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Android 介面滑動卡頓分析與解決方案

導致Android介面滑動卡頓主要有兩個原因:
1.UI執行緒(main)有耗時操作
2.檢視渲染時間過長,導致卡頓

目前只講第1點,第二點相對比較複雜待以後慢慢研究。

眾所周知,介面的流暢度主要依賴FPS這個值,這個值是通過(1s/渲染1幀所花費的時間)計算所得,FPS值越大視訊越流暢,所以就需要渲染1幀的時間能儘量縮短。正常流暢度的FPS值在60左右,即渲染一幀的時間不應大於17ms。

先看一個例子:

Video1,該應用通過一組URL載入網路上的圖片並顯示在ListView中。從視訊中可以看到滑動ListView存在一定的卡頓的現象。

分析工具1:Android systrace

開啟Android開發工具中的DDMS,選中應用所在的程序並點選倒數第二個圖標出現如下介面:
android systrace

填上相關資訊後點擊OK,此時Android systrace已經開始工作,你只需要正常操作手機復現卡頓現象即可。

Android systrace 停止以後就會根據你上圖中的設定生成trace.xml檔案(注:此檔案在火狐瀏覽器中無法正常瀏覽,需使用chrome)。

開啟trace.xml後觀察surfaceflinger存在很多斷斷續續,分佈不夠均勻。
2

放大看
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在某間隔出的時間是48ms,這遠遠的大於17ms,正是這個原因直接導致了介面的卡頓感。

接著再看:
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此處也存在不規則分佈,可以看到主要的耗時操作在:

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obtainView和decodeBitmap上面,看到這兩個方法似乎是找到了罪魁禍首。那我們就看看這兩個方法是在哪裡被呼叫的。

通過查詢原始碼知道obtainView這個方法被定義在AbsListView.java這個類中,主要作用就是獲得一個和資料繫結過的檢視,在這個方法中呼叫到了

 mAdapter.getView(position, transientView, this);

這個方法大家再熟悉不過了,因為在自定義Adapter的時候都要去重寫getView方法,那我們可以推測卡頓的原因很有可能出自getView。畢竟這個方法裡有我們自己寫的很大一坨程式碼。

接著再看getView中最主要的方法

 mCacheWrapper.getBitmapFromCache(url, mHandler, position,2
);

具體實現是:

    publicvoidgetBitmapFromCache(final String urlString, Handler handler,
            finalint position, finalint scale) {

        final String key = hashKeyForString(urlString);
        final Message msg = handler.obtainMessage();
        Bitmap bitmapCache = mMemoryCache.get(key);

        if (bitmapCache != null) {
            msg.arg1 = position;
            msg.obj = bitmapCache;
            msg.sendToTarget();
            Log.d(TAG, "memory include the key");
            return;
        }
        mExecutor.execute(new Runnable() {
            @Override
            publicvoidrun() {

                if (mCurrentTask.contains(key)) {
                    Log.d(TAG, "the key of task is still execute");
                    return;
                }
                mCurrentTask.add(key);
               

                boolean isOK = write2Cache(urlString);
                if (isOK) {
                    InputStream is = getInputStreamFromCache(key);
                    Log.d(TAG, "the file is write to disk cache");
                    is = getInputStreamFromCache(key);
                    if (is != null) {
                        Bitmap bitmap = getBitmap(is, key, scale);
                        if (bitmap != null) {
                            mMemoryCache.put(key, bitmap);
                            msg.arg1 = position;
                            msg.obj = bitmap;
                            msg.sendToTarget();
                        }
                    }
                }
                mCurrentTask.remove(key);
            }
        });
    }

看上面這段程式碼發現加註釋程式碼存在一定的嫌疑,因為它在主執行緒中做了IO操作和bitmap的decode操作。

我們稍微修改一下上面這段程式碼:

    publicvoidgetBitmapFromCache(final String urlString, Handler handler,
            finalint position, finalint scale) {

        final String key = hashKeyForString(urlString);
        final Message msg = handler.obtainMessage();
        Bitmap bitmapCache = mMemoryCache.get(key);

        if (bitmapCache != null) {
            msg.arg1 = position;
            msg.obj = bitmapCache;
            msg.sendToTarget();
            Log.d(TAG, "memory include the key");
            return;
        }

        mExecutor.execute(new Runnable() {
            @Override
            publicvoidrun() {

                if (mCurrentTask.contains(key)) {
                    Log.d(TAG, "the key of task is still execute");
                    return;
                }

                boolean isOK = write2Cache(urlString);
                if (isOK) {
                    Log.d(TAG, "the file is write to disk cache");
                    is = getInputStreamFromCache(key);
                    if (is != null) {
                        Bitmap bitmap = getBitmap(is, key, scale);
                        if (bitmap != null) {
                            mMemoryCache.put(key, bitmap);
                            msg.arg1 = position;
                            msg.obj = bitmap;
                            msg.sendToTarget();
                        }
                    }
                }
                mCurrentTask.remove(key);
            }
        });
    }

將置灰出的程式碼移動到主執行緒以外,在看看滑動流暢讀video2.mp4
可以看到卡頓現象已經沒有了,那罪魁禍首就是在主執行緒中有IO操作和bitmap的decode操作引起的。

上述分析過程跳躍性比較大,這裡再推薦一種簡單直觀的方法:

分析工具2:Method Profiling.

還是開啟DDMS,選中你的應用,點選第六個圖示,
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這邊預設OK
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點選OK開始抓取,接著滑動手機復現卡頓現象。最後再次點選第六個鈕即可。
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這裡只看上圖中的main就可以了。
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點選main方法後會展開它的父方法(即呼叫main的方法)和它的子方法(即在main中呼叫的方法)。這裡一般點選後面百分數較大的那個子方法(百分數表示方法執行所佔用的cpu時間)。
接著要做的就是一步一步往下點,直到找到我們要找的耗時操作。

最後我們還是來到了這邊
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上圖已經定位了decodeStream方法,再往下走也是進到framework沒意義了。剩下的就是怎麼將decodeStream放到主執行緒以外的執行緒的事情了。

總結:

主執行緒中不要放置耗時的操作,耗時操作可以扔Thread再通過Handler與主執行緒同步或使用AsyncTask來完成耗時操作,此外還可以用BlockCanary來實時監控卡頓的輸出資訊,見http://www.open-open.com/lib/view/open1452931685980.html。