前言

10年的右玉網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)設(shè)計(jì)、前端、開(kāi)發(fā)、售后、文案、推廣等六對(duì)一服務(wù)，響應(yīng)快，48小時(shí)及時(shí)工作處理。營(yíng)銷(xiāo)型網(wǎng)站的優(yōu)勢(shì)是能夠根據(jù)用戶(hù)設(shè)備顯示端的尺寸不同，自動(dòng)調(diào)整右玉建站的顯示方式，使網(wǎng)站能夠適用不同顯示終端，在瀏覽器中調(diào)整網(wǎng)站的寬度，無(wú)論在任何一種瀏覽器上瀏覽網(wǎng)站，都能展現(xiàn)優(yōu)雅布局與設(shè)計(jì)，從而大程度地提升瀏覽體驗(yàn)。創(chuàng)新互聯(lián)建站從事“右玉網(wǎng)站設(shè)計(jì)”,“右玉網(wǎng)站推廣”以來(lái)，每個(gè)客戶(hù)項(xiàng)目都認(rèn)真落實(shí)執(zhí)行。

說(shuō)到 Android 系統(tǒng)手機(jī)，大部分人的印象是用了一段時(shí)間就變得有點(diǎn)卡頓，有些程序在運(yùn)行期間莫名其妙的出現(xiàn)崩潰，打開(kāi)系統(tǒng)文件夾一看，發(fā)現(xiàn)多了很多文件，然后用手機(jī)管家 APP 不斷地進(jìn)行清理優(yōu)化 ，才感覺(jué)運(yùn)行速度稍微提高了點(diǎn)，就算手機(jī)在各種性能跑分軟件面前分?jǐn)?shù)遙遙領(lǐng)先，還是感覺(jué)無(wú)論有多大的內(nèi)存空間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用。

相信每個(gè)使用 Android 系統(tǒng)的用戶(hù)都有過(guò)以上類(lèi)似經(jīng)歷，確實(shí)，Android 系統(tǒng)在流暢性方面不如 IOS 系統(tǒng)，為何呢，明明在看手機(jī)硬件配置上時(shí)，Android 設(shè)備都不會(huì)輸于 IOS 設(shè)備，甚至都強(qiáng)于它，關(guān)鍵是在于軟件上。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，簡(jiǎn)單羅列幾點(diǎn)如下：

• 其實(shí)近年來(lái)，隨著 Android 版本不斷迭代，Google 提供的Android 系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越流暢，目前最新發(fā)布的版本是?Android 8.0 Oreo?。但是在國(guó)內(nèi)大部分用戶(hù)用的 Android 手機(jī)系是各大廠(chǎng)商定制過(guò)的版本，往往不是最新的原生系統(tǒng)內(nèi)核，可能絕大多數(shù)還停留在 Android 5.0 系統(tǒng)上，甚至 Android 6.0 以上所占比例還偏小，更新存在延遲性。

• 由于 Android 系統(tǒng)源碼是開(kāi)放的，每個(gè)人只要遵從相應(yīng)的協(xié)議，就可以對(duì)源碼進(jìn)行修改，那么國(guó)內(nèi)各個(gè)廠(chǎng)商就把基于 Android 源碼改造成自己對(duì)外發(fā)布的系統(tǒng)，比如我們熟悉的小米手機(jī) Miui 系統(tǒng)、華為手機(jī) EMUI 系統(tǒng)、Oppo 手機(jī) ColorOS 系統(tǒng)等。由于每個(gè)廠(chǎng)商都修改過(guò) Android 原生系統(tǒng)源碼，這里面就會(huì)引發(fā)一個(gè)問(wèn)題，那就是著名的Android 碎片化問(wèn)題，本質(zhì)就是不同 Android 系統(tǒng)的應(yīng)用兼容性不同，達(dá)不到一致性。

• 由于存在著各種?Android 碎片化和兼容性問(wèn)題，導(dǎo)致 Android 開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)應(yīng)用時(shí)需要對(duì)不同系統(tǒng)進(jìn)行適配，同時(shí)每個(gè) Android 開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)水平參差不齊，寫(xiě)出來(lái)的應(yīng)用性能也都存在不同類(lèi)型的問(wèn)題，導(dǎo)致用戶(hù)在使用過(guò)程中用戶(hù)體驗(yàn)感受不同，那么有些問(wèn)題用戶(hù)就會(huì)轉(zhuǎn)化為 Android 系統(tǒng)問(wèn)題，進(jìn)而影響對(duì)Android 手機(jī)的評(píng)價(jià)。

性能優(yōu)化

今天想說(shuō)的重點(diǎn)是**Android APP **性能優(yōu)化，也就是在開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)應(yīng)該注意的點(diǎn)有哪些，如何更好地提高用戶(hù)體驗(yàn)。一個(gè)好的應(yīng)用，除了要有吸引人的功能和交互之外，在性能上也應(yīng)該有高的要求，即時(shí)應(yīng)用非常具有特色，在產(chǎn)品前期可能吸引了部分用戶(hù)，但是用戶(hù)體驗(yàn)不好的話(huà)，也會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)不好的口碑。那么一個(gè)好的應(yīng)用應(yīng)該如何定義呢？主要有以下三方面：

