07 | 08 启动优化：从启动过程看启动速度优化——学习总结

最新推荐文章于 2024-03-27 14:31:29 发布

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本文深入剖析了应用启动过程中的四个关键阶段，并提供了启动速度优化的方法，包括闪屏优化、业务梳理与优化、线程与GC优化等，帮助开发者有效提升用户体验。

背景

在超市排队结账，扫码支付启动十几秒都还没完成，只能换一个工具支付？

目的

优化启动速度。

分析

1、启动过程分析

haha

T1 预览窗口显示
eg: 微信 Theme 属性创建的预览窗口。可以禁用或者透明，那么这段时间依然看到的是桌面。
T2 闪屏显示
微信进程和闪屏页创建完毕，一些列 inflate view …准备工作后，看到 “小地球”。
T3 主页显示
用户可以看到微信的主界面。
T4 界面可操作
启动完成后，微信还有很多工作需要继续执行，eg：小程序框架和进程、聊天、朋友圈界面预加载…，完成后，用户真正可以进行聊天。

2、启动问题分析

4个阶段，大多3个问题。TOP3

icon 点击很久无响应
Theme 禁用或者透明导致。
首页显示太慢即t3 显示
启动流程复杂，eg :闪屏广告、热修复框架、插件化框架、大前端框架、所有装备工作 init。
首页显示后无法操作
T3 展示慢，那么异步咋样？后果：首页白屏，或者首页后用户无法操作。

方案

启动优化方法与卡顿优化基本相同。
因为太重要。4个阶段

定位问题工具，分析工具

工具选择：
需要找性能损耗小，而且适用性广的工具。
Traceview 性能损耗太大
Nanoscope 暂时只支持 Nexus 6P 和 x86 模拟器，无法针对中低端机
Simpleperf 的火焰图并不适合做启动流程分析
systrace 可以很方便地追踪关键系统调用的耗时情况，但是不支持应用程序代码的耗时分析

选择：systrace + 函数插桩
它还可以看到系统的一些关键事件，例如 GC、System Server、CPU 调度等。

通过插桩，我们可以看到应用主线程和其他线程的函数调用流程。它的实现原理非常简单，就是将下面的两个函数分别插入到每个方法的入口和出口。

class Trace {
  public static void i(String tag) {
    Trace.beginSection(name);
  }
  
  public static void o() {
      Trace.endSection();
  }
}

class Test {
  public void test() {
    Trace.i("Test.test()");
    // 原来的工作
    Trace.o()；
  }
}

只有准确的数据评估才能指引优化的方向，这一步是非常非常重要的。

优化方式

前提：
在拿到整个启动流程的全景图之后，我们可以清楚地看到这段时间内系统、应用各个进程和线程的运行情况，现在我们要开始真正开始“干活”了。

具体的优化方式：
闪屏优化、业务梳理、业务优化、线程优化、GC 优化、系统调用优化。

闪屏优化
即T2优化，Theme 页后的显示。

预览闪屏？？？待查，今日头条采用的“预览闪屏”
我比较推荐的做法是，只在 Android 6.0 或者 Android 7.0 以上才启用“预览闪屏”方案，让手机性能好的用户可以有更好的体验。

微信做的另外一个优化是合并闪屏和主页面的 Activity，减少一个 Activity 会给线上带来 100 毫秒左右的优化。
缺点：管理时会非常复杂，特别是有很多例如 PWA、扫一扫这样的第三方启动流程的时候。
业务梳理
砍掉无用，懒加载选择
启动过程中，哪些是必须的、哪些是可以砍掉的、哪些是可以懒加载的，哪些是可以根据业务场景来决定不同的启动模式（eg,扫一扫启动只需要加载几个模块即可）。低端机，砍掉功能取舍。降级功能。
业务优化
梳理后剩下的都是启动必须的模块。
抓大放小，优化耗时长的步骤。

一些架构、各种回调集中执行，初始化耗时长。
各种反射、Hook，这些历史包袱需要逐渐有勇气的去偿还。
线程优化
优化各个线程像填空题和解锁提一样，希望利用上所有碎片时间。
因此主线程和各个线程一直都是满载的。

线程优化，主要在于：
减少 CPU 调度带来的波动，让应用的启动时间更加稳定。

具体做法：
控制线程数量。防止太多线程竞争CPU。
因此，统一线程池，根据机器适配。

proc/[pid]/sched:
  nr_voluntary_switches：     
  主动上下文切换次数，因为线程无法获取所需资源导致上下文切换，最普遍的是 IO。    
  nr_involuntary_switches：   
  被动上下文切换次数，线程被系统强制调度导致上下文切换，例如大量线程在抢占 CPU。

通过 systrace 可以看到锁等待的事件，我们需要排查这些等待是否可以优化，特别是防止主线程出现长时间的空转。
在这里插入图片描述

很多启动框架，会使用 Pipeline 机制，根据业务优先级规定业务初始化时机。
微信内部使用的 mmkernel、阿里最近开源的 Alpha 启动框架，它们为各个任务建立依赖关系，最终构成一个有向无环图。
对于可以并发的任务，会通过线程池最大程度提升启动速度。如果任务的依赖关系没有配置好，很容易出现下图这种情况。

在这里插入图片描述

GC 优化
在启动过程，要尽量减少 GC 的次数。
系统调用优化
影响

I/O 优化

启动过程读了什么文件、多少个字节、Buffer 是多大、使用了多长时间、在什么线程等一系列信息。

SharedPreference

在初始化的时候还是要全部数据一起解析。如果它的数据量超过 1000 条，启动过程解析时间可能就超过 100 毫秒。
在这里插入图片描述

类重排

Dex 文件用的到的类和安装包 APK 里面各种资源文件一般都比较小，但是读取非常频繁。我们可以利用系统这个机制将它们按照读取顺序重新排列，减少真实的磁盘 I/O 次数。

启动过程类加载顺序可以通过复写 ClassLoader 得到。

class GetClassLoader extends PathClassLoader {
    public Class<?> findClass(String name) {
        // 将 name 记录到文件
        writeToFile(name，"coldstart_classes.txt");
        return super.findClass(name);
    }
}

然后通过 ReDex 的Interdex调整类在 Dex 中的排列顺序，最后可以利用 010 Editor 查看修改后的效果。