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朱才

專注于Android圖形動(dòng)畫 MIUI工程師

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隨筆- 21?文章- 0?評(píng)論- 164?

Android中app卡頓原因分析示例

在知乎回答了一個(gè)“為什么微博的app在iPhone比Android上流暢”的問題。后面部分是一個(gè)典型的動(dòng)畫卡頓的性能分析過程，因此帖在這里。有編程問題可以在這里交流。知乎鏈接。

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我來說下我所知道的事情。我不知道iOS為什么流暢，但我知道一些Android為什么不流暢的原因。

首先，就題主所說的問題，我用iPad和小米Pad對(duì)比了一下微博滑動(dòng)滾屏這件事情（2014年8月10日目前微博app最新版本）。正如題主所說，直觀感受上明顯感覺iOS要流暢、舒服。

在這件事情上我認(rèn)為主要是這三個(gè)原因：

速度曲線。
當(dāng)你滑動(dòng)界面然后松手，這時(shí)界面會(huì)繼續(xù)滑動(dòng)，然后速度減小，直到速度為0時(shí)停止。iOS下速度減小的這個(gè)過程比較慢，尤其是快要停的時(shí)候是慢慢停的，視覺上有種很順滑的感覺；Android下則從松手到停要快很多，相比之下有種戛然而止的感覺。
從數(shù)據(jù)/技術(shù)角度來看這個(gè)事情，我們滑動(dòng)界面的最終目的不是為了“動(dòng)”，而是為了“停”，因此只要平滑的到達(dá)目的地，似乎越快完成這個(gè)過程越好，所以Android的選擇是理所當(dāng)然的。但事實(shí)是，大家普遍更喜歡iOS的方式，這樣做顯得更順滑、更優(yōu)雅。

幀率。
絕大部分時(shí)間兩者都能保持60FPS左右的滿幀率。但都會(huì)有偶爾的掉幀。并且Android上要比iOS上嚴(yán)重很多。（好吧，比起前兩年，已經(jīng)好太多了。）我前前后后滑動(dòng)了幾十次，iOS在前面遇到1次掉幀，后面就很穩(wěn)定了。而Android幾乎每滑動(dòng)一次都會(huì)伴隨一次掉幀。這完全就是真真實(shí)實(shí)的卡頓，用戶必然會(huì)感覺到那一刻的不流暢。Android掉幀的原因我后面再詳細(xì)分析。

觸摸響應(yīng)速度。
從手指碰到觸摸屏，到屏幕上顯示處理這次觸摸產(chǎn)生的畫面，是需要時(shí)間的。時(shí)間越短感覺越跟手。據(jù)說iOS的觸摸屏的處理時(shí)間要比一般的Android手機(jī)快，這不是我的專長(zhǎng)，不知道怎么驗(yàn)證。但在軟件系統(tǒng)層面，Android的顯示機(jī)制是app-->SurfaceFlinger-->Display，這比傳統(tǒng)的app-->Display多了一步，主要基于這個(gè)原因，畫面最終輸出到屏幕要比傳統(tǒng)的方式慢一幀(16.7ms)。

我覺得第1點(diǎn)造成的影響最大，恰恰卻是最技術(shù)/設(shè)備無關(guān)的。如果微博app或者Android系統(tǒng)要改變，很容易就可以調(diào)得跟iOS一模一樣。但正是由于這是產(chǎn)品形態(tài)上的差別而不是純粹技術(shù)上的優(yōu)劣，反倒成了Android最不太可能改變的。

第2點(diǎn)的影響其次，當(dāng)然是指在目前這個(gè)大部分時(shí)候都能滿幀的情況下。這方面是Android從早期到現(xiàn)在進(jìn)步最明顯的方面，使用了很多方法來優(yōu)化幀率。但就算現(xiàn)在Android進(jìn)化了很多，硬件性能也進(jìn)化了很多，卻仍舊不可能徹底消滅掉幀的情況。

第3點(diǎn)通俗的講就是跟手性，跟手性的重要性不言而喻，但現(xiàn)在的差別比較細(xì)微，且具體數(shù)據(jù)我也不清楚。
我想過一個(gè)辦法讓桌面、微博這種內(nèi)容和手一起動(dòng)的應(yīng)用繪制到屏幕的速度快一幀（16.7ms），其實(shí)就是抵消之前提到的慢的那一幀，需要framework層和app層一起配合改動(dòng)，目前已申請(qǐng)了專利但代碼還沒進(jìn)，將來有時(shí)間了應(yīng)該會(huì)進(jìn)到MIUI。感興趣的可以看看專利：滑動(dòng)操作響應(yīng)方法、裝置及終端設(shè)備。

最后我來用專業(yè)技術(shù)分析一下微博app在Android里掉幀的原因。非編程人員可以不看下去了。（這個(gè)過程我使用的是小米3高通版+最新版微博app。）