• 業(yè)務(wù)/功能

• 符合邏輯的交互

• 優(yōu)秀的性能

眾所周知，Android 系統(tǒng)作為以移動(dòng)設(shè)備為主的操作系統(tǒng)，硬件配置是有一定的限制的，雖然配置現(xiàn)在越來(lái)越高級(jí)，但仍然無(wú)法與 PC 相比，在 CPU 和內(nèi)存上使用不合理或者耗費(fèi)資源多時(shí)，就會(huì)碰到內(nèi)存不足導(dǎo)致的穩(wěn)定性問(wèn)題、CPU 消耗太多導(dǎo)致的卡頓問(wèn)題等。

面對(duì)問(wèn)題時(shí)，大家想到的都是聯(lián)系用戶(hù)，然后查看日志，但殊不知有關(guān)性能類(lèi)問(wèn)題的反饋，原因也非常難找，日志大多用處不大，為何呢？因?yàn)樾阅軉?wèn)題大部分是非必現(xiàn)的問(wèn)題，問(wèn)題定位很難復(fù)現(xiàn)，而又沒(méi)有關(guān)鍵的日志，當(dāng)然就無(wú)法找到原因了。這些問(wèn)題非常影響用戶(hù)體驗(yàn)和功能使用，所以了解一些性能優(yōu)化的一些解決方案就顯得很重要了，并在實(shí)際的項(xiàng)目中優(yōu)化我們的應(yīng)用，進(jìn)而提高用戶(hù)體驗(yàn)。

四個(gè)方面

可以把用戶(hù)體驗(yàn)的性能問(wèn)題主要總結(jié)為4個(gè)類(lèi)別：

• 流暢

• 穩(wěn)定

• 省電、省流量

• 安裝包小

性能問(wèn)題的主要原因是什么，原因有相同的，也有不同的，但歸根到底，不外乎內(nèi)存使用、代碼效率、合適的策略邏輯、代碼質(zhì)量、安裝包體積這一類(lèi)問(wèn)題，整理歸類(lèi)如下：

從圖中可以看到，打造一個(gè)高質(zhì)量的應(yīng)用應(yīng)該以4個(gè)方向?yàn)槟繕?biāo)：快、穩(wěn)、省、小。

快：使用時(shí)避免出現(xiàn)卡頓，響應(yīng)速度快，減少用戶(hù)等待的時(shí)間，滿(mǎn)足用戶(hù)期望。

穩(wěn)：減低 crash 率和 ANR 率，不要在用戶(hù)使用過(guò)程中崩潰和無(wú)響應(yīng)。

?。汗?jié)省流量和耗電，減少用戶(hù)使用成本，避免使用時(shí)導(dǎo)致手機(jī)發(fā)燙。

小：安裝包小可以降低用戶(hù)的安裝成本。

要想達(dá)到這4個(gè)目標(biāo)，具體實(shí)現(xiàn)是在右邊框里的問(wèn)題：卡頓、內(nèi)存使用不合理、代碼質(zhì)量差、代碼邏輯亂、安裝包過(guò)大，這些問(wèn)題也是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中碰到最多的問(wèn)題，在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求同時(shí)，也需要考慮到這點(diǎn)，多花時(shí)間去思考，如何避免功能完成后再來(lái)做優(yōu)化，不然的話(huà)等功能實(shí)現(xiàn)后帶來(lái)的維護(hù)成本會(huì)增加。

卡頓優(yōu)化

Android 應(yīng)用啟動(dòng)慢，使用時(shí)經(jīng)?？D，是非常影響用戶(hù)體驗(yàn)的，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)?？D的場(chǎng)景有很多，按場(chǎng)景可以分為4類(lèi)：UI 繪制、應(yīng)用啟動(dòng)、頁(yè)面跳轉(zhuǎn)、事件響應(yīng)，如圖：

這4種卡頓場(chǎng)景的根本原因可以分為兩大類(lèi)：

• 界面繪制。主要原因是繪制的層級(jí)深、頁(yè)面復(fù)雜、刷新不合理，由于這些原因?qū)е驴D的場(chǎng)景更多出現(xiàn)在 UI 和啟動(dòng)后的初始界面以及跳轉(zhuǎn)到頁(yè)面的繪制上。

• 數(shù)據(jù)處理。導(dǎo)致這種卡頓場(chǎng)景的原因是數(shù)據(jù)處理量太大，一般分為三種情況，一是數(shù)據(jù)在處理 UI 線(xiàn)程，二是數(shù)據(jù)處理占用 CPU 高，導(dǎo)致主線(xiàn)程拿不到時(shí)間片，三是內(nèi)存增加導(dǎo)致 GC 頻繁，從而引起卡頓。

引起卡頓的原因很多，但不管怎么樣的原因和場(chǎng)景，最終都是通過(guò)設(shè)備屏幕上顯示來(lái)達(dá)到用戶(hù)，歸根到底就是顯示有問(wèn)題，所以，要解決卡頓，就要先了解 Android 系統(tǒng)的顯示原理。

