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Android性能优化的几点建议

安卓开发大军浩浩荡荡,经过近十年的发展,Android技术优化日异月新,如今Android 9.0 已经发布,Android系统性能也已经非常流畅,可以在体验上完全媲美iOS。 但是,到了各大厂商手里,改源码、自定义系统,使得Android原生系统变得鱼龙混杂,然后到了不同层次的开发工程师手里,因为技术水平的参差不齐,即使很多手机在跑分软件性能非常高,打开应用依然存在卡顿现象。另外,随着产品内容迭代,功能越来越复杂,UI页面也越来越丰富,也成为流畅运行的一种阻碍。综上所述,对APP进行性能优化已成为开发者该有的一种综合素质,也是开发者能够完成高质量应用程序作品的保证。

在Android应用优化方面,我们主要从以下4个方面进行优化:

  1. 稳定(内存溢出、崩溃)
  2. 流畅(卡顿)
  3. 耗损(耗电、流量、网络)
  4. 安装包(APK瘦身)

内存优化

由于Android应用的沙箱机制,每个应用所分配的内存大小是有限度的,内存太低就会触发LMK(Low Memory Killer)机制,进而会出现闪退现象。如果要对内存进行优化,就需要先搞懂java的内存是如何分配和回收的,关于这方面,可以重点参考下面的内容: Java 垃圾回收器的GC机制,看这一篇就够了 Android 内存泄漏常见案例及分析 Android应用内存泄漏的定位、分析与解决策略

分析工具

Memory Monitor 工具

Memory Monitor是Android Studio自带的一个内存监视工具,它可以很好地帮助我们进行内存实时分析。通过点击Android Studio右下角的Memory Monitor标签,打开工具可以看见较浅蓝色代表free的内存,而深色的部分代表使用的内存从内存变换的走势图变换,可以判断关于内存的使用状态,例如当内存持续增高时,可能发生内存泄漏;当内存突然减少时,可能发生GC等。

Memory Analyzer工具

MAT 是一个快速,功能丰富的 Java Heap 分析工具,通过分析 Java 进程的内存快照 HPROF 分析,从众多的对象中分析,快速计算出在内存中对象占用的大小,查看哪些对象不能被垃圾收集器回收,并可以通过视图直观地查看可能造成这种结果的对象。

LeakCanary工具

LeakCanary是一个内存监测工具,该工具是Square公司出品的,所谓Square出品必属精品,LeakCanary的官方地址为https://github.com/square/leakcanar,我们可以在Gradle里引用它。

Android Lint 工具

Android Lint 是Android Sutido种集成的一个Android代码提示工具,它可以给布局、代码提供非常强大的帮助。如果在布局文件中写了三层冗余的LinearLayout布局,就会在编辑器右边看到提示。当然这个是一个简单的举例,Lint的功能非常强大,大家应该养成写完代码查看Lint的习惯,这不仅让你及时发现代码种隐藏的一些问题,更能让你养成良好的代码风格,要知道,这些Lint提示可都是Google大牛们汗水合智慧的结晶。

其他建议

在Android应用开发中,影响稳定性的原因很多,比如内存使用不合理、代码异常场景考虑不周全、代码逻辑不合理等,都会对应用的稳定性造成影响。 其中最常见的两个场景是:Crash 和 ANR,这两个错误将会使得程序无法使用。所以做好Crash监控,把崩溃信息、异常信息收集记录起来,以便后续分析;合理使用主线程处理业务,不要在主线程中做耗时操作,防止ANR程序无响应发生。 具体可以参考下面的文章链接: Android系统稳定性问题总结

交互优化

交互是与用户体验最直接的方面,交互场景大概可以分为四个部分:UI 绘制、应用启动、页面跳转、事件响应。对于上面四个方面,大致可以从以下两个方面来进行优化:

