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初探android应用性能分析

如果一个android应用打开时比较慢,或者使用起来比较卡。这个可能是客户端代码有待优化,也可能是服务端性能比较挫。对一个客户端开发者而言,在客户端代码中增加相关debug日志,即可比较准确地定位问题。但这活要落到一个服务端开发人员手里,要怎么办?

本文将在没有apk源码的情况下,以服务端开发人员的视角进行客户端app性能的分析。

在分析之前,我们先补充点android基础知识。

android基础知识

我们所说的android应用,一般都是通过将一个以apk结尾的文件安装在手机等移动设备上才能运行起来的。所以我们先从apk说起。

什么是apk

我们先从网上下载一个apk

$ wget http://shouji.360tpcdn.com/131106/0124832c4cf8c35a762cfece3bac52b1/com.sina.weibo_650.apk

然后查看这个文件的类型

$ file com.sina.weibo_650.apk
com.sina.weibo_650.apk: Zip archive data, at least v2.0 to extract

会发现com.sina.weibo_650.apk是一个zip压缩文件。解压缩后的文件,主要包括一些资源文件一些配置文件一些类库,还有一个class.dex。目录结构如下

AndroidManifest.xml
assets
classes.dex
lib
META-INF
org
res
resources.arsc

粗略一看,发现 class.dex 这个文件有5.9M,这应该就是主角。继续执行如下命令

$ file classes.dex
classes.dex: Dalvik dex file version 035

因为没有开发过android应用,不明白用java开发的app和这个Dalvik dex file之间有什么关系?所以我们先跳出apk的视角。

android平台架构

如上图,android基于linux操作系统,使用linux内核与设备的硬件进行交互。在内核之上,又抽象出了一层,包括Dalvik虚拟机等。

因为dexDalvik VM Executes的全称,即android Dalvik虚拟机执行程序。

那一个apk的生产和执行过程将是: *.java -> *.class -> classes.dex(classes.dex将由Dalvik VM转换成机器码,由linux内核交给cpu去执行)

这样的话,在linux系统上使用profile软件的经验,也将派上用场。

android相关基础知识先介绍到此,感兴趣的请进一步查阅本文后面的参看资料。

android应用性能分析

apk启动速度

在分析之前,我们先看看android程序的执行流程

如上图,只要获取到启动ActivityManager所需要的时间,即是apk的启动时间。

adb logcat | grep ActivityManager

其中”Displayed”对应的时间,即是launch Activity对应的时间,也就是apk启动时间,也可以使用如下命令:

adb logcat -c && adb logcat -s ActivityManager | grep  "Displayed"
  • 要使用 adb,需要先用usb线连接电脑和手机,并在手机的设置–>开发者选项中开启USB调试
  • adb这个工具,可以通过在android sdk的platform-tools目录中找到。后面介绍的systrace也在这个目录。
页面渲染性能

android应用中的页面,是由android系统一帧,一帧地绘制的,其中每一帧的处理如下图:

即: 计算视图大小(measure) -> 安置视图的位置(layout) -> 绘制(draw)视图

通过收集每帧的处理时间,即可以了解页面的渲染性能。

当fps(每秒处理帧数,页面刷新率)为60时,页面的渲染看起来会比较平滑,这就需要每帧的处理时间不能大于16ms(1000/60)

要检测一个应用在渲染页面时的每帧处理时间,通过如下命令,即可获得每帧的处理时间

adb shell dumpsys gfxinfo com.sina.weibo

在输出日志的Profile数据段,包含了三列DrawProcessExecute分别对应的处理时间,单位是ms。这三列的总和,就是渲染每帧时的处理时间。如

Draw    Process Execute
0.95    0.93    0.72
0.84    1.16    0.56
0.83    0.89    0.69
1.32    2.15    1.14
1.29    1.37    1.01

在进行分析之前,需要在设置–>开发者选项中点击GPU呈现模式分析,选择在adb shell dumpsys gfxinfo中

收集步骤:

1.重新启动app
2.在界面完全加载完之后,在界面上慢慢上下滑动几个像素
3.在终端执行adb shell dumpsys gfxinfo com.sina.weibo

这时将在终端输出页面渲染时的最后128帧中每帧所花费的时间,将相关数据贴到excel表格中,点击其中的insert–>chart,即可生成相关图表

其中com.sina.weibo就是app的包名

获取包名的方法:

adb shell pm list packages
使用systrace进一步分析

通过收集该apk的启动速度和每帧的渲染时间,并与竟品进行对比发现。该app启动时间的确比较慢,也偶尔有丢帧的现象发生。如何近一步分析呢?这时就需要systrace了。

示例使用方法如下:

cd android-sdk-linux/platform-tools/systrace
python systrace.py --app=com.qihoo.appstore gfx view

上面这条命令将会在android-sdk-linux/platform-tools/systrace目录下生成trace.html。其中收集了包名为com.qihoo.appstore的应用在android系统上针对gfxview category的执行数据。

trace.html在浏览器中打开如下图:

可以使用如下方法,对trace.html进行进一步分析: * 通过鼠标点击左侧的+-可以展开或者收缩相关显示数据 * 通过键盘上的ad可以使显示的内容沿着顶部的时间轴向左或者向右移动 * 通过键盘上的ws可以对显示的内容进行放大或者缩小 * 使用鼠标点击内容页面的某一个块,在下方会显示详情 * 使用鼠标选择一块内容页面,在下方会显示汇总信息

将光标定位到最后一行,使用w进行放大,使用d向左移动到2260ms左右,如下图:

发现对于那些performTraversals处理超过16ms的帧,其中eglSwapBuffers处理的时间都比较长,这应该就是问题所在。

使用usb线连接上手机,在命令行下运行:

python systrace.py -h

可以查看相关使用方法。

systrace是在在android4.1上新增的工具,在4.1,4.2和4.3上使用的方法不同

reference:

[^1] http://www.curious-creature.org/docs/android-performance-case-study-1.html

[^2] http://www.curious-creature.org/docs/android-performance-case-study-1.html

[^3] http://www.vogella.com/articles/AndroidTools/article.html

[^4] http://blog.csdn.net/aaa2832/article/details/7849400

[^5] http://www.cnblogs.com/taobox/articles/3405931.html

[^6] http://bigflake.com/systrace/

[^7] http://developer.android.com/tools/debugging/systrace.html

[^8] http://kitoslab-eng.blogspot.com/2013/01/aprof-android-profiler-profiling-tool.html

[^9] http://udinic.wordpress.com/tag/rendering/