Android系統(tǒng)顯示原理

Android 顯示過(guò)程可以簡(jiǎn)單概括為：Android 應(yīng)用程序把經(jīng)過(guò)測(cè)量、布局、繪制后的 surface 緩存數(shù)據(jù)，通過(guò) SurfaceFlinger 把數(shù)據(jù)渲染到顯示屏幕上， 通過(guò) Android 的刷新機(jī)制來(lái)刷新數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)應(yīng)用層負(fù)責(zé)繪制，系統(tǒng)層負(fù)責(zé)渲染，通過(guò)進(jìn)程間通信把應(yīng)用層需要繪制的數(shù)據(jù)傳遞到系統(tǒng)層服務(wù)，系統(tǒng)層服務(wù)通過(guò)刷新機(jī)制把數(shù)據(jù)更新到屏幕上。

我們都知道在 Android 的每個(gè) View 繪制中有三個(gè)核心步驟：Measure、Layout、Draw。具體實(shí)現(xiàn)是從 ViewRootImp 類(lèi)的performTraversals() 方法開(kāi)始執(zhí)行，Measure 和 Layout都是通過(guò)遞歸來(lái)獲取 View 的大小和位置，并且以深度作為優(yōu)先級(jí)，可以看出層級(jí)越深、元素越多、耗時(shí)也就越長(zhǎng)。

真正把需要顯示的數(shù)據(jù)渲染到屏幕上，是通過(guò)系統(tǒng)級(jí)進(jìn)程中的 SurfaceFlinger 服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么這個(gè)SurfaceFlinger 服務(wù)主要做了哪些工作呢？如下：

• 響應(yīng)客戶(hù)端事件，創(chuàng)建 Layer 與客戶(hù)端的 Surface 建立連接。

• 接收客戶(hù)端數(shù)據(jù)及屬性，修改 Layer 屬性，如尺寸、顏色、透明度等。

• 將創(chuàng)建的 Layer 內(nèi)容刷新到屏幕上。

• 維持 Layer 的序列，并對(duì) Layer 最終輸出做出裁剪計(jì)算。

既然是兩個(gè)不同的進(jìn)程，那么肯定是需要一個(gè)跨進(jìn)程的通信機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，在 Android 顯示系統(tǒng)中，使用了 Android 的匿名共享內(nèi)存：SharedClient，每一個(gè)應(yīng)用和 SurfaceFlinger 之間都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)SharedClient ，然后在每個(gè) SharedClient 中，最多可以創(chuàng)建 31 個(gè) SharedBufferStack，每個(gè) Surface 都對(duì)應(yīng)一個(gè) SharedBufferStack，也就是一個(gè) Window。

一個(gè) SharedClient 對(duì)應(yīng)一個(gè)Android 應(yīng)用程序，而一個(gè) Android 應(yīng)用程序可能包含多個(gè)窗口，即 Surface 。也就是說(shuō) SharedClient 包含的是 SharedBufferStack的集合，其中在顯示刷新機(jī)制中用到了雙緩沖和三重緩沖技術(shù)。最后總結(jié)起來(lái)顯示整體流程分為三個(gè)模塊：應(yīng)用層繪制到緩存區(qū)，SurfaceFlinger 把緩存區(qū)數(shù)據(jù)渲染到屏幕，由于是不同的進(jìn)程，所以使用 Android 的匿名共享內(nèi)存 SharedClient 緩存需要顯示的數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到目的。

除此之外，我們還需要一個(gè)名詞：FPS。FPS 表示每秒傳遞的幀數(shù)。在理想情況下，60 FPS 就感覺(jué)不到卡，這意味著每個(gè)繪制時(shí)長(zhǎng)應(yīng)該在16 ms 以?xún)?nèi)。但是 Android 系統(tǒng)很有可能無(wú)法及時(shí)完成那些復(fù)雜的頁(yè)面渲染操作。Android 系統(tǒng)每隔 16ms 發(fā)出 VSYNC 信號(hào)，觸發(fā)對(duì) UI 進(jìn)行渲染，如果每次渲染都成功，這樣就能夠達(dá)到流暢的畫(huà)面所需的 60FPS。如果某個(gè)操作花費(fèi)的時(shí)間是 24ms ，系統(tǒng)在得到 VSYNC 信號(hào)時(shí)就無(wú)法正常進(jìn)行正常渲染，這樣就發(fā)生了丟幀現(xiàn)象。那么用戶(hù)在 32ms 內(nèi)看到的會(huì)是同一幀畫(huà)面，這種現(xiàn)象在執(zhí)行動(dòng)畫(huà)或滑動(dòng)列表比較常見(jiàn)，還有可能是你的 Layout 太過(guò)復(fù)雜，層疊太多的繪制單元，無(wú)法在 16ms 完成渲染，最終引起刷新不及時(shí)。

卡頓根本原因

根據(jù)Android 系統(tǒng)顯示原理可以看到，影響繪制的根本原因有以下兩個(gè)方面：

• 繪制任務(wù)太重，繪制一幀內(nèi)容耗時(shí)太長(zhǎng)。

• 主線(xiàn)程太忙，根據(jù)系統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的 VSYNC 信號(hào)來(lái)時(shí)還沒(méi)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)導(dǎo)致丟幀。

