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apply update from adb(爱奇艺Android客户端启动优化与分析)

时间,线程,初始化apply update from adb(爱奇艺Android客户端启动优化与分析)

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

1 简介

互联网领域里有个八秒定律，如果网页打开时间超过8秒，便会有超过70%的用户放弃等待，对Android APP而言，要求更加严格，如果系统无响应时间超过5秒，便会出现ANR，APP可能会被强制关闭，因此，启动时间作为一个重要的性能指标，关系着用户的第一体验。

爱奇艺安卓APP非常重视启动速度的优化，本文将从启动过程，启动时间测量，启动优化，以及后续监控等方面分享我们在启动优化方面积累的经验。

2 启动模式

要准确的测量APP的启动时间，首先我们要了解APP整个启动过程。 启动过程，一般可以分为以下三类：

从上图可以看出，启动过程中，Cold的模式下，生命周期中做的事情最多，启动的时间最长，因此，我们以冷启动来衡量APP启动时间。启动过程中，如何判断哪些生命周期影响启动速度呢？

3 启动过程

我们知道，APP的启动和运行，就是Linux系统创建进程和组件对象，并在UI线程中处理组件消息的过程。

启动过程图:

App的启动过程，可以划分为三个阶段:

3.1 创建进程

当APP启动时，如果当前app的进程不存在，便会创建新的进程；App主进程启动后，如果启动某个组件，并且该组件设置了android:process属性，组件所运行的进程不存在，也会创建新的进程。

需要注意的是，如果在启动阶段，初始化的组件中，包含了多个进程，便会创建多次进程，BindApplication操作也会重复执行多次

3.2 创建UI线程及Handler

进程创建后，会通过反射，执行ActivityThread入口函数,创建Handler，并在当前线程中prepareMainLooper,并在Handler中接收组件的消息，我们来看一下Handler中处理的消息：

LAUNCH_ACTIVITY,启动，执行ActivityRESUME_ACTIVITY,恢复ActivityBIND_APPLICATION,启动appBIND_Service,Service创建, onBindLOW_MEMORY,内存不足，回收后台程序

sMainThreadHandler中，处理的消息很多，这里只罗列了，可能在启动阶段可能会执行的操作， 这些操作都是运行在Main Thread中，对启动而言，属于阻塞性的。

Activity生命周期，自然需要在启动阶段执行，但，对于Service的创建，Trim_memory回调，广播接收等操作，就需要重点考虑，其操作耗时性。

3.3 Activity运行及绘制

前两个过程，创建进程和UI线程及Handler，都是由系统决定的，对APP开发者而言，并不能控制其执行时间，在本阶段，执行BindApplication,和Acitivity生命周期，都是可以由开发者自定义。

Activity执行到onResume之后，会执行至ViewRootImpl，执行两次performTraversals,第二次traversal操作中，会执行performDraw操作，同时通知RenderThread线程执行绘制.

从启动的三个阶段，我们可以看出，启动启动时间的长短，决定因素在于，主线程中所做事情消耗的时间的多少，所以，我们的优化工作主要集中在，排查主线程中耗时性的工作，并进行合理的优化。Android手机，系统的资源是有限的，过多的异步线程，会抢占CPU，导致主线程执行时间片间隔增大。同样的，内存消耗状态，GC频率，也会影响启动的时间。

4 分析及测量

通过上述的源码的解读，我们已经了解了启动过程，以及可能引起启动过慢的原因。接下来介绍一些常用的分析手段及时间测量方法。

I 启动分析工具，主要使用SysTrace，具体的使用方法，请参考官网文档https://developer.android.com/studio/command-line/systrace。

4.1 SysTrace分析技巧

4.1.1 UI Thread 颜色显示

绿色：Running白色：Sleeping棕色：Uninterruptible Sleep橙色：Uninterruptible Sleep - Block I/O

其中10ms以内的，较短时间的Sleeping状态，不用关注，可能是由于CPU调度的时间片分配间隔引起的；较长时间的Block I/O和Sleep状态，可以确定有阻塞启动的逻辑在这个阶段运行，需要进一步对代码进行分析定位。

4.1.2 查看CPU状态及线程运行时长

查看CPU占用状态:

线程执行：

通过该阶段密集程度，反映出CPU占用率，也能在一定程度上反映出该阶段执行时间被阻塞情况；线程执行情况统计，可以查看线程执行时间排名，对执行时间较长的子线程进行优化。

4.2 SysTrace启动时间

在SysTrace图中，UI Thread中包含了bindApplication,activityStart,traversal等操作，RenderThread中包含DrawFrame等操作。这些TAG节点是源码已经添加的，可参考#3.2中介绍。

I Trace上启动时间：从bindApplication至第二次traversal完成，可认为UI第一次绘制完成，启动完成。选中开始点和结束点，可以查看过程消耗的时间。

4.3 adb shell am start -W

在统计APP启动时间时，系统为我们提供了adb命令,可以输出启动时间

I TotalTime: 表示新应用启动的耗时，包括新进程的启动和 Activity 的启动，但不包括前一个应用 Activity pause 的耗时

系统在绘制完成后，ActivityManagerService会回调该方法,统计时间不如SysTrace准确，但是能够方便我们通过脚本多次启动测量TotalTime,对比版本间启动时间差异。

4.4 埋点

通过APP启动生命周期中，关键位置加入时间点记录，达到测量目的。

4.5 录屏

录屏方式收集到的时间，更接近于用户的真实体感。

5 优化

为了让用户在进入APP之后，更快更流畅的使用服务，所以会在启动过程中，提前对一些基础库和组建进行初始化操作，这就意味着系统有限的资源会被抢占，影响启动时间。启动时间的优化，是一个平衡性能和体验的过程。

通过Systrace工具分析，我们发现爱奇艺爱奇艺安卓APP启动过程中一些问题，接下来，我们就结合具体的业务实践，进行启动问题进行优化。

5.1 区分进程初始化Application

由#3我们了解到，对于一个app而言，App内组件可以运行在不同的进程之中。举个例子： 一个APP拥有主进程，插件进程，下载进程三个进程，会在启动阶段创建相应的组件，但只有一个QYApplication继承自系统Application，创建三次进程，QYApplication中attach(),onCreate()方法都会被执行三次。

每个进程说需要初始化的内容肯定是不一样的，所以，为了防止资源的浪费，我们需要区分进程，初始化Appcation.

I 成果：对多进程应用而言，通过对初始化内容进行梳理，合理区分初始化，会大幅减少内存和CPU占用。

5.2 异步处理耗时任务

子线程处理耗时任务，主线程做的事情越少，越早进入Acitivity绘制阶段，界面越早展现。

注意：

不在主线程做耗时任务，如文件，网络等启动阶段初始化任务，尽量在异步线程处理主线程，不用等待或者依赖于子线程任务

I 进一步优化：可以自建线程池，维持一定线程个数，管理任务队列。

5.3 防止多线程抢占CPU

Android系统资源有限，特别是CPU资源，理论上来说，UI线程执行的任务，也无法保证一直被调度状态，当并发的线程数过多，UI线程时间片会更短，从而导致启动时间被变慢。

下面罗列一些常见，容易造成CPU被抢占的场景：

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