App性能优化浅谈

Posted 2020-09-29 slgkaifa

前言

前段时间给公司的小伙伴们进行了关于app性能优化的技术分享。这里我稍微整理一下也给大家分享一下。关于性能优化这个话题非常大，涉及面能够非常广，也能够非常深入。本人能力有限，不会给大家讲特别难懂，特别底层的东西。都是我们开发能着手去做的点。大家都在讲性能优化，但对于项目经验不够丰富的朋友非常难有一个概念。做优化的时候也会比較茫然，这里我就给大家指明方向。

从何讲起？

笔者在做产品开发的时候，也遇到性能瓶颈。測试project师反馈了一些比較明显的问题，比方UI界面的过度绘制，列表滑动有明显卡顿，比較耗内存等等，但以往的都没有针对性的去做对应的优化，所以借着保证产品质量的出发点，自己定了相关的性能优化方案，可能不太成熟。只是能够逐步完好。并找到最适合自己产品的优化方案。

这里我定了四个方向：
- 响应时间（Response Time）
- 界面卡顿（ANR）
- 耗内存（Memory）
- 内存泄露（Out of memory)

响应时间

这里指的是client与服务端交互，拿到数据、解析、再到显示到界面整个过程耗费的时间。

这个部分涉及client的优化。也涉及服务端的优化，这里仅仅讨论client。

HTTP请求方式

我们的app一般离不开网络，请求接口是最寻常的操作了，怎样请求，请求什么我们在开发初期就要定好，服务端给我的提供的接口，大致能够通过GET、POST、HEAD、PUT、DELETE这几种请求方式，不同的请求方式有不同应用场景，比方GET请求。应当用来请求返回结果。參数是作为url的一部分；POST请求。用于请求会更改服务端数据或状态。HEAD请求跟GET一样。仅仅是server不能在响应里返回消息主体；PUT请求，用于将网页放置正确的地方；DELETE请求用于删除server指定文档。

使用优秀的开源Http框架是我们比較好的选择。它的优点是经过市场的验证，非常多坑都被填过，缺点也是我们须要去深究它才干对其进行扩展。遇到坑也不一定能填。

假设自己造轮子的话。还须要我们花时间去验证去适应我们的业务需求，但优点是我们能够自己去扩展可把控，只是这非常考量开发人员的素养。

数据解析

实际开发其中服务端的返回数据格式无非就两种：
- JSON
- XML

这两种格式数据格式各有优劣。从可读性来看，xml稍微好一点，只是JSON也有规范的标签，从解析难度和速度来看，大家都比較倾向使用JSON，眼下JSON也是主流的数据格式。

在android中均能够使用优秀的解析库来加快我们的解析速度，XML中有dom4j，JSON有Jackson、Gson。我们通过这些库实现我们更快的完毕数据解析，提高我们的开发效率。

数据存储

上一节讲的是数据解析。我们解析完后的数据，可能就须要将数据存储在某个地方，Android的五种存储方式：
- Content Provider（主要用来向其它应用程序共享数据）
- SQLite（存储数据到数据库中）
- File（本地文件保存）
- SharedPreference（主要用来保存简单的配置信息）
- 网络存储（WebService返回的数据或是解析HTTP协议实现网络数据交互）

为了提高应用程序的响应时间，数据缓存是一个比較好的方式，我们能够预处理server返回的数据，对数据进行缓存刷新。

优化点：
- 异步请求网络数据
- 预处理server返回数据
- 异步进行数据存储操作
- 数据缓存刷新
- Timeout超时重试
- 在主线程中操作UI

界面卡顿

ANR表示”应用程序无响应”，这个是须要我们避免发生的事情，出现这个异常的原因：
- 主线程 (“事件处理线程” / “UI线程”) 在5秒内没有响应输入事件
- BroadcastReceiver在10秒内没有运行完毕

导致ANR的原因有非常多，普通情况就是在UI线程做了耗时的操作，比如”网络请求”、数据库操作。

那么怎样避免？
- UI线程仅仅做界面刷新，不做不论什么耗时操作。耗时操作放在子线程来做
- 能够使用Thread+handle或者AsyncTask来进行逻辑处理

耗内存

每部手机的内存有限，我们这里所说的内存指的是手机的RAM，它是Ramdom Access Memory的缩写。我们应用程序的须要随机读写的数据就存在RAM中，Android手机之所以会比較耗内存。这跟Android后台的处理有关，我们知道Android应用是使用Java开发的。运行Java须要有虚拟机，说明每开启一个应用都会创建一个虚拟机。而这是须要内存的，所以我们开的应用越多，后台进程越多。内存都分配出去了，才导致内存消耗的严重。

事实上这个问题我们是没得破的，仅仅要内存不够。我们的应用还是会卡。我们开发的应用依赖与系统给我们分配的堆内存，一般上限在16M~48M，但我们能够通过在AndroidManifest设置Application属性largeHeap=“true”来申请很多其它的堆内存。

通过下面代码获取可用堆内存限制：

mActivityManager = (ActivityManager) this.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
 mMaxMemory = mActivityManager.getMemoryClass();

内存泄露

内存泄露这个问题已经被说烂了。大家都知道有内存泄露这个问题存在，但为什么会发生内存泄露？

这里的内存泄露并非真正意思上的泄露。而是由于内存不足不能进行GC操作，从而导致占用内存过大。抛出out of memory异常，而被系统Kill掉。

JVM回收机制

是时候讲讲JVM的回收机制了。看下图：

JVM对Java对象分了三个代进行管理。分别为年轻代、年老代、永久代。
年轻代（Young Generation）：绝大多数的Java对象会在年轻代被分配，也会在年轻代被回收。
年老代（Old Generation）：在年轻代长期存在没有被回收的Java对象会转移到年老代，这个堆空间一般会被比年轻代的堆空间要大。