繪制耗時(shí)太長(zhǎng)，有一些工具可以幫助我們定位問(wèn)題。主線(xiàn)程太忙則需要注意了，主線(xiàn)程關(guān)鍵職責(zé)是處理用戶(hù)交互，在屏幕上繪制像素，并進(jìn)行加載顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，所以特別需要避免任何主線(xiàn)程的事情，這樣應(yīng)用程序才能保持對(duì)用戶(hù)操作的即時(shí)響應(yīng)?？偨Y(jié)起來(lái)，主線(xiàn)程主要做以下幾個(gè)方面工作：

• UI 生命周期控制

• 系統(tǒng)事件處理

• 消息處理

• 界面布局

• 界面繪制

• 界面刷新

除此之外，應(yīng)該盡量避免將其他處理放在主線(xiàn)程中，特別復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求等。

性能分析工具

性能問(wèn)題并不容易復(fù)現(xiàn)，也不好定位，但是真的碰到問(wèn)題還是需要去解決的，那么分析問(wèn)題和確認(rèn)問(wèn)題是否解決，就需要借助相應(yīng)的的調(diào)試工具，比如查看 Layout 層次的 Hierarchy View、Android 系統(tǒng)上帶的 GPU Profile 工具和靜態(tài)代碼檢查工具 Lint 等，這些工具對(duì)性能優(yōu)化起到非常重要的作用，所以要熟悉，知道在什么場(chǎng)景用什么工具來(lái)分析。

1，Profile GPU Rendering

在手機(jī)開(kāi)發(fā)者模式下，有一個(gè)卡頓檢測(cè)工具叫做：Profile GPU Rendering，如圖：

它的功能特點(diǎn)如下：

• 一個(gè)圖形監(jiān)測(cè)工具，能實(shí)時(shí)反應(yīng)當(dāng)前繪制的耗時(shí)

• 橫軸表示時(shí)間，縱軸表示每一幀的耗時(shí)

• 隨著時(shí)間推移，從左到右的刷新呈現(xiàn)

• 提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的耗時(shí)，如果高于標(biāo)準(zhǔn)耗時(shí)，就表示當(dāng)前這一幀丟失

2，TraceView

TraceView 是 Android SDK 自帶的工具，用來(lái)分析函數(shù)調(diào)用過(guò)程，可以對(duì) Android 的應(yīng)用程序以及 Framework 層的代碼進(jìn)行性能分析。它是一個(gè)圖形化的工具，最終會(huì)產(chǎn)生一個(gè)圖表，用于對(duì)性能分析進(jìn)行說(shuō)明，可以分析到每一個(gè)方法的執(zhí)行時(shí)間，其中可以統(tǒng)計(jì)出該方法調(diào)用次數(shù)和遞歸次數(shù)，實(shí)際時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)維度，使用非常直觀(guān)，分析性能非常方便。

3，Systrace UI 性能分析

Systrace 是 Android 4.1及以上版本提供的性能數(shù)據(jù)采樣和分析工具，它是通過(guò)系統(tǒng)的角度來(lái)返回一些信息。它可以幫助開(kāi)發(fā)者收集 Android 關(guān)鍵子系統(tǒng)，如 surfaceflinger、WindowManagerService 等 Framework 部分關(guān)鍵模塊、服務(wù)、View系統(tǒng)等運(yùn)行信息，從而幫助開(kāi)發(fā)者更直觀(guān)地分析系統(tǒng)瓶頸，改進(jìn)性能。Systrace 的功能包括跟蹤系統(tǒng)的 I/O 操作、內(nèi)核工作隊(duì)列、CPU 負(fù)載等，在 UI 顯示性能分析上提供很好的數(shù)據(jù)，特別是在動(dòng)畫(huà)播放不流暢、渲染卡等問(wèn)題上。

優(yōu)化建議

1，布局優(yōu)化

布局是否合理主要影響的是頁(yè)面測(cè)量時(shí)間的多少，我們知道一個(gè)頁(yè)面的顯示測(cè)量和繪制過(guò)程都是通過(guò)遞歸來(lái)完成的，多叉樹(shù)遍歷的時(shí)間與樹(shù)的高度h有關(guān)，其時(shí)間復(fù)雜度 O(h)，如果層級(jí)太深，每增加一層則會(huì)增加更多的頁(yè)面顯示時(shí)間，所以布局的合理性就顯得很重要。

那布局優(yōu)化有哪些方法呢，主要通過(guò)減少層級(jí)、減少測(cè)量和繪制時(shí)間、提高復(fù)用性三個(gè)方面入手?？偨Y(jié)如下：

• 減少層級(jí)。合理使用 RelativeLayout 和 LinerLayout，合理使用Merge。

• 提高顯示速度。使用 ViewStub，它是一個(gè)看不見(jiàn)的、不占布局位置、占用資源非常小的視圖對(duì)象。

• 布局復(fù)用?？梢酝ㄟ^(guò) 標(biāo)簽來(lái)提高復(fù)用。

• 盡可能少用wrap_content。wrap_content 會(huì)增加布局 measure 時(shí)計(jì)算成本，在已知寬高為固定值時(shí)，不用wrap_content 。

