Android 性能优化工具集合

时间：2021-03-04 03:48:15

摘录自: 《Android移动性能实战——腾讯SNG专项测试团队编著》，这是一本很棒的书，将Android的性能优化写的淋漓尽致。

前言

　　这本书是我接触过的第一本的Android性能优化的书。这本书用各种各样的性能检测的工具，将腾讯的作品的优化过程一点点记录下来，启发式的将性能优化这一门学问融入到了一个个单独的案例中，深入浅出的将这一门博大精深的学问展示在了读者的面前。对于一个读者而言，这本书是一本带有故事性的技术书、工具书。

磁盘

  1. 文件读写：每次打开、关闭或者读写文件，操作系统都需要经过从用户态转换为内核态的切换，这种状态的切换本身是很消耗性能的，所以为了提高文件的读写效率，就需要尽量减少用户态和内核态的切换。使用缓存可以避免重复读写，对于需要多次访问的数据，在第一次取出数据的时候，将数据放在缓存中，下次再访问的时候，就可以从缓存中取出来。
  2. Android手机里面的libsqlite.so调用系统的pread64和pwrite64函数进行I/O操作。

  3. 序列化：ObjectOutputStream在序列化磁盘的时候，会把内存中的每个对象保存到磁盘，在保存对象的时候，每一个数据成员会带来一次I/O操作。因此，在使用ObjectOutputStream的时候，在ObjectOutputStream上面再封装一个输出流ByteArrayOuputStream先将对象序列化后的信息写到缓存区中，然后再一次性地写到磁盘上。

    序列化磁盘读写方式 优化前 优化后
    序列化写磁盘 ObjectOutputStream BufferedOutputStream + ObjectOutputStream
    ByteArrayOutputStream + ObjectOutputStream
    序列化读磁盘 ObjectInputStream BufferedInputStream + ObjectInputStream
    ByteArrayInputStream + ObjectInputStream
    序列化磁盘读写方式 优化前后 I/O次数 耗时（ms）
    序列化写磁盘 优化前 499 162.8
    优化后 1 87.3
    序列化读磁盘 优化前 719 171.8
    优化后 1 109.9
  4. Buffer缓冲区大小：在读/写时使用缓冲区可以减少读写次数，从而减少了切换内核态的次数，提高读/写效率，根据实际经验，这里推荐使用的Buffer大小为8KB，这和Java默认的Buffer大小一致，Buffer大小至少应为4KB。当然，Buffer也不是越大越好，Buffer如果太大，会导致申请Buffer的时间边长，反而整体效率不高。可以采用文件大小除以读写次数得到Buffer的大小。这个方法由两个影响因子决定，一是Buffer size不能大于文件大小；二是Buffer size根据文件保存所挂载的目录的Block size来确定Buffer大小，而数据库的pagesize，就是这样确定的。
  5. SQLite：数据库在打开后，先不要关闭，在应用程序退出时再关闭。
  6. SQLite：在数据库中，应减少使用AUTOINCREMENT。AUTOINCREMENT可以保证主键的严格递增，但是使用AUTOINCREMENT会增加INSERT耗时1倍以上，所以使用AUTOINCREMENT不可以任性，用在该用的敌方效果才佳。

    SQLite官方：这个AUTOINCREMENT关键字会增加CPU，内存，磁盘空间和磁盘I/O的负担，所以尽量不要用，除非必须。其实通常情况下都不是必需的。

  7. Bitmap解码：
    （1）解码Bitmap不要使用decodeFile，因为在Android4.4以上系统效率不高。
    （2）解码Bitmap使用decodeStream，同时传入的文件流BufferedInputStream。
    （3）decodeResource同样存在性能问题，请用decodeResourceStream。
    解决方案：
    1. 解码Bitmap要使用decodeStream，不要说使用decodeFile，同时传给decodeStream的文件流是BufferedInputStream。
    2. decodeResource同样存在这个问题，建议使用decodeResourceStream。

专项标准：磁盘

遵循标准 标准 优先级 规则起源
避免主线程I/O 避免主线程操作文件和数据库。 P0 50%以上的卡顿问题都是由主线程I/O引起的。
使用apply代替Sharepreference.commit P1 apply是异步操作，commit是同步操作。
提前初始化Sharepreference P1 在多进程和旧版本的Android中，初始化过程的I/O读/写都是在主线程的。
减少I/O读写量 减少使用select * P1 减少从数据库读取的数据量，减少耗时。
利用缓存减少重复读写 P2 内存缓存命中率极高，投入产出高。
数据库减少使用AUTOINCREMENT P1 因为要多操作一个表，索引Insert耗时增加了2~4倍。
使用合适的数据分页 P0 sqlite读写磁盘是以page为单位的，在3.12.0之前，sqlite默认page size是1KB，从3.12.0开始，page size调整为4KB。
频繁查询表使用索引 P0 索引可以极大地较少读磁盘的数据量，极大地提升效率。
避免无效索引 P0 无效索引的问题通常是严重的。除了触发全表扫描，产生大量的冗余的读/写之外，还降低了写入性能。
减少I/O操作次数 使用8KB Buffer读/写 P0 可以减少2~3倍的耗时。
批量更新数据库使用事务 P0 启用事务，根据业务规模，会大量减少I/O读写量和操作的次数，从而提升效率。
ZIP压缩大量小文件的时候建议使用zipInputStream P2