  • 界面绘制:主要原因是绘制的层级深、页面复杂、刷新不合理,由于这些原因导致卡顿的场景更多出现在 UI 和启动后的初始界面以及跳转到页面的绘制上。
  • 数据处理:导致这种卡顿场景的原因是数据处理量太大,一般分为三种情况,一是数据在处理 UI 线程,二是数据处理占用 CPU 高,导致主线程拿不到时间片,三是内存增加导致 GC 频繁,从而引起卡顿。

我们知道,Android的绘制需要经过onMeasure、onLayout、onDraw等几个步骤,所以布局的层级越深、元素越多、耗时也就越长。还有就是Android 系统每隔 16ms 发出 VSYNC 信号,触发对 UI 进行渲染,如果每次渲染都成功,这样就能够达到流畅的画面所需的 60FPS。如果某个操作花费的时间是 24ms ,系统在得到 VSYNC 信号时就无法正常进行正常渲染,这样就发生了丢帧现象。

之所以出现卡顿现象,是因为有两个原因:

  • 绘制任务太重,绘制一帧内容耗时太长
  • 主线程太忙,根据系统传递过来的 VSYNC 信号来时还没准备好数据导致丢帧

基于问题产生的原因,我们可以从以下几个方面进行优化:

布局优化

在Android种系统对View进行测量、布局和绘制时,都是通过对View数的遍历来进行操作的。如果一个View数的高度太高就会严重影响测量、布局和绘制的速度。Google也在其API文档中建议View高度不宜哦过10层。现在版本种Google使用RelativeLayout替代LineraLayout作为默认根布局,目的就是降低LineraLayout嵌套产生布局树的高度,从而提高UI渲染的效率。 在布局优化方面,我们可以从以下几个方面进行优化:

  • 布局复用,使用<include>标签重用layout;
  • 提高显示速度,使用<ViewStub>延迟View加载;
  • 减少层级,使用<merge>标签替换父级布局;
  • 注意使用wrap_content,会增加measure计算成本;
  • 删除控件中无用属性;

渲染优化

过度绘制是指在屏幕上的某个像素在同一帧的时间内被绘制了多次。在多层次重叠的 UI 结构中,如果不可见的 UI 也在做绘制的操作,就会导致某些像素区域被绘制了多次,从而浪费了多余的 CPU 以及 GPU 资源。我们可以通过开启手机的过渡绘制功能来检测页面是否被过度绘制。

为了避免过度绘制,我们可以从以下几个方面进行优化:

  • 布局上的优化,移除 XML 中非必须的背景,移除 Window 默认的背景、按需显示占位背景图片。
  • 自定义View优化,使用 canvas.clipRect()来帮助系统识别那些可见的区域,只有在这个区域内才会被绘制。

启动优化

应用一般都有闪屏页,优化闪屏页的 UI 布局,可以通过 Profile GPU Rendering 检测丢帧情况。 也可以通过启动加载逻辑优化。可以采用分布加载、异步加载、延期加载策略来提高应用启动速度。 数据准备。数据初始化分析,加载数据可以考虑用线程初始化等策略。

刷新优化

Android开发中,通常是异步操作页面的,因此需要可以从刷新优化上来优化应用,主要有两个原则:

  • 减少刷新次数;
  • 缩小刷新区域;

动画优化

在实现动画效果时,需要根据不同场景选择合适的动画框架来实现。有些情况下,可以用硬件加速方式来提供流畅度。

耗电优化

在移动设备中,电池的重要性不言而喻,没有电什么都干不成。对于操作系统和设备开发商来说,耗电优化一致没有停止,去追求更长的待机时间,而对于一款应用来说,并不是可以忽略电量使用问题,特别是那些被归为“电池杀手”的应用,最终的结果是被卸载。因此,应用开发者在实现需求的同时,需要尽量减少电量的消耗。