• 刪除控件中無(wú)用的屬性。

2，避免過(guò)度繪制

過(guò)度繪制是指在屏幕上的某個(gè)像素在同一幀的時(shí)間內(nèi)被繪制了多次。在多層次重疊的 UI 結(jié)構(gòu)中，如果不可見(jiàn)的 UI 也在做繪制的操作，就會(huì)導(dǎo)致某些像素區(qū)域被繪制了多次，從而浪費(fèi)了多余的 CPU 以及 GPU 資源。

如何避免過(guò)度繪制呢，如下：

• 布局上的優(yōu)化。移除 XML 中非必須的背景，移除 Window 默認(rèn)的背景、按需顯示占位背景圖片

• 自定義View優(yōu)化。使用 canvas.clipRect()來(lái)幫助系統(tǒng)識(shí)別那些可見(jiàn)的區(qū)域，只有在這個(gè)區(qū)域內(nèi)才會(huì)被繪制。

3，啟動(dòng)優(yōu)化

通過(guò)對(duì)啟動(dòng)速度的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)影響啟動(dòng)速度的問(wèn)題所在，優(yōu)化啟動(dòng)邏輯，提高應(yīng)用的啟動(dòng)速度。啟動(dòng)主要完成三件事：UI 布局、繪制和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。因此啟動(dòng)速度優(yōu)化就是需要優(yōu)化這三個(gè)過(guò)程：

• UI 布局。應(yīng)用一般都有閃屏頁(yè)，優(yōu)化閃屏頁(yè)的 UI 布局，可以通過(guò) Profile GPU Rendering 檢測(cè)丟幀情況。

• 啟動(dòng)加載邏輯優(yōu)化。可以采用分布加載、異步加載、延期加載策略來(lái)提高應(yīng)用啟動(dòng)速度。

• 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)初始化分析，加載數(shù)據(jù)可以考慮用線(xiàn)程初始化等策略。

4，合理的刷新機(jī)制

在應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，因?yàn)閿?shù)據(jù)的變化，需要刷新頁(yè)面來(lái)展示新的數(shù)據(jù)，但頻繁刷新會(huì)增加資源開(kāi)銷(xiāo)，并且可能導(dǎo)致卡頓發(fā)生，因此，需要一個(gè)合理的刷新機(jī)制來(lái)提高整體的 UI 流暢度。合理的刷新需要注意以下幾點(diǎn)：

• 盡量減少刷新次數(shù)。

• 盡量避免后臺(tái)有高的 CPU 線(xiàn)程運(yùn)行。

• 縮小刷新區(qū)域。

5，其他

在實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果時(shí)，需要根據(jù)不同場(chǎng)景選擇合適的動(dòng)畫(huà)框架來(lái)實(shí)現(xiàn)。有些情況下，可以用硬件加速方式來(lái)提供流暢度。

內(nèi)存優(yōu)化

在 Android 系統(tǒng)中有個(gè)垃圾內(nèi)存回收機(jī)制，在虛擬機(jī)層自動(dòng)分配和釋放內(nèi)存，因此不需要在代碼中分配和釋放某一塊內(nèi)存，從應(yīng)用層面上不容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出等問(wèn)題，但是需要內(nèi)存管理。Android 系統(tǒng)在內(nèi)存管理上有一個(gè) Generational Heap Memory 模型，內(nèi)存回收的大部分壓力不需要應(yīng)用層關(guān)心， Generational Heap Memory 有自己一套管理機(jī)制，當(dāng)內(nèi)存達(dá)到一個(gè)閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的規(guī)則自動(dòng)釋放系統(tǒng)認(rèn)為可以釋放的內(nèi)存，也正是因?yàn)?Android 程序把內(nèi)存控制的權(quán)力交給了 Generational Heap Memory，一旦出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和溢出方面的問(wèn)題，排查錯(cuò)誤將會(huì)成為一項(xiàng)異常艱難的工作。除此之外，部分 Android 應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中并沒(méi)有特別關(guān)注內(nèi)存的合理使用，也沒(méi)有在內(nèi)存方面做太多的優(yōu)化，當(dāng)應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行越來(lái)越多的任務(wù)，加上越來(lái)越復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求時(shí)，完全依賴(lài) Android 的內(nèi)存管理機(jī)制就會(huì)導(dǎo)致一系列性能問(wèn)題逐漸呈現(xiàn)，對(duì)應(yīng)用的穩(wěn)定性和性能帶來(lái)不可忽視的影響，因此，解決內(nèi)存問(wèn)題和合理優(yōu)化內(nèi)存是非常有必要的。

Android內(nèi)存管理機(jī)制

Android 應(yīng)用都是在 Android 的虛擬機(jī)上運(yùn)行，應(yīng)用 程序的內(nèi)存分配與垃圾回收都是由虛擬機(jī)完成的。在 Android 系統(tǒng)，虛擬機(jī)有兩種運(yùn)行模式：Dalvik 和 ART。

1，Java對(duì)象生命周期

一般Java對(duì)象在虛擬機(jī)上有7個(gè)運(yùn)行階段：

創(chuàng)建階段->應(yīng)用階段->不可見(jiàn)階段->不可達(dá)階段->收集階段->終結(jié)階段->對(duì)象空間重新分配階段

