Android 性能优化——APP启动优化详解

1.1 为什么要启动优化？

用户希望应用能够及时响应并快速加载，启动时间过长的应用不能满足这个期望，并且可能使用户失望。

启动太慢的结果：

体验效果差
用户放弃使用你的应用
时间越长用户流失越高
产品死掉

1.2 启动优化流程及分类

1.2.1 开机启动流程

1.2.2 启动分类

冷启动：应用从头开始启动（应用自设备启动后或系统终止应用后首次启动）；
热启动：将Activity带到前台（如果应用的所有Activity都还驻留在内存中，则应用无需重复对象初始化、布局扩充和呈现。需要注意的是，如果程序的某些内存被系统清除，比如调用了onTrimMemory方法，则需要重新创建这些对象以响应热启动事件）；
温启动：涵盖在冷启动期间发生的操作的一些子集，同时它的开销比热启动多（它与热启动最大的区别在于，必须通过调用onCreate方法开始重新创建活动，也可以从传递给onCreate方法中保存的实例状态中获得某些对象的恢复）。

冷启动流程：

加载并启动APP；
启动后立即为该APP显示一个空白启动窗口；
创建APP进程（创建应用程序对象）；
启动主线程，创建主Activity；
加载布局，绘制。

启动总结：

App从被系统调用，再到第一个页面渲染到手机屏幕，我们通常只需要关注Application中的onCreate方法，第一个Activity中onCreate、onStart、onResume方法。

注意：如果在App启动第一个Activity时，该Activity不但有自己的逻辑，还在onCreate、onStart或者onResume方法中直接有跳转到了其它Activity页面，那么跳转后的Activity的这三个方法也需要进行优化。

1.2.3 黑白屏优化

在系统加载并启动App时，需要耗费相应的时间，即使时间不到1S，用户也会感觉到当点击App图标时会有“延迟”现象，为了解决这一个问题，Google的做法是在App创建的过程中，先展示一个空白的页面，让用户体会到点击图标之后立马就有响应，而这个空白页面的颜色则是根据我们在Manifest文件中配置的主题颜色来决定的，现在一般默认为白色。

可以为应用的加载设置主题背景，从而使应用的启动屏幕在主题背景上与应用的后续效果保持一致，而不是采用系统主题。

方案一：设置LauncherTheme

在LauncherTheme中，设置系统“取消预览（空白窗体）”为true，或者设置空白窗体为透明，这样用户从视觉上就无法看出黑白屏的存在：

<style name="AppTheme.LauncherTheme">
	<!--设置系统的取消预览（空白窗口）为true-->
  <item name="android:windowDisablePreview">true</item>
  <!--设置背景为透明-->
  <item name="android:windowIsTranslucent">true</item>
</style>

方案二：自定义Theme主题

自定义继承自AppTheme的主题；
将启动Activity的Theme设置为自定义主题；
在启动Activity的onCreate方法中，在super.onCreate和setContentView方法之前调用setTheme方法，将主题设置为最初的AppTheme。

① 自定义主题

<style name="AppTheme.LaunchTheme1">
	<item name="android:windowBackground">@mipmap/ic_launcher</item>
</style>

② 设置启动Activity主题

<activity android:name=".MainActivity"
          android:theme="@style/AppTheme.LaunchTheme1">
	<intent-filter>
  	<action android:name="android.intent.action.MAIN"/>
    <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER"/>
  </intent-filter>
</activity>

③ 在代码中将主题设置回来

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
  	setTheme(R.style.AppTheme)
    super.onCreate(savedInstanceState);
}

1.3 测量启动时间

1.3.1 测量方式

系统日志输出：在Android4.4及更高的版本中，logcat包括一个输出行，其中包含命令为Displayed的值，此值代表从启动进程到在屏幕上完成对应用Activity绘制所经过的时间(MI6测试，并没有)；
1. 启动进程；
2. 初始化对象；
3. 创建并初始化Activity:ActivityManager:displayed com.sty.ne.appperformance/.MainActivity: +550ms；
4. 扩充布局；
5. 首次绘制应用。
adb命令：adb shell Activity Manager:

adb [ -d | -e | -s <serialNumber>] shell am start -S -W
com.sty.ne.appperformance/.MainActivity
-c android.intent.category.LAUNCHER
-a android.intent.action.MAIN

adb shell am start -W com.sty.ne.appperformance/.MainActivity

显示结果如下：

GGGdeMac-mini:NeAppPerformance tian$ adb shell am start -W com.sty.ne.appperformance/.activity.SplashActivity
Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] cmp=com.sty.ne.appperformance/.activity.SplashActivity }
Status: ok
Activity: com.sty.ne.appperformance/.MainActivity
ThisTime: 186  （最后一个Activity启动耗时）
TotalTime: 395  （所有Activity启动耗时）
WaitTime: 417  （AMS启动Activity的总耗时）
Complete

