Android應(yīng)用程序開發(fā) 課件 第12章 Android應(yīng)用的性能優(yōu)化

第12章Android應(yīng)用的性能優(yōu)化

本章簡介本章將詳細(xì)介紹復(fù)雜Android應(yīng)用程序的性能優(yōu)化技術(shù)，包括布局優(yōu)化技術(shù)、內(nèi)存優(yōu)化技術(shù)以及與性能檢測和測試工具的使用方法。12.1性能優(yōu)化技術(shù)簡介12.2布局優(yōu)化12.3內(nèi)存優(yōu)化12.4使用TraceView工具優(yōu)化App性能12.5小結(jié)12.6習(xí)題

12.1性能優(yōu)化技術(shù)簡介

性能優(yōu)化包含多方面內(nèi)容，通?？梢詮南率鼋嵌葍?yōu)化Android應(yīng)用程序。(1)應(yīng)用程序的容錯(cuò)性(2)應(yīng)用程序代碼中方法的執(zhí)行效率(3)應(yīng)用程序的系統(tǒng)資源消耗(4)優(yōu)化AndroidUI界面(1)應(yīng)用程序的容錯(cuò)性容錯(cuò)性仍然屬于編碼的范疇，它直接決定了程序能否令用戶滿意。如果程序經(jīng)常崩潰或出錯(cuò)，很難引起用戶的興趣。(2)應(yīng)用程序代碼中方法的執(zhí)行效率應(yīng)用程序代碼最基本的調(diào)用單元是方法。因此，方法的執(zhí)行效率也在很大程度上決定了程序整體的效率。雖然很多代碼是經(jīng)過優(yōu)化的，但實(shí)際上卻不一定得到更高的執(zhí)行效率。因此，要借助各種工具對(duì)程序中的核心方法進(jìn)行調(diào)優(yōu)。(3)應(yīng)用程序的系統(tǒng)資源消耗盡管應(yīng)用程序的執(zhí)行效率很高，但是占用大量系統(tǒng)資源所換來的高效率在大多數(shù)情況下卻是不可取的。因此，應(yīng)仔細(xì)平衡應(yīng)用程序的執(zhí)行效率和資源消耗。(4)優(yōu)化AndroidUI界面不合理的UI界面設(shè)計(jì)也會(huì)占用大量系統(tǒng)資源，并且可能會(huì)在不同配置的手機(jī)上失真顯示。例如，不同屏幕分辨率的手機(jī)需要相應(yīng)分辨率的圖像；如果圖像色彩過于絢麗，只使用相同分辨率的圖像可能會(huì)造成UI界面的圖像失真。12.2布局優(yōu)化

Android系統(tǒng)在渲染UI界面時(shí)將消耗大量的資源，設(shè)計(jì)良好的UI界面不僅應(yīng)具有良好的視覺效果，還應(yīng)具有良好的用戶體驗(yàn)。12.2.1AndroidUI渲染機(jī)制如果要使人眼感覺到流暢的畫面，就需要畫面的繪制幀數(shù)至少達(dá)到40或60fps以上。Android系統(tǒng)通過VSYNC信號(hào)觸發(fā)對(duì)UI的渲染、重繪，其間隔時(shí)間是16ms，即畫面的繪制幀數(shù)可達(dá)60fps。如果能夠保證每次渲染畫面的時(shí)間都保持在16ms以內(nèi)，那么用戶觀察到的UI界面將是非常流暢的。Android系統(tǒng)提供了檢測UI渲染時(shí)間的工具。打開Android設(shè)置下的“開發(fā)者選項(xiàng)”，選擇“ProfileGPURending”，并選中“Onscreenasbars”的選項(xiàng)，這時(shí)在屏幕上將顯示一個(gè)條形圖，如圖12-1所示。圖12-1ProfileGPURending工具渲染時(shí)間用柱狀圖表述，每條柱狀圖由三部分組成，分別為藍(lán)、紅、黃，代表渲染的三個(gè)不同階段，通過分析這三個(gè)階段的時(shí)間即可找到渲染時(shí)的性能瓶頸。12.2.2避免過度繪制過度繪制會(huì)浪費(fèi)很多的CPU和GPU資源。例如，Android系統(tǒng)默認(rèn)會(huì)繪制Activity的背景，如果再給布局繪制了重疊的背景，那么默認(rèn)的Activity背景就是過度繪制。Android系統(tǒng)在開發(fā)者選項(xiàng)中提供了一個(gè)檢測工具——“EnableGPUOverdraw”。激活后，可通過界面上的顏色判斷過度繪制的次數(shù)。圖12-2EnableGPUOverdraw工具12.2.3優(yōu)化布局層級(jí)