内存

内存检测工具集

工具 问题 能力
top/procrank 内存占用过大，内存泄露 发现
meminfo Native内存泄露，是否存在Activity、ApplicationContext泄露、数据库缓存命中率低 发现+初步定位
MAT、Finder、JHAT Java层的重复内存、不合理图片解码、内存泄露等等 发现 + 定位
libc_malloc_debug_leak.so Native内存泄露（JNI层） 发现 + 定位
LeakCanary Activity内存泄露 自动发现 + 定位
StrictMode Activity内存泄露 自动发现 + 初步定位
APT 内存占用过大，内存泄露 发现
GC Log from Logcat、GC Log生成图表 人工触发GC for Explicit而导致的卡顿，Heap内存不足触发GC for Alloc而导致的卡顿 发现 + 初步定位
Systrace GC导致的卡顿 发现
Allocation Tracer 申请内存次数过多和过大、辅助定位GC Log发现的问题 发现 + 定位
chrome devtool HS的内存问题 发现 + 定位

　　Android使用的是一个去掉了swap的linux内核（至少在Android4.4以前的版本都是这样的），这样就阻碍了Android上的应用程序使用Page out（应用程序使用的内存，对操作系统而言都是一张张的page，而对于老化的page，操作系统可以将它们从内存中置换到硬盘上，这种操作叫做page out），这一常规的内存操作。
　　Android框架对于进程内存的第二个管控特征是，每个进程都有一个内存最高阀值（纯净的Native内存申请不算在内），一旦进程申请内存突破了这个阀值，将会产生异常，并退出运行时的内存空间。简单的说，也就是Android为每个进程已经分好了一块蛋糕，至于你吃或者不吃，是你的自己的事情了。但这是否意味着Android应用程序为了效率考虑，应该玩命的申请内存，使自己的内存沿着天花板滑行，这样是否最健康呢？答案也不一定。
　　Android的第三个管控特征是，进程都有可能被杀。在物理内存吃紧的时候（通常在使用meminfo查看内存概况的PSS总值达到设备物理内存80%的时候），Android框架就开始根据一套*的LRU进程Cache列表来杀死进程，被杀死的进程在死前将会得到通知，用以保存现场。而这部分被杀死的进程所腾出来的物理内存，就可以用于某些应用程序的内存申请需求。

　　Android内存框架下的各种管控特征：

  • 没有Page out， 所以物理内存更加金贵。
  • 每个进程都有一个内存上限，所以蛋糕是已经被分配好的。
  • 所有的进程都有被杀的可能，所以要做好被杀准备。

专项标准：内存

遵循原则 标准 优先级 规则起源
避免内存泄露 避免Activity泄露 P0 大部分严重的内存泄露都是Activity泄露，因为这意味着被引用的View、图片等全部泄露。
减少常驻内存 尽量使用RGB565 P1 手机QQ使用RGB565将节省部分图片的内存，高达50%。
避免内存重复 P1 手机QQ去掉头像30%的重复缓存，提升缓存的命中率和流畅度。
res/drawable里的图片，建议使用Drawable.createFromStream来加载 P1 使用错误的文件夹，导致图片被放大，最终APP使用的内存增加。
将图片放置到合适的资源文件夹（hdpi、xxhdpi等） P1 使用错误的文件夹，导致图片被放大，最终APP使用的内存增加。
减少GC Bitmap尽量使用inBitmap P1 可以减少GC，提升流畅度。
建议使用SpraseMap或者ArrayMap P2
建议StringBuilder重用（如果由线程使用可配合ThreadLocal） P1 手机QQ与QQ空间日志改造，利用delete来替代new，给予合理的初始化长度，写日志性能提升多倍。

网络

工具集

工具 问题 能力
Wireshark 最专业的网络分析工具，全部网络性能问题的分析定位都可以查看它。 发现+定位
Har+Pagespeed 吧pcap转为har，上传到http://stevesouders.com/flint/ 发现+定位
fiddler 主要针对HTTP，帮助发现HTTP众多性能问题，还能模拟错误和演示的HTTP返回 发现+定位
tcpdump 抓包工具，需要ROOT权限 发现+定位
traceroute 定位网络路由问题，包括就近接入、跨运营商问题 发现+定位
ARO 无压缩、重复下载、缓存失效等，还有雅虎军规中的其他问题 自动发现+定位
WebP/BPG 图片压缩方案，前者基于webm的帧内压缩，后者基于H.264的帧内压缩 解决
SPDY/HTTP2.0/QUIC 网络协议，利用FastTcpOpen减少握手次数，利用UDP更好的适应网络抖动 解决
WebPageTest.org 如果要做Web应用的数据上报，建议参考之。它提供了LoadTime、StartRender、SpeedIndex，DOM Elements等耗时 发现+定位
tPackageCapture 无ROOT转包 定位
ATC 最专业的弱网络模拟工具，除能模拟窄带、延时、丢包、损坏包外，最关键的还有包乱序的情况 发现

工具库

工具 说明
AndroidGodEye AndroidGodEye是一个可以在PC浏览器中实时监控Android数据指标（比如性能指标，但是不局限于性能）的工具，你可以通过wifi/usb连接手机和pc，通过pc浏览器实时监控手机性能。

系统分为三部分：
1. Core 核心部分，提供所有模块;
2. Debug Monitor部分，提供Debug阶段开发者面板;
3. Toolbox 快速接入工具集，给开发者提供各种便捷接入的工具。

AndroidGodEye提供了多种监控模块，比如cpu、内存、卡顿、内存泄漏等等，并且提供了Debug阶段的Monitor看板实时展示这 些数据。而且提供了api供开发者在release阶段进行数据上报。

附录

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