2，內(nèi)存分配

在 Android 系統(tǒng)中，內(nèi)存分配實(shí)際上是對(duì)堆的分配和釋放。當(dāng)一個(gè) Android 程序啟動(dòng)，應(yīng)用進(jìn)程都是從一個(gè)叫做 Zygote 的進(jìn)程衍生出來(lái)，系統(tǒng)啟動(dòng) Zygote 進(jìn)程后，為了啟動(dòng)一個(gè)新的應(yīng)用程序進(jìn)程，系統(tǒng)會(huì)衍生 Zygote 進(jìn)程生成一個(gè)新的進(jìn)程，然后在新的進(jìn)程中加載并運(yùn)行應(yīng)用程序的代碼。其中，大多數(shù)的 RAM pages 被用來(lái)分配給Framework 代碼，同時(shí)促使 RAM 資源能夠在應(yīng)用所有進(jìn)程之間共享。

但是為了整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)存控制需要，Android 系統(tǒng)會(huì)為每一個(gè)應(yīng)用程序都設(shè)置一個(gè)硬性的 Dalvik Heap Size 最大限制閾值，整個(gè)閾值在不同設(shè)備上會(huì)因?yàn)?RAM 大小不同而有所差異。如果應(yīng)用占用內(nèi)存空間已經(jīng)接近整個(gè)閾值時(shí)，再?lài)L試分配內(nèi)存的話(huà)，就很容易引起內(nèi)存溢出的錯(cuò)誤。

3，內(nèi)存回收機(jī)制

我們需要知道的是，在 Java 中內(nèi)存被分為三個(gè)區(qū)域：Young Generation(年輕代)、Old Generation(年老代)、Permanent Generation(持久代)。最近分配的對(duì)象會(huì)存放在 Young Generation 區(qū)域。對(duì)象在某個(gè)時(shí)機(jī)觸發(fā) GC 回收垃圾，而沒(méi)有回收的就根據(jù)不同規(guī)則，有可能被移動(dòng)到 Old Generation，最后累積一定時(shí)間在移動(dòng)到 Permanent Generation 區(qū)域。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)內(nèi)存中不同的內(nèi)存數(shù)據(jù)類(lèi)型分別執(zhí)行不同的 GC 操作。GC 通過(guò)確定對(duì)象是否被活動(dòng)對(duì)象引用來(lái)確定是否收集對(duì)象，進(jìn)而動(dòng)態(tài)回收無(wú)任何引用的對(duì)象占據(jù)的內(nèi)存空間。但需要注意的是頻繁的 GC 會(huì)增加應(yīng)用的卡頓情況，影響應(yīng)用的流暢性，因此需要盡量減少系統(tǒng) GC 行為，以便提高應(yīng)用的流暢度，減小卡頓發(fā)生的概率。

內(nèi)存分析工具

做內(nèi)存優(yōu)化前，需要了解當(dāng)前應(yīng)用的內(nèi)存使用現(xiàn)狀，通過(guò)現(xiàn)狀去分析哪些數(shù)據(jù)類(lèi)型有問(wèn)題，各種類(lèi)型的分布情況如何，以及在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后如何發(fā)現(xiàn)是哪些具體對(duì)象導(dǎo)致的，這就需要相關(guān)工具來(lái)幫助我們。

1，Memory Monitor

Memory Monitor 是一款使用非常簡(jiǎn)單的圖形化工具，可以很好地監(jiān)控系統(tǒng)或應(yīng)用的內(nèi)存使用情況，主要有以下功能：

• 顯示可用和已用內(nèi)存，并且以時(shí)間為維度實(shí)時(shí)反應(yīng)內(nèi)存分配和回收情況。

• 快速判斷應(yīng)用程序的運(yùn)行緩慢是否由于過(guò)度的內(nèi)存回收導(dǎo)致。

• 快速判斷應(yīng)用是否由于內(nèi)存不足導(dǎo)致程序崩潰。

2，Heap Viewer

Heap Viewer 的主要功能是查看不同數(shù)據(jù)類(lèi)型在內(nèi)存中的使用情況，可以看到當(dāng)前進(jìn)程中的 Heap Size 的情況，分別有哪些類(lèi)型的數(shù)據(jù)，以及各種類(lèi)型數(shù)據(jù)占比情況。通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)來(lái)找到大的內(nèi)存對(duì)象，再進(jìn)一步分析這些大對(duì)象，進(jìn)而通過(guò)優(yōu)化減少內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，也可以通過(guò)數(shù)據(jù)的變化發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄漏。

3，Allocation Tracker

Memory Monitor 和 Heap Viewer 都可以很直觀(guān)且實(shí)時(shí)地監(jiān)控內(nèi)存使用情況，還能發(fā)現(xiàn)內(nèi)存問(wèn)題，但發(fā)現(xiàn)內(nèi)存問(wèn)題后不能再進(jìn)一步找到原因，或者發(fā)現(xiàn)一塊異常內(nèi)存，但不能區(qū)別是否正常，同時(shí)在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，也不能定位到具體的類(lèi)和方法。這時(shí)就需要使用另一個(gè)內(nèi)存分析工具 Allocation Tracker，進(jìn)行更詳細(xì)的分析， Allocation Tracker 可以分配跟蹤記錄應(yīng)用程序的內(nèi)存分配，并列出了它們的調(diào)用堆棧，可以查看所有對(duì)象內(nèi)存分配的周期。