Android系統(tǒng)對(duì)View的測量、布局和繪制都需要遍歷View樹。如果View樹過高，就會(huì)影響其速度。Google建議View樹的結(jié)構(gòu)不宜超過十層，優(yōu)化布局的一個(gè)方法就是盡量降低View樹的高度。1.使用<include>標(biāo)簽重用布局為保持應(yīng)用程序中所有UI界面都具有統(tǒng)一的風(fēng)格，往往會(huì)使用一些公用的UI。對(duì)于這些公用的UI，如果采用代碼復(fù)制的方法，不僅不利于后期對(duì)代碼的維護(hù)，而且會(huì)增加了代碼的冗余。可通過定義出一個(gè)公用的UI，然后再在布局文件中使用<include>標(biāo)簽引用該公用UI的方法，達(dá)到重用UI的目的。2.使用<ViewStub>實(shí)現(xiàn)View的延遲加載

除通過<include>標(biāo)簽引用公用UI之外，還可以使用<ViewStub>標(biāo)簽引用公用UI并實(shí)現(xiàn)對(duì)它的延遲加載。<ViewStub>是一個(gè)輕量級(jí)的組件，它的大小為0，默認(rèn)不可見。當(dāng)定義完成公用UI之后，可在使用該公用UI的布局文件中通過添加<ViewStub>標(biāo)簽，并將標(biāo)簽下的layout屬性設(shè)置為公用UI的ID，引用該組件。例如，可使用下述粗體字標(biāo)記的代碼在布局文件中添加對(duì)公用UI的引用。12.3內(nèi)存優(yōu)化12.3.1Android的內(nèi)存由于Android的沙箱機(jī)制，它為各個(gè)應(yīng)用分配的內(nèi)存大小是有限的。如果應(yīng)用程序的內(nèi)存過低就會(huì)觸發(fā)Android系統(tǒng)的LMK機(jī)制（LowMemoryKiller）。Android系統(tǒng)采用的是Java內(nèi)存劃分方式，它主要包括以下幾個(gè)部分：(1)寄存器(Registers)寄存器位于處理器內(nèi)部，它是運(yùn)行速度最快的存儲(chǔ)器。在寄存器內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)域是由編譯器在編譯應(yīng)用程序時(shí)自動(dòng)分配的，無法使用代碼方式來控制應(yīng)用程序?qū)拇嫫鞯氖褂谩?2)棧（Stack）棧位于RAM中，對(duì)棧中數(shù)據(jù)的訪問速度僅次于寄存器。棧主要用于存放對(duì)象引用以及基本的數(shù)據(jù)類型，不能存儲(chǔ)Java對(duì)象。(3)堆（Heap）堆是一種通用的內(nèi)存空間，它主要用于存儲(chǔ)由new創(chuàng)建的對(duì)象和數(shù)組。在堆中分配的內(nèi)存，由java虛擬機(jī)的自動(dòng)垃圾回收機(jī)制（GC）管理。(4)靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域（StaticField）靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域指的是在指定的內(nèi)存區(qū)域存放應(yīng)用程序運(yùn)行期間一直使用的數(shù)據(jù)。Java在內(nèi)存中專門劃分了一個(gè)靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)域用于管理一些特殊的數(shù)據(jù)變量（例如靜態(tài)的數(shù)據(jù)變量）。12.3.2內(nèi)存優(yōu)化方法

可分別從Bitmap優(yōu)化和代碼優(yōu)化兩個(gè)角度優(yōu)化應(yīng)用程序使用的內(nèi)存。1.Bitmap優(yōu)化Bitmap是造成內(nèi)存占用過高甚至是OOM（OutofMemory）的最大威脅，下面給出一些優(yōu)化使用Bitmap的方法。（1）使用適當(dāng)分辨率的圖片：Android系統(tǒng)在適配資源時(shí)會(huì)對(duì)不同分辨率文件夾下的圖片進(jìn)行縮放。如果圖片分辨率與資源文件夾分辨率不匹配或者圖片分辨率太高，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)消耗過多的內(nèi)存資源?？筛鶕?jù)應(yīng)用程序的不同功能，為其選擇合適大小的圖片。例如：可在圖片列表界面使用圖片的縮略圖thumbnails，而在詳細(xì)顯示該圖片時(shí)才顯示原圖；或者在對(duì)于圖像要求不高的地方，盡量降低圖片精度。（2）及時(shí)回收內(nèi)存：一旦使用完Bitmap后，應(yīng)及時(shí)使用bitmap.recycle()方法釋放內(nèi)存資源。自Android3.0之后，由于Bitmap被放置到了堆中，其內(nèi)存由GC管理。（3）使用圖片緩存：通過內(nèi)存緩存和硬盤緩存可以更好地使用Bitmap。12.4使用TraceView工具優(yōu)化App性能

