- Android 系统性能优化问题及显示原理

绘制耗时太长，有一些工具可以帮助我们定位问题。主线程太忙则需要注意了，主线程关键职责是处理用户交互，在屏幕上绘制像素，并进行加载显示相关的数据，所以特别需要避免任何主线程的事情，这样应用程序才能保持对用户操作的即时响应。

总结起来，主线程主要做以下几个方面工作：
  •  UI 生命周期控制
  •  系统事件处理
  •  消息处理
  •  界面布局
  •  界面绘制
  •  界面刷新

除此之外，应该尽量避免将其他处理放在主线程中，特别复杂的数据计算和网络请求等。

性能分析工具

性能问题并不容易复现，也不好定位，但是真的碰到问题还是需要去解决的，那么分析问题和确认问题是否解决，就需要借助相应的的调试工具，比如查看 Layout 层次的 Hierarchy View、Android 系统上带的 GPU Profile 工具和静态代码检查工具 Lint 等，这些工具对性能优化起到非常重要的作用，所以要熟悉，知道在什么场景用什么工具来分析。

1，Profile GPU Rendering

在手机开发者模式下，有一个卡顿检测工具叫做：Profile GPU Rendering，如图：

它的功能特点如下：
  •  一个图形监测工具，能实时反应当前绘制的耗时
  •  横轴表示时间，纵轴表示每一帧的耗时
  •  随着时间推移，从左到右的刷新呈现
  •  提供一个标准的耗时，如果高于标准耗时，就表示当前这一帧丢失

2，TraceView

TraceView 是 Android SDK 自带的工具，用来分析函数调用过程，可以对 Android 的应用程序以及 Framework 层的代码进行性能分析。它是一个图形化的工具，最终会产生一个图表，用于对性能分析进行说明，可以分析到每一个方法的执行时间，其中可以统计出该方法调用次数和递归次数，实际时长等参数维度，使用非常直观，分析性能非常方便。

3，Systrace UI 性能分析

Systrace 是 Android 4.1及以上版本提供的性能数据采样和分析工具，它是通过系统的角度来返回一些信息。它可以帮助开发者收集 Android 关键子系统，如 surfaceflinger、WindowManagerService 等 Framework 部分关键模块、服务、View系统等运行信息，从而帮助开发者更直观地分析系统瓶颈，改进性能。Systrace 的功能包括跟踪系统的 I/O 操作、内核工作队列、CPU 负载等，在 UI 显示性能分析上提供很好的数据，特别是在动画播放不流畅、渲染卡等问题上。

优化建议

1，布局优化

布局是否合理主要影响的是页面测量时间的多少，我们知道一个页面的显示测量和绘制过程都是通过递归来完成的，多叉树遍历的时间与树的高度h有关，其时间复杂度 O(h)，如果层级太深，每增加一层则会增加更多的页面显示时间，所以布局的合理性就显得很重要。

那布局优化有哪些方法呢，主要通过减少层级、减少测量和绘制时间、提高复用性三个方面入手。总结如下：
  •  减少层级。合理使用 RelativeLayout 和 LinerLayout，合理使用Merge。
  •  提高显示速度。使用 ViewStub，它是一个看不见的、不占布局位置、占用资源非常小的视图对象。
  •  布局复用。可以通过 标签来提高复用。
  •  尽可能少用wrap_content。wrap_content 会增加布局 measure 时计算成本，在已知宽高为固定值时，不用wrap_content 。
  •  删除控件中无用的属性。

2，避免过度绘制

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。

如何避免过度绘制呢，如下：
  •  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。

3，启动优化

通过对启动速度的监控，发现影响启动速度的问题所在，优化启动逻辑，提高应用的启动速度。启动主要完成三件事：UI 布局、绘制和数据准备。因此启动速度优化就是需要优化这三个过程：
  •  UI 布局。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。
  •  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。

4，合理的刷新机制

在应用开发过程中，因为数据的变化，需要刷新页面来展示新的数据，但频繁刷新会增加资源开销，并且可能导致卡顿发生，因此，需要一个合理的刷新机制来提高整体的 UI 流畅度。合理的刷新需要注意以下几点：
  •  尽量减少刷新次数。
  •  尽量避免后台有高的 CPU 线程运行。
  •  缩小刷新区域。

5，其他

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。