Android性能分析工具-systrace使用

Posted 2022-09-05 Jason_Lee155

本文暂时记录使用方法，具体结合项目后续再分析。

systrace介绍

最近研究启动优化，在此记录一下systrace工具的使用。官网资料： source.android.google.cn/devices/tec…
systrace 是分析 android 设备性能的主要工具，也是平台提供的旧版命令行工具（ Android 10后引入了Perfetto），可用于获得系统跟踪的信息。其中汇总了 Android 内核中的数据，例如 CPU 调度程序、磁盘活动和应用线程，帮助分析提升应用性能。之前还有个TraceView，由于严重的运行时开销，现在也很少使用了，分析布局嵌套的时候，可能LayoutInspector还多些。

在介绍使用之前，先简单说明一下Systrace的原理：它的思想很朴素，在系统的一些关键链路（比如System Service，虚拟机，Binder驱动）插入一些信息（这里称之为Label），通过Label的开始和结束来确定某个核心过程的执行时间，然后把这些Label信息收集起来得到系统关键路径的运行时间信息，进而得到整个系统的运行性能信息。Android Framework里面一些重要的模块都插入了Label信息（Java层的通过android.os.Trace类完成，native层通过ATrace宏完成），用户App中可以添加自定义的Label，这样就组成了一个完成的性能分析系统。

怎么使用systrace？

这里我们有两种做法，一种是操作手机（其它可使用的Android设备）自己手机lable信息，另一种就是自己用命令行记录。

1. 从测试设备本身录制跟踪记录

developer.android.google.cn/topic/perfo…

a. 进行trace设置。

在手机上进入“Settings”→“Developer options”→“System Tracing”→选择"Long traces"（该项可以不限制traces时长，由自己决定截取多长的trace）和其他设置（抓取的trace具体categories类型等）。

b. 抓取相关trace。

点击"Record trace"开始录制→进行相关复现问题的操作→手机下拉点击快捷设置面板的"stop tracing"→通过分享或者pull方式将trace文件导入电脑。

c. 查看trace信息。

生成的文件名一般为“trace-holi-版本-日期-时间.perfetto-trace”。通过谷歌浏览器，打开网页“ui.perfetto.dev/”，点击load加载文件查看trace文件内容。

2. 命令行

官方指导： developer.android.google.cn/topic/perfo…

a. 找到systrace.py 文件。

systrace 命令在 Android SDK 工具软件包中提供，并且可以在 android-sdk/platform-tools/systrace/ 中找到。

b. 输入命令。

python systrace.py gfx rs input view sched am wm dalvik freq idle load sync workq powerdisk sm hal res binder_driver binder_lock -a com.example.mytest -b 20480 -t 10 -o ~/share/trace_t.html
  
分析上一行命令的各个参数：  python systrace.py [需要跟踪的类别，如：gfx rs input view sched am wm dalvik freq idle load sync workq powerdisk sm hal res binder_driver binder_lock] -a [包名，例如:com.example.mytest] -b [buffer大小，如：20480] -t [时间：单位为秒。如:10] -o [输出文件路径，如：~/share/trace_t.html]

c. 操作手机端

比如假设你要分析App的冷启动过程，那就先把App进程杀掉，切换到Launcher中有你的App 图标的那个页面，随时准备点击图标启动进程；假设你要分析某个Activity的卡顿情况，那就先在手机上进入到上一个Activity，随时准备点按钮切换到待分析的Activity中。

可能有读者问，至于这么如临大敌紧张兮兮的么？其实准备这个过程非常重要，因为Systrace没办法自由地控制开始和结束（下面有一个办法可以缓解），而trace得到的数据有可能非常多，因此我们需要手工缩小需要分析的数据集合；不然你可能被一堆眼花缭乱的数据和图像弄得晕头转向，然后什么有用的结论也分析不出来。记住哦，手动缩小范围，会帮助你加速收敛问题的分析过程，进而快速地定位和解决问题。

d. 查看trace信息。

然后在谷歌浏览器中输入chrome://tracing/，点击load按键载入生成的html文件。

载入trace.html文件后，页面显示如图：

更加缩小分析范围？

systrace没有办法在代码中控制Trace运行的开始和结束；那么，如果我们要分析App的启动性能，我点了桌面图标，把Trace时间设置为10s，我怎么知道这10s中，哪段时间是我App的启动过程？如果不知道我们需要分析的时间段，那就做了无用功了。