4，Memory Analyzer Tool(MAT)

MAT 是一個(gè)快速，功能豐富的 Java Heap 分析工具，通過(guò)分析 Java 進(jìn)程的內(nèi)存快照 HPROF 分析，從眾多的對(duì)象中分析，快速計(jì)算出在內(nèi)存中對(duì)象占用的大小，查看哪些對(duì)象不能被垃圾收集器回收，并可以通過(guò)視圖直觀(guān)地查看可能造成這種結(jié)果的對(duì)象。

常見(jiàn)內(nèi)存泄漏場(chǎng)景

如果在內(nèi)存泄漏發(fā)生后再去找原因并修復(fù)會(huì)增加開(kāi)發(fā)的成本，最好在編寫(xiě)代碼時(shí)就能夠很好地考慮內(nèi)存問(wèn)題，寫(xiě)出更高質(zhì)量的代碼，這里列出一些常見(jiàn)的內(nèi)存泄漏場(chǎng)景，在以后的開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要避免這類(lèi)問(wèn)題。

• 資源性對(duì)象未關(guān)閉。比如Cursor、File文件等，往往都用了一些緩沖，在不使用時(shí)，應(yīng)該及時(shí)關(guān)閉它們。

• 注冊(cè)對(duì)象未注銷(xiāo)。比如事件注冊(cè)后未注銷(xiāo)，會(huì)導(dǎo)致觀(guān)察者列表中維持著對(duì)象的引用。

• 類(lèi)的靜態(tài)變量持有大數(shù)據(jù)對(duì)象。

• 非靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)的靜態(tài)實(shí)例。

• Handler臨時(shí)性?xún)?nèi)存泄漏。如果Handler是非靜態(tài)的，容易導(dǎo)致 Activity 或 Service 不會(huì)被回收。

• 容器中的對(duì)象沒(méi)清理造成的內(nèi)存泄漏。

• WebView。WebView 存在著內(nèi)存泄漏的問(wèn)題，在應(yīng)用中只要使用一次 WebView，內(nèi)存就不會(huì)被釋放掉。

除此之外，內(nèi)存泄漏可監(jiān)控，常見(jiàn)的就是用LeakCanary 第三方庫(kù)，這是一個(gè)檢測(cè)內(nèi)存泄漏的開(kāi)源庫(kù)，使用非常簡(jiǎn)單，可以在發(fā)生內(nèi)存泄漏時(shí)告警，并且生成 leak tarce 分析泄漏位置，同時(shí)可以提供 Dump 文件進(jìn)行分析。

優(yōu)化內(nèi)存空間

沒(méi)有內(nèi)存泄漏，并不意味著內(nèi)存就不需要優(yōu)化，在移動(dòng)設(shè)備上，由于物理設(shè)備的存儲(chǔ)空間有限，Android 系統(tǒng)對(duì)每個(gè)應(yīng)用進(jìn)程也都分配了有限的堆內(nèi)存，因此使用最小內(nèi)存對(duì)象或者資源可以減小內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，同時(shí)讓GC 能更高效地回收不再需要使用的對(duì)象，讓?xiě)?yīng)用堆內(nèi)存保持充足的可用內(nèi)存，使應(yīng)用更穩(wěn)定高效地運(yùn)行。常見(jiàn)做法如下：

• 對(duì)象引用。強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用四種引用類(lèi)型，根據(jù)業(yè)務(wù)需求合理使用不同，選擇不同的引用類(lèi)型。

• 減少不必要的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)。注意自動(dòng)裝箱，增加內(nèi)存復(fù)用，比如有效利用系統(tǒng)自帶的資源、視圖復(fù)用、對(duì)象池、Bitmap對(duì)象的復(fù)用。

• 使用最優(yōu)的數(shù)據(jù)類(lèi)型。比如針對(duì)數(shù)據(jù)類(lèi)容器結(jié)構(gòu)，可以使用ArrayMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，避免使用枚舉類(lèi)型，使用緩存Lrucache等等。

• 圖片內(nèi)存優(yōu)化。可以設(shè)置位圖規(guī)格，根據(jù)采樣因子做壓縮，用一些圖片緩存方式對(duì)圖片進(jìn)行管理等等。

穩(wěn)定性?xún)?yōu)化

Android 應(yīng)用的穩(wěn)定性定義很寬泛，影響穩(wěn)定性的原因很多，比如內(nèi)存使用不合理、代碼異常場(chǎng)景考慮不周全、代碼邏輯不合理等，都會(huì)對(duì)應(yīng)用的穩(wěn)定性造成影響。其中最常見(jiàn)的兩個(gè)場(chǎng)景是：Crash 和 ANR，這兩個(gè)錯(cuò)誤將會(huì)使得程序無(wú)法使用，比較常用的解決方式如下：

• 提高代碼質(zhì)量。比如開(kāi)發(fā)期間的代碼審核，看些代碼設(shè)計(jì)邏輯，業(yè)務(wù)合理性等。

• 代碼靜態(tài)掃描工具。常見(jiàn)工具有Android Lint、Findbugs、Checkstyle、PMD等等。

• Crash監(jiān)控。把一些崩潰的信息，異常信息及時(shí)地記錄下來(lái)，以便后續(xù)分析解決。

• Crash上傳機(jī)制。在Crash后，盡量先保存日志到本地，然后等下一次網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)再上傳日志信息。

