Android Framework 框架系列之 App 启动优化

时间：2024-02-19 15:47:33

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用户希望APP能够快速响应并加载。 一个启动速度慢的APP 不符合用户期望，可能会令用户失望，并且可能会导致用户对您的应用程序评价不佳，甚至会卸载你的应用。

本文将讨论如何优化应用的启动时间，首先我们需要了解APP启动的相关内容。

通过本篇文章，您将学习到以下内容

  1. App 启动模式分类

  2. 应用中冷启动避免白屏、黑屏方案

  3. Framework 层解决冷启动白屏、黑屏方案

  4. App 启动优化原理

  5. App 启动优化简介

  6. App 启动优化方案

  7. 在 PMS中 App 启动优化方案

1. App 启动模式分类

App 启动模式分以下 三 类 ：

1.冷启动

  • 1.冷启动

APP从零开始，APP启动之前，系统没有为此 APP创建独立进程。比如：设备启动后，APP第一次Launch或者APP被Kill掉后的重启。这种类型的启动优化存在很大挑战，因为Android系统或应用还有其他更多的后台进程在运行。

启动流程大致如下：

点击Launcher 上的 icon开加载app -->立即显示白屏或黑屏等 --> Application onCreate --> Activity Init----> Activity onCreate ---> 初始化数据，填充显示View ---> Activity onResume等，详细请看下图：

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App启动进程优化

  1. 热启动

APP的热启动要比 冷启动简单得多，内存开销也更低。APP热启动时候，所有的系统都是把你的Activity带到前台。如果APP的所有Activity仍驻留在内存中，则APP可以避免重复对象初始化、布局绘制和显示等工作。APP 在内存中被清理掉，比如调用ontrimmemory()，当响应热启动时，这些对象将重新被创建。

热启动与冷启动相同的屏幕行为：APP时候立即创建，如需查看创建流程，需要查看PhoneWindosManger中AddWindows方法。

  1. 温热启动

处于冷启动与热启动之间，既包含一些冷启动的操作，又含有部分热启动的功能。例如以下两种状态：

  1. 用户退出APP后重新Launch。

此时此APP的进程可能会存在，然鹅，Activity 必须重新创建并调用onCreate方法

  1. APP 被缓存中清理掉时。

此时用户重新Launch APP时，此APP的进程和Activity都需要重新创建，但是任务栈中会保存部分APP实例数据(bundle类型)传递个Activity onCreate方法

2. App 启动时间测量与分析

为了更加准确的测量 APP 启动的耗时，请务必使用User版本进行验证。UserDebug 或者eng版本会开很多调试开关影响测试的正常结果。

如何获取APP启动时间，请看以下测量方法

主要： 以下测试方法请在Android 4.4(含) 以上的版本进行

1.通过 adb 命令测量APP 冷启动时间

使用adb 命令直接启动APP进而测量APP启动耗时 的方法如下：

adb shell am start -W [packageName]/[packageName.MainActivity]

或adb [-d|-e|-s <serialNumber>] shell am start -S -W [packageName]/[packageName.MainActivity] -c android.intent.category.LAUNCHER -a android.intent.action.MAINQQ，请用以下命令获取， 当前获取焦点的Activity，方法信息如下：

adb shell dumpsys activity |findstr "mFocused"

APP 启动时间详情 请看以下图片中椭圆 红框区域内容。

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测量APP冷启动时间的方法

2.通过 adb logcat 查看APP 启动时间

在Log中，主要是 通过分析 logcat中APP在 ActivityManager: Displayed的时间值 ，此时间值包含以下时间综合信息:

  1. Launch 进程

  2. 初始化对象

  3. 创建并初始化Activity

  4. 填充布局

  5. 第一次绘制app 内容

比如下图：ProgramAndroid程序启动时间700ms

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adb logcat 查看APP 启动时间

3. 在代码中测量app启动性能的方法如下：

在Activity代码用调用 reportFullyDrawn(); 方法，将绘制完成后信息反馈到Log上，此方法跟logcat中查看的时间相似。ProgramAndrod APP的启动时间信息如下

11-24 11:47:00.363   982  1191 I ActivityManager: 
Fully drawn com.programandroid/.MainActivity: +998ms

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reportFullyDrawn()方法告知系统app Launch 成功时间

4. 使用Systrace 工具分析app启动时间

当然如果感觉上述方法比较麻烦，可以使用Systrace工具进行分析，工具分析情况，下次贴出。

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在代码中测量app启动性能的方法，使用工具分析

2. 应用中冷启动避免白屏、黑屏方案

手机中 APP首次启动（未在最近任务列表中，或已经运行过，但在最近任务列表中已清除启动记录）称为冷启动，此时打开APP时候回闪白屏或黑屏，特别是当系统主题为黑色或白色时候比较明显。

在应用端规避掉打开APP闪白屏、黑屏问题，主要是从android:windowIsTranslucent上让白屏变透明，进而不让用户看到白屏、黑屏现象。

但是，此解决方案会导致在Launcher中点击APP`` icon 是会有轻微的卡顿现象，此现象会让用户误认为手机卡，APP启动慢，从而将打开APP闪白屏的黑锅甩给手机制造厂商。

