工作记录#使用Anchors框架对App启动进行优化

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在开始正题之前,先说点启动优化的思路

App启动方式

冷启动

在App没启动过或者App进程被杀后,系统不存在该App进程时启动App,称为冷启动。 冷启动过程,需要创建应用进程,启动主线程,加载相关资源, 初始化首屏Activity等。 在肉眼所见的过程中, 屏幕会显示一个空白的窗口,直至首屏Activity完全启动。

这个空白窗口叫做StartingWindow,是个临时窗口,对应的WindowType是TYPE_APPLICATION_STARTING 。应用程序初始化完成加载完第一帧之后,这个窗口就会被移除。StartingWindow显示的是一个空DecorView,它会使用launch activity指定的Theme,如果 LaunchActivity没有指定Theme就用application的。

具体执行位置:ActivityStack#startActivityLocked --> ActivityRecord#showStartingWindow

温启动

App进程未被杀死,Activity未被回收,比方说两个应用之间连续切换。

热启动

当App进程并未被杀死,但Activity可能因为内存不足被回收,此时启动App系统会从已有进程中启动应用,Activity会重新启动,称为热启动。

启动优化主要是针对冷启动。

从哪下手

整个冷启动过程中,系统方法我们无法进行优化,主要需要优化的是系统暴露出来的一些生命周期方法,从ApplicationattachBaseContext开始,到启动页Activity或者首页Activity的onResume结束,甚至直到Activity的界面绘制结束。优化的目的就是使这个过程尽量快,不要出现卡顿。其中最重要的就是Application中的onCreate方法了。

怎么做

  • 将初始化任务按两个维度区分:是否耗时&是否必要。必要且耗时的,考虑使用其他线程来初始化(比如Tinker初始化),不必要的都延迟启动。
  • 对于业务逻辑,一定要梳理清楚,不要做多余的动作,处理掉废弃代码。
  • 启动中如果有网络请求,考虑能否缓存,不必每次启动都请求;如果有多个请求,就与后台协商看看能否合并接口。
  • 如果首页存在Fragment,考虑只加载可见的Fragment,其余的使用到了再初始化。
  • 如果要新建线程,尽量用单个线程,因为毕竟创建线程池的开销比单个线程大。注意工作线程优先级不要太高,会影响到主线程的绘制。
  • 注意首页的View层级,建议使用ConstrainLayout,或者自定义View,尽量减少动画的使用。
  • 减少磁盘读写,注意序列化、反序列化,尽量使用内存缓存,可以使用腾讯的开源框架MMKV
  • 还有一点要提醒,多开进程的情况下,Application的onCreate可是会多次启动的喔,这个要记得处理。

以上建议都不绝对,按需使用,欢迎补充


接下来进入主题

关于Anchors

  • 最初的代码是在一个项目中使用的,主要实现逻辑在com.demo.appinit.anchors中,这里修改了其中的一些BUG,一些会造成误解的命名,整理了代码并加入大量注释,并完成了这个Demo
  • 经过不断地查找,找到了最初项目开源的地方,Demo是基于这个改造的。

UML类图

这里只画出了关键类、变量、方法,部分是省略的,详情请查看Demo。

使用方式

  • 要执行一个任务,需要自定义Task(继承BaseTask)。
  • 使用自定义工厂创建对应的Task,工厂继承自Project.TaskFactory
  • 使用Project.Builder创建Task图。
  • 使用AnchorsManagerstart方法启动Task(BaseTaskstart方法是protected修饰的)
  • 在Demo中,在Application的onCreate方法中调用以下代码启动整个过程。
MainProcessStarter.start(checkPermission);
  • 更多注释都在代码中