手动获取：手动打印日志计算启动时间，只能记录应用内耗时。

private void findViews() {
  final View viewRoot = findViewById(R.id.root);
  viewRoot.getViewTreeObserver().addOnPreDrawListener(new ViewTreeObserver.OnPreDrawListener() {
    @Override
    public boolean onPreDraw() {
      viewRoot.getViewTreeObserver().removeOnPreDrawListener(this);
      LauncherTimer.logEnd("tag3");
      return false;
    }
  });
}

@Override
protected void onResume() {
  super.onResume();
  LauncherTimer.logEnd("tag1");
}

@Override
public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) {
  super.onWindowFocusChanged(hasFocus);
  LauncherTimer.logEnd("tag2");
}
// D/Time: 2/tag1 launcher time=101
// D/Time: 2/tag3 launcher time=139
// D/Time: 2/tag2 launcher time=146

1.3.2 方法耗时统计

traceview统计：可以用代码统计，也可以用Android Studio自带的cup profiler来统计；缺点是代码侵入性强，会拖慢程序运行。

①Debug Trace:

@Override
public void onCreate() {
  super.onCreate();
  Debug.startMethodTracing("Launcher");

  coreSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
  executorService = Executors.newFixedThreadPool(Math.max(2, Math.min(coreSize - 1, 4)));
  application = this;
  context = this.getApplicationContext();
  AppProfile.context = context;
  ScreenUtil.init(context);
  initLog();
  AppForegroundWatcher.init(context);
  CrashReport.initCrashReport(getApplicationContext(), "e9bf59bd43", false);

  Debug.stopMethodTracing();
  //sdcard/Android/data/com.sty.ne.appperformance/files/Launcher.trace  --> save as 导出来，用Profiler打开
}

sdcard/Android/data/com.sty.ne.appperformance/files/Launcher.trace --> save as 导出来，用Profiler打开，如下图所示：

缺点：只能记录应用内程序执行时间。

②CPU Profiler:

不需要侵入代码（无需写Debug.startMethodTracing("Launcher"），但是需要做如下配置：

run -> edit configurations；
勾选start recording a method trace on startup；
从菜单中选择cpu记录配置（profiling菜单下勾选两个复选框）；
apply --> profile模式部署。

systrace统计

在代码中添加命令：

@Override
public void onCreate() {
  super.onCreate();
  //systemtrace方式
  Trace.beginSection("Launcher");

  coreSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
  executorService = Executors.newFixedThreadPool(Math.max(2, Math.min(coreSize - 1, 4)));
  application = this;
  context = this.getApplicationContext();
  AppProfile.context = context;
  ScreenUtil.init(context);
  initLog();
  AppForegroundWatcher.init(context);
  CrashReport.initCrashReport(getApplicationContext(), "e9bf59bd43", false);

  Trace.endSection();
}

命令行终端进入如下目录：/Users/tian/Library/Android/sdk/platform-tools/systrace

输入如下命令进入监听状态：

    python systrace.py -o mynewtrace.html sched freq idle am wm gfx view binder_driver hal dalvik camera input res

此时运行代码，完成之后在命令行窗口按Enter键结束监听，然后会生成目标文件mynewtrace.html:

分析目标文件：

aop方式统计

1.4 优化方式

1.4.1 异步优化

异步优化主要是采用子线程来进行线程初始化，并行执行，减少执行时间。

@Override
public void onCreate() {
  super.onCreate();

  coreSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
  executorService = Executors.newFixedThreadPool(Math.max(2, Math.min(coreSize - 1, 4)));
  application = this;
  context = this.getApplicationContext();
  AppProfile.context = context;
  ScreenUtil.init(context);
  async(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      initLog();
    }
  });
  async(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      AppForegroundWatcher.init(context);
    }
  });
  async(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
      CrashReport.initCrashReport(getApplicationContext(), "e9bf59bd43", false);
    }
  });
}

异步优化需要关注的点：

确定能不能异步优化；
执行的方法是否有先后顺序；
需要注意异步后程序能否正常执行；
异步线程中使用的api不能创建Handler；
不能有UI操作。

1.4.2 延迟初始化

仅初始化立即需要的对象，不要创建全局静态对象，而是移动到单例模式，其中应用仅在第一次访问对象时初始化它们。

1.4.3 空闲时初始化

可以监听应用空闲时间，在空闲时间进行初始化。

public class DelayInit {
    private Queue<Runnable> delayQueue = new LinkedList<>();

    public void add(Runnable runnable) {
        delayQueue.add(runnable);
    }

    public void start() {
        Looper.myQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {
            @Override
            public boolean queueIdle() {
                Runnable poll = delayQueue.poll();
                if(poll != null) {
                    poll.run();
                }
                return !delayQueue.isEmpty();
            }
        });
    }
}