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

第12章Android應用的性能優(yōu)化

本章簡介本章將詳細介紹復雜Android應用程序的性能優(yōu)化技術，包括布局優(yōu)化技術、內(nèi)存優(yōu)化技術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12.6習題

12.1性能優(yōu)化技術簡介

性能優(yōu)化包含多方面內(nèi)容，通?？梢詮南率鼋嵌葍?yōu)化Android應用程序。(1)應用程序的容錯性(2)應用程序代碼中方法的執(zhí)行效率(3)應用程序的系統(tǒng)資源消耗(4)優(yōu)化AndroidUI界面(1)應用程序的容錯性容錯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，很難引起用戶的興趣。(2)應用程序代碼中方法的執(zhí)行效率應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，要借助各種工具對程序中的核心方法進行調(diào)優(yōu)。(3)應用程序的系統(tǒng)資源消耗盡管應用程序的執(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，應仔細平衡應用程序的執(zhí)行效率和資源消耗。(4)優(yōu)化AndroidUI界面不合理的UI界面設計也會占用大量系統(tǒng)資源，并且可能會在不同配置的手機上失真顯示。例如，不同屏幕分辨率的手機需要相應分辨率的圖像；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界面時將消耗大量的資源，設計良好的UI界面不僅應具有良好的視覺效果，還應具有良好的用戶體驗。12.2.1AndroidUI渲染機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)至少達到40或60fps以上。Android系統(tǒng)通過VSYNC信號觸發(fā)對UI的渲染、重繪，其間隔時間是16ms，即畫面的繪制幀數(shù)可達60fps。如果能夠保證每次渲染畫面的時間都保持在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渲染時間的工具。打開Android設置下的“開發(fā)者選項”，選擇“ProfileGPURending”，并選中“Onscreenasbars”的選項，這時在屏幕上將顯示一個條形圖，如圖12-1所示。圖12-1ProfileGPURending工具渲染時間用柱狀圖表述，每條柱狀圖由三部分組成，分別為藍、紅、黃，代表渲染的三個不同階段，通過分析這三個階段的時間即可找到渲染時的性能瓶頸。12.2.2避免過度繪制過度繪制會浪費很多的CPU和GPU資源。例如，Android系統(tǒng)默認會繪制Activity的背景，如果再給布局繪制了重疊的背景，那么默認的Activity背景就是過度繪制。Android系統(tǒng)在開發(fā)者選項中提供了一個檢測工具——“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

Android系統(tǒng)對View的測量、布局和繪制都需要遍歷View樹。如果View樹過高，就會影響其速度。Google建議View樹的結構不宜超過十層，優(yōu)化布局的一個方法就是盡量降低View樹的高度。1.使用<include>標簽重用布局為保持應用程序中所有UI界面都具有統(tǒng)一的風格，往往會使用一些公用的UI。對于這些公用的UI，如果采用代碼復制的方法，不僅不利于后期對代碼的維護，而且會增加了代碼的冗余?？赏ㄟ^定義出一個公用的UI，然后再在布局文件中使用<include>標簽引用該公用UI的方法，達到重用UI的目的。2.使用<ViewStub>實現(xiàn)View的延遲加載

除通過<include>標簽引用公用UI之外，還可以使用<ViewStub>標簽引用公用UI并實現(xiàn)對它的延遲加載。<ViewStub>是一個輕量級的組件，它的大小為0，默認不可見。當定義完成公用UI之后，可在使用該公用UI的布局文件中通過添加<ViewStub>標簽，并將標簽下的layout屬性設置為公用UI的ID，引用該組件。例如，可使用下述粗體字標記的代碼在布局文件中添加對公用UI的引用。12.3內(nèi)存優(yōu)化12.3.1Android的內(nèi)存由于Android的沙箱機制，它為各個應用分配的內(nèi)存大小是有限的。如果應用程序的內(nèi)存過低就會觸發(fā)Android系統(tǒng)的LMK機制（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部分：(1)寄存器(Registers)寄存器位于處理器內(nèi)部，它是運行速度最快的存儲器。在寄存器內(nèi)的存儲區(qū)域是由編譯器在編譯應用程序時自動分配的，無法使用代碼方式來控制應用程序?qū)拇嫫鞯氖褂谩?2)棧（Stack）棧位于RAM中，對棧中數(shù)據(jù)的訪問速度僅次于寄存器。棧主要用于存放對象引用以及基本的數(shù)據(jù)類型，不能存儲Java對象。(3)堆（Heap）堆是一種通用的內(nèi)存空間，它主要用于存儲由new創(chuàng)建的對象和數(shù)組。在堆中分配的內(nèi)存，由java虛擬機的自動垃圾回收機制（GC）管理。(4)靜態(tài)存儲區(qū)域（StaticField）靜態(tài)存儲區(qū)域指的是在指定的內(nèi)存區(qū)域存放應用程序運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靜態(tài)存儲區(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)化兩個角度優(yōu)化應用程序使用的內(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）使用適當分辨率的圖片：Android系統(tǒng)在適配資源時會對不同分辨率文件夾下的圖片進行縮放。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，就會導致系統(tǒng)消耗過多的內(nèi)存資源?？筛鶕?jù)應用程序的不同功能，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，而在詳細顯示該圖片時才顯示原圖；或者在對于圖像要求不高的地方，盡量降低圖片精度。（2）及時回收內(nèi)存：一旦使用完Bitmap后，應及時使用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)行時間、次數(shù)及調(diào)用棧，便于分析、優(yōu)化應用程序的性能。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，同時它也提供了stopMethodTracing()方法用于結束TraceView監(jiān)聽。當有日志跟蹤要求時，可使用這兩個方法包圍需要監(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是一個獨立的工具，可以對Android應用進行調(diào)試和分析?？砂凑障率霾襟E打開AndroidDeviceMonitor生成TraceView日志文件。從菜單項選擇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

對于導出的TraceView日志文件，可在AndroidDeviceMonitor的“File”菜單下，選擇“OpenFile…”選項，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部分，上部窗口用于顯示應用程序的執(zhí)行時間，下部窗口則用于顯示詳細信息的profile區(qū)域，如圖12-7所示。圖12-7TraceView分析窗口1.時間軸區(qū)域時間軸區(qū)域顯示了不同線程在不同時段內(nèi)的執(zhí)行情況。在時間軸中，每一行都代表一個獨立的線程，使用鼠標滾輪可以放大時間軸。如圖12-8所示，在時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)行時間。圖12-8TraceView時間軸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的時間。ExclCPUTime：表示某方法（不包含子方法）占用CPU的時間。InclRealTime：表示某方法的真實執(zhí)行時間。ExclRealTime：表示某方法（不包含子方法）的真實執(zhí)行時間。Calls+RecurCalls：表示對某方法調(diào)用次數(shù)和遞歸回調(diào)的次數(shù)。圖12-9Profile區(qū)域12.5小結本章主要介紹了Android應用的性能優(yōu)化方法，包括布局優(yōu)化技術、內(nèi)存優(yōu)化技術以及與性能檢測和測試工具的使用方法。在學習上述內(nèi)容時，應重點掌握布局