Android(安卓)性能优化工具集合
16lz
2021-01-26
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
- 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。
- Android手机里面的
libsqlite.so调用系统的pread64和pwrite64函数进行I/O操作。 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 - 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。
- SQLite：数据库在打开后，先不要关闭，在应用程序退出时再关闭。
- 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。 - 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：
- 解码Bitmap要使用
decodeStream，不要说使用decodeFile，同时传给decodeStream的文件流是BufferedInputStream。 decodeResource同样存在这个问题，建议使用decodeResourceStream。
- 解码Bitmap要使用
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自由的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
- 安卓开发中必备的那些神器APP
- 《Android移动性能实战——腾讯SNG专项测试团队编著》
更多相关文章
- Android相机、相册获取图片显示并保存到SD卡
- Android有效的治疗方法Bitmap，减少内存
- Android中需要手动关闭的地方总结
- [Android] 缓存机制
- Android内存泄漏检测及修复(转载)
- 09-Garbage Collection in Android
- LeakCanary：检测Android中的内存泄漏
- [置顶] Android内存泄漏查找和解决
- Android——最佳性能实战