永久代：存放VM和Java类的元数据。以及interned字符串和类的静态变量。

这里涉及到JVM的相关知识，这里不继续深入探讨。

但我们应该能够知道垃圾回收器的作用:
- 分配内存
- 保证全部正在被引用的对象还存在于内存中
- 回收运行代码已经不再引用的对象所占的内存

对象引用

Java的引用类型能够分为下面几种：
- 强引用（Strong Ref）：强可达，去掉强可达，才会被回收。

- 软引用（Soft Ref）：内存够用。就保持，内存吃紧。则回收，主要用来做缓存。
- 弱引用（Weak Ref）：比Soft Ref弱，即使内存不吃紧也会被回收。

- 虚引用（Phantom Ref）：不会在内存保持不论什么对象。

一图胜千言：

利用Strong Ref，存储大量数据。直到heap撑破，利用inter strings(或者class loader载入大量的类)把perm gen撑破，然后就是内存泄露了。

怎样优化？

前面讲了一些背景知识，对我们理解内存优化有一定的帮助，下面就简单说一下我们优化的方向：
- 布局优化
- 内存优化

布局优化

大家能够拿出你们的Android机
开发人员工具-Profile GPU Rendering-选择在屏幕上显示条形图

-蓝色代表測量绘制Display List的时间
-红色代表OpenGL渲染Display List所须要的时间
-黄色代表CPU等待GPU处理的时间
-中间绿色横线代表VSYNC时间16ms。尽量将全部条形图控制在这条绿线下

为什么是16ms？

Android 通知界面渲染和重绘的时间要在16ms内完毕。假设超过16ms，就会导致丢帧，也就是我们常说的卡顿。

优化点：
- 避免OverDraw
- 优化布局层级
- 避免过多无用嵌套
- 使用<include>标签重用layout
- 使用<ViewStub>延迟载入
- Hierarchy View进行层级分析

详细的用法，这里不介绍了，不懂就百度。

内存优化

内存优化的点有非常多，这里我主要分为两大块：
- Bitmap优化
- 代码优化

Bitmap优化

1. 使用适当分辨率和大小的图片
2. 及时回收内存（bitmap.recycle()）
3. 使用图片缓存（LruCache和DiskLruCache）

第一点，就是按需显示。比方列表中的图片，你能够显示缩略图，详情页，你就能够载入对应的分辨率的图片。这样能够降低内存消耗，一般能够要求服务端提供多种分辨率的图片。

第二点。Bitmap是非常耗内存，尤其是载入比較大的bitmap，能够想到的优化方案就是使用记得回收，对Bitmap进行压缩，使用BitmapFactory.Options设置inSampleSize就能够缩小图片。

第三点。图像缓存，这个能够利用成熟的图片载入框架，比方Universal-ImageLoader、Fresco、Picasso，这些框架都对图片进行了非常好的优化，大家能够对照一下，选择使用就可以。

代码优化

关于代码这个就有的说了，不论什么能改进我们程序的优化点都能写在这里，这里没办法把全部优化的点列在这里，仅仅提供相关的參考，剩下的就好各位经验总结和积累了。

优化点：
- 对常量使用static修饰符
- 使用静态方法
- 降低不必要的成员变量
- 尽量不要使用枚举。少用迭代器
- 对Cursor、Receiver、Sensor、File等对象。要注意它们的创建、回收与注冊、反注冊
- 避免大量使用注解、反射
- 使用RenderScript、OpenGL来进行复杂的画图操作
- 使用SurfaceView来替代View进行大量、频繁的画图操作
- 尽量使用视图缓存，而不是每次都运行inflate()方法解析视图

注：这里引用了Android群英传的相关优化点

• 创建新的对象都须要额外的内存空间。要尽量降低创建新的对象。
• 将类、变量、方法等等的可见性改动为最小。
• 针对字符串的拼接，使用StringBuffer替代String。
• 不要在循环其中声明暂时变量，不要在循环中捕获异常。

• 假设对于线程安全没有要求，尽量使用线程不安全的集合对象。
• 使用集合对象，假设事先知道其大小。则能够在构造方法中设置初始大小。

• 文件读取操作须要使用缓存类。及时关闭文件。
• 慎用异常，使用异常会导致性能降低。
• 假设程序会频繁创建线程，则能够考虑使用线程池。

以上都是些经验总结，大致都相差无几，朋友们在做代码优化的时候。能够依据这些优化点，有针对性去重构代码，事实上最重要还是代码的可读性，结构清晰。

性能优化工具

• Memory Monitor - 内存监视工具
• TraceView
• MAT

Android开发人员对与以上几个性能调优的工具一定不陌生。这里我也不再写那么多废话了，关于它们的用法，官网另一些大牛的博客都有介绍。

最后

写这篇文章的出发点也是对Android性能优化有个比較清晰的认识，不论什么事情都不可能一蹴而就，须要循循渐进，对一个刚開始学习的人你谈优化非常不现实。我们先把主要的做好，再去考虑对应的优化，笔者也在不断学习其中。借鉴别人好的优化方案，提高产品的质量。感谢大家对笔者的关注。