耗電優(yōu)化

在移動(dòng)設(shè)備中，電池的重要性不言而喻，沒(méi)有電什么都干不成。對(duì)于操作系統(tǒng)和設(shè)備開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，耗電優(yōu)化一致沒(méi)有停止，去追求更長(zhǎng)的待機(jī)時(shí)間，而對(duì)于一款應(yīng)用來(lái)說(shuō)，并不是可以忽略電量使用問(wèn)題，特別是那些被歸為“電池殺手”的應(yīng)用，最終的結(jié)果是被卸載。因此，應(yīng)用開(kāi)發(fā)者在實(shí)現(xiàn)需求的同時(shí)，需要盡量減少電量的消耗。

在 Android5.0 以前，在應(yīng)用中測(cè)試電量消耗比較麻煩，也不準(zhǔn)確，5.0 之后專(zhuān)門(mén)引入了一個(gè)獲取設(shè)備上電量消耗信息的 API:Battery Historian。Battery Historian 是一款由 Google 提供的 Android 系統(tǒng)電量分析工具，和Systrace 一樣，是一款圖形化數(shù)據(jù)分析工具，直觀(guān)地展示出手機(jī)的電量消耗過(guò)程，通過(guò)輸入電量分析文件，顯示消耗情況，最后提供一些可供參考電量?jī)?yōu)化的方法。

除此之外，還有一些常用方案可提供：

• 計(jì)算優(yōu)化，避開(kāi)浮點(diǎn)運(yùn)算等。

• 避免 WaleLock 使用不當(dāng)。

• 使用 Job Scheduler。

安裝包大小優(yōu)化

應(yīng)用安裝包大小對(duì)應(yīng)用使用沒(méi)有影響，但應(yīng)用的安裝包越大，用戶(hù)下載的門(mén)檻越高，特別是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)情況下，用戶(hù)在下載應(yīng)用時(shí)，對(duì)安裝包大小的要求更高，因此，減小安裝包大小可以讓更多用戶(hù)愿意下載和體驗(yàn)產(chǎn)品。

常用應(yīng)用安裝包的構(gòu)成，如圖所示：

從圖中我們可以看到：

• assets文件夾。存放一些配置文件、資源文件，assets不會(huì)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的 ID，而是通過(guò) AssetManager 類(lèi)的接口獲取。

• res。res 是 resource 的縮寫(xiě)，這個(gè)目錄存放資源文件，會(huì)自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的 ID 并映射到 .R 文件中，訪(fǎng)問(wèn)直接使用資源 ID。

• META-INF。保存應(yīng)用的簽名信息，簽名信息可以驗(yàn)證 APK 文件的完整性。

• AndroidManifest.xml。這個(gè)文件用來(lái)描述 Android 應(yīng)用的配置信息，一些組件的注冊(cè)信息、可使用權(quán)限等。

• classes.dex。Dalvik 字節(jié)碼程序，讓 Dalvik 虛擬機(jī)可執(zhí)行，一般情況下，Android 應(yīng)用在打包時(shí)通過(guò) Android SDK 中的 dx 工具將 Java 字節(jié)碼轉(zhuǎn)換為 Dalvik 字節(jié)碼。

• resources.arsc。記錄著資源文件和資源 ID 之間的映射關(guān)系，用來(lái)根據(jù)資源 ID 尋找資源。

減少安裝包大小的常用方案

• 代碼混淆。使用proGuard 代碼混淆器工具，它包括壓縮、優(yōu)化、混淆等功能。

• 資源優(yōu)化。比如使用 Android Lint 刪除冗余資源，資源文件最少化等。

• 圖片優(yōu)化。比如利用 AAPT 工具對(duì) PNG 格式的圖片做壓縮處理，降低圖片色彩位數(shù)等。

• 避免重復(fù)功能的庫(kù)，使用 WebP圖片格式等。

• 插件化。比如功能模塊放在服務(wù)器上，按需下載，可以減少安裝包大小。

小結(jié)

性能優(yōu)化不是更新一兩個(gè)版本就可以解決的，是持續(xù)性的需求，持續(xù)集成迭代反饋。在實(shí)際的項(xiàng)目中，在項(xiàng)目剛開(kāi)始的時(shí)候，由于人力和項(xiàng)目完成時(shí)間限制，性能優(yōu)化的優(yōu)先級(jí)比較低，等進(jìn)入項(xiàng)目投入使用階段，就需要把優(yōu)先級(jí)提高，但在項(xiàng)目初期，在設(shè)計(jì)架構(gòu)方案時(shí)，性能優(yōu)化的點(diǎn)也需要提早考慮進(jìn)去，這就體現(xiàn)出一個(gè)程序員的技術(shù)功底了。

什么時(shí)候開(kāi)始有性能優(yōu)化的需求，往往都是從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題開(kāi)始，然后分析問(wèn)題原因及背景，進(jìn)而尋找最優(yōu)解決方案，最終解決問(wèn)題，這也是日常工作中常會(huì)用到的處理方式。