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性能优化 UI 主线程 卡顿监测 BlockCanary

时间:2018-10-03 22:02:32      阅读:559      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:monitor   点击   target   printing   其他应用   name   xtend   卡顿   参数   

性能优化 UI 主线程 卡顿监测 AndroidPerformanceMonitor BlockCanary
GitHub:AndroidPerformanceMonitor
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参考:BlockCanary原理


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介绍

BlockCanary是一个Android平台的一个轻量的,非侵入式的性能监控组件,应用只需要实现一个抽象类,提供一些该组件需要的上下文环境,就可以在平时使用应用的时候检测主线程上的各种卡慢问题,并通过组件提供的各种信息分析出原因并进行修复。

取名为BlockCanary则是为了向 LeakCanary 致敬。

背景

在复杂的项目环境中,由于历史代码庞大,业务复杂,包含各种第三方库,偶尔再来个jni调用,所以在出现了卡顿的时候,我们很难定位到底是哪里出现了问题,即便知道是哪一个Activity/Fragment,也仍然需要进去里面一行一行看,动辄数千行的类再加上跳来跳去调来调去的,结果就是不了了之随它去了,实在不行了再优化吧。于是一拖再拖,最后可能压根就改不动了,客户端越来越卡。

事实上,很多情况下卡顿不是必现的,它们可能与机型、环境、操作等有关,存在偶然性,即使发生了,再去查那如山般的logcat,也不一定能找到卡顿的原因,是我们自己的应用导致的还是其他应用抢占资源导致的?是哪些方法导致的?很难去回朔。有些机型自己修改了api导致的卡顿,还必须拿那台机器才能去调试找原因。

BlockCanary就是来解决这个问题的。告别打点和调试,哪里卡顿,一目了然。

特点

BlockCanary对主线程操作进行了完全透明的监控,并能输出有效的信息,帮助开发分析、定位到问题所在,迅速优化应用。其特点有:

  • 非侵入式,简单的两行就打开监控,不需要到处打点,破坏代码优雅性。
  • 精准,输出的信息可以帮助定位到问题所在(精确到行),不需要像Logcat一样,慢慢去找。

目前包括了核心监控输出文件,以及UI显示卡顿信息功能。

功能

BlockCanary会在发生卡顿的时候记录各种信息,输出到配置目录下的文件,并弹出消息栏通知。
此项目提供了一个友好的展示界面,供开发测试直接查看卡慢信息(基于LeakCanary的界面修改)。

  • 开发可以通过图形展示界面直接看信息,然后进行修复
  • 测试可以把log丢给开发,也可以通过卡慢详情页右上角的更多按钮,分享到各种聊天软件
  • Monkey生成一堆的log,找个专人慢慢过滤记录下重要的卡慢吧
  • 还可以通过Release包在用户端定时开启监控并上报log,后台匹配堆栈过滤同类原因,提供给开发更大的样本环境来优化应用。

dump的信息包括:

  • 基本信息:安装包标示、机型、api等级、uid、CPU内核数、进程名、内存、版本号等
  • 耗时信息:实际耗时主线程时钟耗时、卡顿开始时间和结束时间
  • CPU信息:时间段内CPU是否忙,时间段内的系统CPU/应用CPU占比,I/O占CPU使用率
  • 堆栈信息:发生卡慢前的最近堆栈,可以用来帮助定位卡慢发生的地方和重现路径

PS: 由于该库使用了 getMainLooper().setMessageLogging(), 请确认是否与你的app冲突。

使用案例

引入依赖

implementation ‘com.github.markzhai:blockcanary-android:1.5.0‘

如果仅在debug包启用BlockCanary进行卡顿监控和提示的话,可以这么用:

debugImplementation ‘com.github.markzhai:blockcanary-android:1.5.0‘
releaseImplementation ‘com.github.markzhai:blockcanary-no-op:1.5.0‘ //空包,为了release打包时不编译进去

初始化

在Application中初始化:

BlockCanary.install(this, new MyBlockCanaryContext()).start();//在主进程初始化调用

监控配置

public class MyBlockCanaryContext extends BlockCanaryContext {
 @Override
 public int provideBlockThreshold() {
  return 500; //配置block阈值,在此持续时间内的dispatch被视为BLOCK。您可以根据设备的性能进行设置。单位为毫秒。
 }

 @Override
 public void onBlock(Context context, BlockInfo blockInfo) {
  //Block拦截器,开发者可以提供自己的动作
  //Toast.makeText(context, "UI阻塞了,耗时:" + blockInfo.timeCost, Toast.LENGTH_SHORT).show();
  Log.i("bqt", "【UI阻塞了】耗时:" + blockInfo.timeCost + "\n" + blockInfo.toString());
 }

 @Override
 public String providePath() {
  return "/blockcanary/"; //日志文件保存地址,每监测到一次卡顿都将在SD卡上保存一个单独的日志文件
 }

 @Override
 public boolean displayNotification() {
  return true; //设为true时,当监测到卡顿后会在通知栏提醒
 }

 @Override
 public boolean stopWhenDebugging() {
  return true; //是否在debug模式是关闭,如果关闭则返回true
 }

 @Override
 public int provideDumpInterval() {
  //线程 stack dump 间隔,当block发生时使用,BlockCanary将根据当前采样周期在主线程堆栈上dump。
  return provideBlockThreshold(); //因为Looper的实现机制,实际dump间隔会比这里指定的长,特别是当cpu比较繁忙时。
 }

 @Override
 public int provideMonitorDuration() {
  return -1; //配置Monitor持续的时间,过了这个时间以后BlockCanary就会停止,单位是小时,-1表示不会停止
 }