最初，我認(rèn)為這種現(xiàn)象很像GC（垃圾回收）導(dǎo)致的，于是打開logcat觀察每次卡頓的時(shí)候有沒有GC發(fā)生。結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒有。停下來的時(shí)候才會(huì)有GC，這說明微博app在滑動(dòng)過程中控制得不錯(cuò)，在停下來的一刻才去分配內(nèi)存，使GC不影響幀率。

然后我打開“開發(fā)者選項(xiàng)”->“GPU呈現(xiàn)模式分析”->“在屏幕上顯示為條形圖”（好像是4.4才有這個(gè)選項(xiàng)，之前的只能在dumpsys里看），這會(huì)在屏幕上直觀的顯示每幀繪制花費(fèi)的時(shí)間。屏幕上有條基準(zhǔn)線大概是16ms，如果超過這條線則很有可能掉幀了。如果下面的藍(lán)色部分很長(zhǎng)則說明是軟件draw的部分太費(fèi)時(shí)，那么可以通過traceview來繼續(xù)分析draw的java代碼。（我假定了現(xiàn)在的app都是硬件加速的方式。）如果中間紅色部分很長(zhǎng)則說明是OpenGL ES繪制過程太費(fèi)時(shí)。可以用gltrace來分析OpenGL ES的調(diào)用過程。
打開選項(xiàng)后使用微博app，發(fā)現(xiàn)雖然偶爾有超基準(zhǔn)線，但并不嚴(yán)重，并且卡頓的時(shí)候并沒有明顯異常。

于是我開始使用systrace，這下就很明顯了：

可以發(fā)現(xiàn)每隔幾幀，就會(huì)有一次大間隙，圖中我圈了紅圈圈的兩個(gè)地方都明顯超過正常的耗時(shí)時(shí)間。現(xiàn)在問題是，這些地方的代碼在干什么呢？是什么花費(fèi)了這么長(zhǎng)時(shí)間？

放大后發(fā)現(xiàn)都是這兩個(gè)：obtainView和setupListItem。它們都是在draw之前調(diào)用的，這也解釋了通過上一步的方法（“GPU呈現(xiàn)模式分析”）為什么沒有顯示出來，因?yàn)槟莻€(gè)方法只展示draw里面的時(shí)間消耗。
通過在源碼里搜索obtainView和setupListItem，可以發(fā)現(xiàn)是AbsListView的obtainView方法和ListView的setupChild方法打下的這個(gè)log。

接下來，我們用traceview來看看這兩個(gè)方法里面究竟調(diào)用了什么代碼導(dǎo)致耗時(shí)過長(zhǎng)。
跟蹤obtainView最終到了這里：

代碼混淆了，看不太出來了，也懶得再跟下去了。但隨便點(diǎn)了點(diǎn)然后看到：

TextView.setText用了挺多的時(shí)間。感覺Android團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該優(yōu)化優(yōu)化這個(gè)方法。
然后再來跟蹤setupChild方法：

都是measure占用的時(shí)間，并且調(diào)用次數(shù)比較多。這應(yīng)該說明了View的數(shù)量不少。用hierarchyviewer看了下，的確不少，一條微博有50多個(gè)View：

結(jié)論：我們最終大致找到了耗時(shí)的代碼及部分原因。這兩個(gè)耗時(shí)方法應(yīng)該都是有可能減下來的，但應(yīng)該不那么容易。
在Android上實(shí)現(xiàn)功能比較容易，但如果默認(rèn)實(shí)現(xiàn)有了性能問題，要想解決就不好說了，有時(shí)候要繞很遠(yuǎn)。


最后，列一些相關(guān)鏈接：
Android圖形架構(gòu)（繪圖慢一幀的事情這里有說）：http://source.android.com/devices/graphics/architecture.html
Android Performance Case Study：http://www.curious-creature.org/docs/android-performance-case-study-1.html

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posted @ 2014-08-10 17:38 朱才 閱讀( 7529) 評(píng)論( 2) 編輯 收藏
發(fā)表評(píng)論 回復(fù)引用 #1樓 2015-02-13 10:17 | Elta 昨天看到了你的這篇博文，想和你說一下我在使用應(yīng)用的時(shí)候發(fā)現(xiàn)的一個(gè)卡頓現(xiàn)象。

軟件：Adobe reader
具體現(xiàn)象：在看PDF文件時(shí)，食指按住屏幕上下滑動(dòng)，一開始的時(shí)候很流暢，在不松開手指的情況下反復(fù)上下滑動(dòng)，開始出現(xiàn)卡頓現(xiàn)在。用手機(jī)帶的條形圖沒有發(fā)現(xiàn)有掉幀。不會(huì)再向下分析了，很好奇這是什么原因?qū)е碌?#xff0c;是否有辦法規(guī)避這個(gè)問題呢？ 支持(0) 反對(duì)(0)
回復(fù)引用 #2樓 [ 樓主] 2015-03-03 08:51 | 朱才 @Elta
那可以估計(jì)出是繪圖之間的時(shí)間導(dǎo)致的。可以用systrace來繼續(xù)分析。 支持(0) 反對(duì)(0)
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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Android中app卡顿原因分析示例的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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