我们可以用自定义Trace Label解决；Android SDK中提供了android.os.Trace#beginSection和android.os.Trace#endSection 这两个接口；我们可以在代码中插入这些代码来分析某个特定的过程；比如我们觉得Fragment的onCreateView过程有问题，那就在onCreateView 中加上代码：

public View onCreateView(LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container,
            Bundle savedInstanceState) 
    Trace.beginSection("Fragement_onCreateView");
    // .. 其他代码
    // ...
    // .. 结束处
    Trace.endSection();

这样，在Trace的分析结果中就会带上Fragement_onCreateView 这个过程的运行时间段信息（当然你得开启 -a 选项！），如下：

命令行参数介绍

参数介绍：python ``[systrace.py](http://systrace.py) options

options	描述
-o < FILE >	输出的目标文件
-t N, –time=N	执行时间，单位为秒。默认5s
-b N, –buf-size=N	buffer大小（单位kB),用于限制trace总大小，默认无上限
-k < KFUNCS >，–ktrace=< KFUNCS >	追踪kernel函数，用逗号分隔
-a < APP_NAME >,–app=< APP_NAME >	追踪应用包名，用逗号分隔
–from-file=< FROM_FILE >	从文件中创建互动的systrace
-e < DEVICE_SERIAL >,–serial=< DEVICE_SERIAL >	指定设备
-l, --list-categories	列举可用的tags，即查看支持跟踪的类别
-h	显示帮助

其中-l命令列举出的tags有

categories	描述
sched	CPU调度的信息，非常重要；你能看到CPU在每个时间段在运行什么线程；线程调度情况，比如锁信息。
gfx	Graphic系统的相关信息，包括SurfaceFlinger，VSYNC消息，Texture，RenderThread等；分析卡顿非常依赖
view	View绘制系统的相关信息，比如onMeasure，onLayout等；对分析卡顿比较有帮助。
am	ActivityManager调用的相关信息；用来分析Activity的启动过程比较有效。
binder_driver	Binder驱动的相关信息，如果你怀疑是Binder IPC的问题，不妨打开这个。
core_services	SystemServer中系统核心Service的相关信息，分析特定问题用。
...	.....

3. 在monitor中捕捉。

a. 启动monitor。

找到monitor目录：Android/Sdk/monitor。启动终端输入 ./monitor.

monitor界面如下：

b. 抓取相关trace。

连接需要抓trace的手机（手机进入开发者模式，启动usb调试功能）。之后即可选中手机，选择相关设置，开始抓trace。

c. 查看trace信息。

抓完trace，在chrome://tracing/打开文件。

PS：个别手机无法通过monitor抓取trace文件，亦或者生成的trace文件无法打开。

如何查看trace信息？

查看信息的网址

旧版：谷歌浏览器输入 chrome://tracing/，点击load加载文件查看trace文件内容。主要打开.html格式的trace。
新版：打开网页“ui.perfetto.dev/”，点击load加载文件查看trace文件内容。主要打开.perfetto-trace格式的trace。

操作快捷键

导航操作	作用
w	放大，[+shift]速度更快
s	缩小，[+shift]速度更快
a	左移，[+shift]速度更快
d	右移，[+shift]速度更快

模式切换操作	作用（可通过按数字1~4，用于切换鼠标模式； 另外，按住alt键，再滚动鼠标滚轮能实现放大/缩小功能。）
1	选择模式，双击将高亮相同任务
2	平移模式，拖动平移视图
3	缩放模式，拖动鼠标实现放大/缩小
4	时移模式，拖动来创建或移除时间窗口线

常用操作	作用
f	放大当前选定区域
m	标记当前选定区域
v	高亮VSync
E	将当前鼠标位置在时间轴上居中
g	切换是否显示60hz的网格线
Shift + G	在当前选定任务的结束处显示网格
0	恢复trace到初始态，这里是数字0而非字母o
Left Arrow	在当前时间轴上选择上一个事件。
Right Arrow	在当前时间轴上选择下一个事件。

一般操作	作用
h	切换是否显示详情
/	搜索关键字
enter	显示搜索结果，可通过← →定位搜索结果
`	显示/隐藏脚本控制台
?	显示帮助功能