TraceView是

AndroidSDK內(nèi)置的一個(gè)工具，它可以加載trace文件，以圖形的形式展示代碼的執(zhí)行時(shí)間、次數(shù)及調(diào)用棧，便于分析、優(yōu)化應(yīng)用程序的性能。12.4.1生成TraceView日志TraceView日志主要有兩種生成方法：第一種方法是在Java代碼內(nèi)嵌入Debug類生成日志文件，第二種方法則是利用AndroidDeviceMonitor輔助工具生成日志文件。1.通過代碼生成精確范圍內(nèi)的TraceView日志在應(yīng)用程序的Java代碼內(nèi)，可使用Debug類生成精確范圍內(nèi)的TraceView日志。Debug類提供了startMethodTracing()方法用于開啟TraceView監(jiān)聽，同時(shí)它也提供了stopMethodTracing()方法用于結(jié)束TraceView監(jiān)聽。當(dāng)有日志跟蹤要求時(shí)，可使用這兩個(gè)方法包圍需要監(jiān)聽的代碼塊。例如：可在Activity的onCreate()方法中調(diào)用startMethodTracing()方法開始監(jiān)聽，在onDestory()方法中調(diào)用stopMethodTracing()方法2.通過AndroidDeviceMonitor生成TraceView日志AndroidDeviceMonitor是一個(gè)獨(dú)立的工具，可以對(duì)Android應(yīng)用進(jìn)行調(diào)試和分析。可按照下述步驟打開AndroidDeviceMonitor生成TraceView日志文件。從菜單項(xiàng)選擇Tools—>Android—>AndroidDeviceMonitor，打開AndroidDeviceMonitor工具，如圖12-4所示。圖12-4打開AndroidDeviceMonitor工具12.4.2打開TraceView日志

對(duì)于導(dǎo)出的TraceView日志文件，可在AndroidDeviceMonitor的“File”菜單下，選擇“OpenFile…”選項(xiàng)，在彈出的文件選擇框中選中日志文件，將其打開，如圖12-6所示。圖12-6打開TraceView日志文件12.4.3分析TraceView日志

TraceView的分析窗口分為兩個(gè)部分，上部窗口用于顯示應(yīng)用程序的執(zhí)行時(shí)間，下部窗口則用于顯示詳細(xì)信息的profile區(qū)域，如圖12-7所示。圖12-7TraceView分析窗口1.時(shí)間軸區(qū)域時(shí)間軸區(qū)域顯示了不同線程在不同時(shí)段內(nèi)的執(zhí)行情況。在時(shí)間軸中，每一行都代表一個(gè)獨(dú)立的線程，使用鼠標(biāo)滾輪可以放大時(shí)間軸。如圖12-8所示，在時(shí)間軸中不同色塊代表了不同的執(zhí)行方法；色塊的長度代表了方法的執(zhí)行時(shí)間。圖12-8TraceView時(shí)間軸2.Profile區(qū)域Profile區(qū)域顯示了所選擇的色塊所代表的方法在該色塊所處的時(shí)間段內(nèi)的性能分析。如圖12-9所示，在Profile區(qū)域主要顯示下述信息：InclCPUTime：表示某方法占用CPU的時(shí)間。ExclCPUTime：表示某方法（不包含子方法）占用CPU的時(shí)間。InclRealTime：表示某方法的真實(shí)執(zhí)行時(shí)間。ExclRealTime：表示某方法（不包含子方法）的真實(shí)執(zhí)行時(shí)間。Calls+RecurCalls：表示對(duì)某方法調(diào)用次數(shù)和遞歸回調(diào)的次數(shù)。圖12-9Profile區(qū)域12.5小結(jié)本章主要介紹了Android應(yīng)用的性能優(yōu)化方法，包括布局優(yōu)化技術(shù)、內(nèi)存優(yōu)化技術(shù)以及與性能檢測和測試工具的使用方法。在學(xué)習(xí)上述內(nèi)容時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)掌握布局