在 Android5.0 以前,在应用中测试电量消耗比较麻烦,也不准确,5.0 之后专门引入了一个获取设备上电量消耗信息的 API,即Battery Historian。Battery Historian 是一款由 Google 提供的 Android 系统电量分析工具,和Systrace 一样,是一款图形化数据分析工具,直观地展示出手机的电量消耗过程,通过输入电量分析文件,显示消耗情况,最后提供一些可供参考电量优化的方法。

网络优化

对于网络的优化,可以从以下几个方面着手进行:

图片网络优化

例如,针对网络情况,返回不同的图片数据,一种是高清大图,一种是正常图片,一种是缩略小图。当用户处于wifi下给控件设置高清大图,当4g或者3g模式下加载正常图片,当弱网条件下加载缩略图。

网络数据优化

移动端获取网络数据优化可以从以下几点着手:

  • 连接复用:节省连接建立时间,如开启 keep-alive。 对于Android来说默认情况下HttpURLConnection和HttpClient都开启了keep-alive。只是2.2之前HttpURLConnection存在影响连接池的Bug,具体可见:Android HttpURLConnection及HttpClient选择
  • 请求合并:即将多个请求合并为一个进行请求,比较常见的就是网页中的CSS Image Sprites。如果某个页面内请求过多,也可以考虑做一定的请求合并。
  • 减少请求数据的大小:对于post请求,body可以做gzip压缩的,header也可以做数据压缩。返回数据的body也可以做gzip压缩,body数据体积可以缩小到原来的30%左右。

异常拦截优化

在获取数据的流程中,访问接口和解析数据时都有可能会出错,我们可以通过拦截器在这两层拦截错误。

  • 在访问接口时,我们不用设置拦截器,因为一旦出现错误,Retrofit会自动抛出异常。比如,常见请求异常404,500,503等等。
  • 在解析数据时,我们设置一个拦截器,判断Result里面的code是否为成功,如果不成功,则要根据与服务器约定好的错误码来抛出对应的异常。比如,token失效,禁用同账号登陆多台设备,缺少参数,参数传递异常等等。

APK瘦身

应用安装包大小对应用使用没有影响,但应用的安装包越大,用户下载的门槛越高,特别是在移动网络情况下,用户在下载应用时,对安装包大小的要求更高,因此,减小安装包大小可以让更多用户愿意下载和体验产品。

在Android Studio工具栏里,打开build–>Analyze APK, 选择要分析的APK包 ,可以看到apk的相关信息,如下所示:

在这里插入图片描述
Android的apk主要有以下信息构成:

  • assets文件夹。存放一些配置文件、资源文件,assets不会自动生成对应的 ID,而是通过 AssetManager 类的接口获取。
  • res。res 是 resource 的缩写,这个目录存放资源文件,会自动生成对应的 ID 并映射到 .R 文件中,访问直接使用资源ID。
  • META-INF。保存应用的签名信息,签名信息可以验证 APK 文件的完整性。
  • AndroidManifest.xml。这个文件用来描述 Android 应用的配置信息,一些组件的注册信息、可使用权限等。
  • classes.dex。Dalvik 字节码程序,让 Dalvik 虚拟机可执行,一般情况下,Android 应用在打包时通过Android SDK 中的 dx 工具将 Java 字节码转换为 Dalvik 字节码。
  • resources.arsc。记录着资源文件和资源 ID 之间的映射关系,用来根据资源 ID 寻找资源。

基于上面的组成部分,那么优化也可以从以下几个方面着手:

  • 代码混淆。使用proGuard 代码混淆器工具,它包括压缩、优化、混淆等功能。
  • 资源优化。比如使用 Android Lint 删除冗余资源,资源文件最少化等。
  • 图片优化。比如利用 AAPT 工具对 PNG 格式的图片做压缩处理,降低图片色彩位数等。
  • 避免重复功能的库,使用 WebP图片格式等。
  • 插件化,比如功能模块放在服务器上,按需下载,可以减少安装包大小。
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