 @Override
 public boolean zip(File[] src, File dest) {
  return false; //参数为压缩前的文件列表和压缩后的文件,返回 true 代表压缩成功
 }

 @Override
 public void upload(File zippedFile) {
  throw new UnsupportedOperationException(); //用以将压缩后的日志文件上传到服务器,zip返回true才会调用。
 }

 @Override
 public List<String> concernPackages() {
  return null; //开发者所关心的包,默认情况下使用进程名称,如果只关心 package with process name,则返回null。
 }

 @Override
 public boolean filterNonConcernStack() {
  return false; //过滤掉那些没有任何包存在于 concernPackages() 方法所指定的包中的 stack。如果开启过滤返回true。
 }

 @Override
 public List<String> provideWhiteList() {
  LinkedList<String> whiteList = new LinkedList<>();
  whiteList.add("org.chromium");
  return whiteList; //提供白名单,白名单中的条目不会显示在ui列表中。如果您不需要白名单过滤器,则返回null。
  //注意,经过测试发现此库有一个bug,如果这里返回null,当点击通知栏或点击桌面上的"Blocks"时,应用就会崩溃!
 }

 @Override
 public boolean deleteFilesInWhiteList() {
  return true; //与白名单一起使用,是否删除那些其stack存在于白名单中的文件。如果删除则返回true。
 }

 @Override
 public String provideQualifier() {
  return "unknown"; //指定限定符,例如version + flavor
 }

 @Override
 public String provideUid() {
  return "uid";
 }

 @Override
 public String provideNetworkType() {
  return "unknown"; //2G, 3G, 4G, wifi, etc.
 }
}

模拟触发

在APP中模拟一个耗时操作,例如:

findViewById(R.id.tv).setOnClickListener(v -> SystemClock.sleep(500));

点击后,会有通知栏提醒,点击通知栏消息后会显示详细信息(和LeakCanary的使用体验完全一致):
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通过APP的 Share info 或保存到 SD 卡上的日志文件,或通过 Logcat 日志,我们都可以拷贝详细信息:

qua = unknown
versionName = 1.0
versionCode = 1
imei = 866947026070354
uid = uid
network = unknown
model = PLK-UL00
api-level = 23 6.0
cpu-core = 8
process = com.bqt.activity_lock
freeMemory = 1609364
totalMemory = 2858156
time = 502
thread-time = 1
time-start = 10-02 23:57:09.106
time-end = 10-02 23:57:09.608
cpu-busy = false
cpu-rate = 
stack = 10-02 23:57:09.506

java.lang.Thread.sleep(Native Method)
java.lang.Thread.sleep(Thread.java:1046)
java.lang.Thread.sleep(Thread.java:1000)
android.os.SystemClock.sleep(SystemClock.java:120)
com.bqt.lock.MainActivity.lambda$onCreate$0$MainActivity(MainActivity.java:31)

可以发现,我们代码中导致耗时的操作确实就是上面监测信息中提示的:
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分析log

除了图形界面可以供开发、测试阶段直接看卡顿原因外,更多的使用场景其实在于大范围的log采集和分析:如线上环境和monkey,或者测试同学们在整个测试阶段的log收集和分析。

对各个log分析的过程:

  • 首先可以根据手机性能,如核数、机型、内存来判断对应耗时是不是应该判定为卡顿。如一些差的机器,或者内存本身不足的时候。
  • 根据CPU情况,是否是app拿不到cpu,被其他应用拿走了。
  • timecostthreadtimecost,如果两者差得很多,则是主线程被等待或者资源被抢占。
  • 看卡顿发生前最近的几次堆栈,如果堆栈相同,则可以判定为是该处发生卡顿,否则需要比较分析。

原理

熟悉Message/Looper/Handler系列的同学们一定知道,我们整个应用的主线程中,不管有多少handler,只有一个looper
如果再细心一点会发现在Looper的loop方法中有这么一段:

public static void loop() {
    ...
    for (;;) {
        ...
        // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
        Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg); //dispatchMessage 执行前后都会调用Printer打印日志信息
        if (logging != null) {
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }
        ...
    }
}

是的,就是这个Printer,它在每个message处理的前后被调用,而如果主线程卡住了,不就是在dispatchMessage里卡住了吗?

核心流程图:
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该组件利用了主线程的消息队列处理机制,通过:

Looper.getMainLooper().setMessageLogging(mainLooperPrinter);

并在mainLooperPrinter中判断startend,来获取主线程dispatch该message的开始和结束时间,并根据该时间是否超过阈值来判定主线程是否发生卡慢情况,并dump出各种信息,提供开发者分析性能瓶颈。

...
@Override
public void println(String x) {
    if (!mStartedPrinting) {
        mStartTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        mStartThreadTimeMillis = SystemClock.currentThreadTimeMillis();
        mStartedPrinting = true;
    } else {
        final long endTime = System.currentTimeMillis();
        mStartedPrinting = false;
        if (isBlock(endTime)) {
            notifyBlockEvent(endTime);
        }
    }
}
private boolean isBlock(long endTime) {
    return endTime - mStartTimeMillis > mBlockThresholdMillis;
}
...

说到此处,想到是不是可以用mainLooperPrinter来做更多事情呢?

  • 比如,我只要parse出app包名的第一行,每次打印出来,是不是就不需要打点也能记录出用户操作路径
  • 再者,比如想做从onClick到页面创建的耗时统计,是不是也能用这个原理呢?

目前存在问题是获取线程堆栈是定时3秒取一次的,很可能一些比较快的方法操作一下子完成了没法在stacktrace里面反映出来。

2018-10-3

性能优化 UI 主线程 卡顿监测 BlockCanary

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原文地址:https://www.cnblogs.com/baiqiantao/p/9739001.html

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