1. 透明样式Theme 解决方案如下：

  1. 自定义透明样式res/values/style.xml中自定义样式

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自定义透明样式

  1. App 启动入口Activity 中使用自定义样式

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App 启动入口Activity 中使用自定义样式

注意： windowDisablePreview =false 属性可以不让白屏显示，失去中间白屏过度，会给用户带来不是太好的体验，比如点击后需要稍微等一下才会打开APP，会让用户错误的怀疑自己是否成功点击过icon。Google 很不推荐此种做法。

2. 使用app logo等图片样式使用方法如下

  1. 自定义Theme

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自定义Theme

  1. 为 要启动的Activity设置自定义样式

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为 要启动的Activity设置自定义样式

  1. 同样也可以在Java类中的 设置样式

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Java类中的 设置样式

此方法也是Google推荐的方法，建议大家可以用自定义Theme替换掉系统中的白屏，当然也可以搞成什么广告页面等等。

3. Framework 层解决冷启动白屏、黑屏方案

打开APP闪黑屏、白屏的根本原因在于PhonewindowManger中的addStartingWindow 方法。

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addStartingWindow方法

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自定义填充Window 背景

Framwork上 这样修改后，会将白色屏幕替换成我们客制化的颜色，此修改会影响到所有APP的启动。

4. App 启动优化原理

L版本之后，手机上所有APP都要经过dex2oat处理之后，才能运行.dex2oat 是将原来的dex文件预先的翻译处理，从而加快APP运行的时间，但由于某些APP比较复杂，优化的时间可能会比较长，进而给用户感觉运行卡顿。

dex2oat 优化是以dex文件中的method为单位，dex2oat 会根据需要优化一定量的method，也就是说并不是优化的method都会被翻译成oat模式。

根据优化的method的量的多少，可以分为如下的几种模式：

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Android 虚拟机优化模式

5. App 启动优化简介

Android L之后的版本，如无特殊处理，APP启动模式为Speed模式，此模式性能较好，但优化之后的文件占用空间比较大。不同模式可以看上面MTK 提供的参考标准。

对APP的优化是通过dex2oat 去执行的，优化模式的参数是有外界调用dex2oat方法传递的参数控制，如无传递参数，默认参数Speed。

那么调用dex2oat的路径有哪些呢？

  • 1.安装APP时

通过 Framework 下的PackageManagerService 将参数传递给 mAppInstallDir，然后mAppInstallDir 调用dex2oat，因此此种方式的优化模式通过PMS控制。

此种模式是将APP的路径，优化之后的oat存放路径，传递给dex2oat。dex2oat对APP加以识别，所以，这时候，可以在installd或者PMS中加以判断，是否是我们认为安装比较慢的APP，如果是的话，则改变其优化模式。

  1. APP自身优化插件时

此种模式往往会指定模式为speed模式或者不指定，在优化之后的保存路径中，携带APP的包名。

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目前有些 apk 像Facebook、微信WeChat等 APP，应用本身较大且代码复杂度高，可能会出现安装失败，安装慢等问题。

安装失败是由于dex2oat进程编译时间过久打到了timeout。dex2oat做的compiler久的原因。

另外，像 微信 WeChat 这种apk在启动应用的时候是会优化插件的（而不是在安装的时候优化），这样就会导致应用lunch时间过久，给用户的感觉就是很晚才入，手机卡顿等锅，让手机厂商背负。在需更改优化的模式，加快安装的时间时，请注意此修改会降低 APP 运行的性能。

注意：APP安装 / lunch时间的长短取决于CPU核心数，8 核CPU 肯定比 4 核 CPU优化要快，除此之外，还取决于EMMC的性能 ，memory等系统因素。

6. App 启动优化方案

对于APP优化目前有3个地方可以进行处理。

  1. PackageManagerService中

这个地方是安装APP必经之路，代码存放地址如下：

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PackageManagerService 代码路径

  1. installd的commands.cpp中

这也是安装APP的必经之路 ，代码存放地址如下：

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commands.cpp代码存放路径

  1. dex2oat 中

ex2oat是所有APP或者jar包的必经之路，但是由于传递给dex2oat的参数有限，所以可能无法识别。

因此，对于安装APP可以在PMS中修改，而对于jar包可以在dex2oat当中修改。PMS中我们可以知道APP的pkg信息，这个是每一个APP唯一的。jar包来说，由于每一个APP在优化的时候，喜欢把优化之后的jar包放在自己安装的APP路径下面。所以，可以利用这个特性进行判断 。

7. 在 PMS中 App 启动优化方案

此解决方案适用于Android N版本

主要修改PackageDexOptimizer.java文件的 performDexOptLI方法中进行优化。

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在这函数中，可以判断传递下来的pkg是否是我们需要的APP，如果是的话，将targetCompilerFilter设置为speed-profile。speed-profile 会在安装的时候采用 interperter-only，然后，运行一段时间之后，会将那些常用的方法优化成为speed模式。也就是说是有选择性的优化。

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优化 app 启动模式

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查看 APP 启动模式

至此，APP启动优化分析已经结束，更多内容请关注微信公众号获取。

感谢您的阅读，谢谢！

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至此，本篇已结束，如有不对的地方，欢迎您的建议与指正。同时期待您的关注，感谢您的阅读，谢谢！

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