原理解释

BaseTask
  • BaseTask是一个任务单元,其中定义了前置任务dependTasks与后置任务behindTasks,每个Task会有优先级,锚点任务优先级是最高的,优先级主要用来排序。
  • 当向taskB中加入一个前置条件taskA时,taskA会被加入taskB的前置任务dependTasks,同时taskB也会被加入taskA的后置任务behindTasks中。
  • 当向taskB中加入一个后置条件taskC时,taskC会被加入taskB的后置任务behindTasks,同时taskB也会被加入taskC的前置任务dependTasks中。
  • 当一个task执行完成时,会将自己的后置任务behindTasks逐个启动,此时后置的任务会判断自己还有没有前置的任务,如果有就不执行,没有才执行。
Project
  • Project的存在意义在于他的Builder,他能构造一个不会产生环的task图。
AnchorsManager
  • BaseTask是不能直接调用start方法执行的,必须通过AnchorsManagerstart才能执行,它定义了如何正确地执行一个task。
  • start方法可以看出,锚点任务都会在start所在方法内执行完(比如说我在onCreate中调用了start,则锚点任务都会在onCreate方法中执行)
AnchorsRuntime
  • 会对整个执行过程记录信息,并打印出log
  • 管理着一个线程池,用于执行异步任务
LockableTask & LockableAnchor
  • 可以通用过这两个类实现整个执行过程的阻塞,当然也可以自定义,比如Demo中的AwaitPermStartTask

为什么会变快

首先看到每个task的启动方法start

/**
 * 调用start启动当前task
 */
protected synchronized void start() {
    if (mState != TaskState.IDLE) {
        throw new RuntimeException("can no run task " + getId() + " again!");
    }
    toStart();
    setExecuteTime(System.currentTimeMillis());
    AnchorsRuntime.executeTask(this);
}

最终都会调用到AnchorsRuntime.executeTask(this);,如下:

/**
 * 同步使用handler发送至主线程,异步使用线程池
 * @param task 任务
 */
static void executeTask(BaseTask task) {
    if (task.isAsyncTask()) {
        S_POOL.executeTask(task);
    } else {
        if (AnchorsRuntime.hasAnchorTasks()) {
            AnchorsRuntime.addRunTasks(task);
        } else {
            sHandler.post(task);
        }
    }
}

首先异步执行当然会减少启动时间,那如果全部都是同步执行呢?经过测试,启动过程也是变快了的。最终启动变快的原因就在于这个sHandler.post(task);sHandler的Looper是主线程的Looper)。当每个task执行时,会post到主线程的消息队列的末尾,相当于不是立即执行,而是等待主线程现有的任务执行完了才执行,相当于给App启动“让路”。

systrace分析

在Demo中,START_TASK_3START_FIRST_OF_ALL是锚点任务,START_TASK_3 depend on START_CONFIG_PRELOAD,任务图是在Application的onCreate中执行的,所以这三个任务会在onCreate中执行完毕,如下图:

继续往后看,START_TASK_2在启动页的Resume之后执行了,因为它post的时候,ActivityThread.H(主线程Handler)已经把LaunchActivity、ResumeActivity的message发送给了主线程任务队列。

最后这张图是剩下的任务执行过程,可以参看Demo的代码进行比对。Demo中分了Project1与Project2,前者是不需要申请权限的,后者需要,在他们之间有一个AwaitPermStartTask,可以阻塞整个任务图的执行,等待用户授权后在继续执行需要授权的任务(从图中的p2_start开始)。具体原理是使用CountDownLatch进行阻塞,使用RxBus进行回调。

从整体来看,本来全在Application的onCreate中执行的任务大部分都后移了,App启动的任务会被稍微“提前”,对于部分任务,更是在MainAcitivty启动之后才执行的,所以达到了优化的效果。但是这种方法也会有缺点,这些后移的任务如果需要在主线程执行,可能会影响到界面的绘制,造成卡顿,可以考虑使用MessageQueue.IdleHandler,在主线程空闲的时候执行剩下的任务。

用数据说话

最后,经过测试Demo,启动速度从900ms多加速到650ms左右,大约提速30%(从Application的attachBaseContext开始计时,直到MainActivity的onWindowFocusChanged)(ps:这里的耗时都是我自定义的,所以真正的优化效果还要看具体情况)