线程里面，因此禁止在这些函数里面直接或间接调用如下操作：Network communication；Reading or writing to a file；Creating, deleting, and updating elements in databases；Reading or writing to SharedPreferences；Image processing；Text parsing；

避免前台应用启动后台应用或服务

用户在主动交互中通常对交互的响应时间（例如从触摸到界面变化）存在一定的宽容度，而被动交互（例如启动过程的等待、媒体播放）中出现的延迟或卡顿更易引发用户的反感。此间如果涉及到多个进程启动，创建进程存在显著开销和内存压力等不可控因素。

推荐做法：需避免引发CPU、内存、IO等资源短时间内的巨大压力，造成设备流畅性的急剧下降、耗电上升，带来严重的应用启动阶段用户体验和全局设备体验的双重损害。

近期，我们会针对应用的兼容性、安全性、功耗、性能、稳定性展开详细解读，介绍测试经验。如果不想错过专家的干货分享，敬请关注“安卓绿色联盟”微信公众号，获取每周最新直播内容咨询、参与专家互动，解决技术难题。