Android性能优化（一）—— 启动优化，冷启动，热启动，温启动

原创 2024-11-19 10:00:56 1w 阅读 AI写同款

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性能优化

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Android性能优化之冷启动优化可见冷启动的必要条件是该APP进程不存在，这就意味着系统需要创建进程，APP需要初始化。在这三种启动方式中，冷启动耗时最长，对于冷启动的优化也是最具挑战的。因此本文重点谈论的是对冷启动相关的优化。生命周期：Process.start->Application创建->attachBaseContext->onCreate->onStart->onResume->Activity生命周期启动速度：在几种启动类型中最慢，也是我们优化启动速度最大的拦路虎。阅读详情

AI摘要

本文深入探讨了APP启动过程中的白屏问题，分析了冷启动、热启动与温启动的区别，详细解释了白屏产生的原因及如何通过优化APP启动流程、减少初始化工作量和加速UI绘制来解决这一问题。

标签： Android架构师之路

APP启动方式

App启动方式分三种：冷启动（cold start）、热启动（hot start）、温启动（warm start）

`▲` 冷启动

系统不存在App进程（APP首次启动或APP被完全杀死）时启动APP
此时，APP的启动将经历两个阶段：

第一阶段

1.加载并启动app;
2.app启动后，第一时间为app显示一个空白的window；
3.创建app进程

第二阶段

系统一旦创建了app进程，app进程就要负责做以下的任务：

1.创建app对象；
2.启动主进程ActivityThread；
3.创建MainActivity；
4.渲染视图；
5.执行onLayout；
6.执行onDraw
7.完成第一次绘制后，把mainActivity替换已经展示的BackgroundWindow，即空白window。

`▲` 热启动

当我们按了Home键或其它情况app被切换到后台，再次启动app的过程。
热启动时，系统将activity带回前台。如果应用程序的所有activity存在内存中，则应用程序可以避免重复对
象初始化、渲染、绘制操作。

如果由于内存不足导致对象被回收，则需要在热启动时重建对象，此时与冷启动时将界面显示到手机屏幕上一
样。

`▲` 温启动

温启动包含了冷启动的一些操作，由于app进程依然在，温启动只执行冷启动的第二阶段，这代表着它比热启动有更多的开销。

温启动有很多场景，例如：

用户按连续按返回退出了app，然后重新启动app；
由于系统收回了app的内存，然后重新启动app。

App启动优化

app启动优化的方向是冷启动。

空白window问题

app启动时，会短暂的一瞬间白屏:

冷启动动画
这个动图是我在Application的oncCreate里线程休眠1s实现。虽然如此，但是实际项目中确实存在启动时白屏时间过长的问题。

要看怎么解决，先问▲为什么会有白屏？

在上面讲冷启动第一阶段，启动app之后，立即展示一个空白的window，那么具体怎么展示，为什么要展示空白的window呢？

我们看app启动流程加载首屏部分源码：

ActivityStack


 	// Set to false to disable the preview that is shown while a new activity
    // is being started.
    private static final boolean SHOW_APP_STARTING_PREVIEW = true;
    
	void startActivityLocked(ActivityRecord r, ActivityRecord focusedTopActivity,
            boolean newTask, boolean keepCurTransition, ActivityOptions options) {
       //…… 省略一万行……

        if (!isHomeOrRecentsStack() || numActivities() > 0) {
            if (DEBUG_TRANSITION) Slog.v(TAG_TRANSITION,
                    "Prepare open transition: starting " + r);
            //…… 省略一万行……
            
            boolean doShow = true;
            if (newTask) {
                // Even though this activity is starting fresh, we still need
                // to reset it to make sure we apply affinities to move any
                // existing activities from other tasks in to it.
                // If the caller has requested that the target task be
                // reset, then do so.
                if ((r.intent.getFlags() & Intent.FLAG_ACTIVITY_RESET_TASK_IF_NEEDED) != 0) {
                    resetTaskIfNeededLocked(r, r);
                    doShow = topRunningNonDelayedActivityLocked(null) == r;
                }
            } else if (options != null && options.getAnimationType()
                    == ActivityOptions.ANIM_SCENE_TRANSITION) {
                doShow = false;
            }
            if (r.mLaunchTaskBehind) {
                // Don't do a starting window for mLaunchTaskBehind. More importantly make sure we
                // tell WindowManager that r is visible even though it is at the back of the stack.
                r.setVisibility(true);
                ensureActivitiesVisibleLocked(null, 0, !PRESERVE_WINDOWS);
			// 如果同时满足，则显示空白屏幕
            } else if (SHOW_APP_STARTING_PREVIEW && doShow) {
                //……
                //显示空白屏幕
                r.showStartingWindow(prev, newTask, isTaskSwitch(r, focusedTopActivity));
            }
        } else {
            // If this is the first activity, don't do any fancy animations,
            // because there is nothing for it to animate on top of.
            ActivityOptions.abort(options);
        }
    }

这里省略了部分代码，只保留关键代码。

显示白屏由两个变量决定：SHOW_APP_STARTING_PREVIEW，在activity启动前时否显示预览；doShow，其默认值为true，但是它由newTask决定，是否为一个全新的activity栈，也就是说，SHOW_APP_STARTING_PREVIEW为true，并且app冷启动，就显示白屏。

那么，能不能不显示白屏呢？

答案是可以的！
两种方法：

禁用app启动时window预览的功能

在主题中为首屏activity添加一个注意，禁用window预览的功能，并在manifest中使用

<resources>
    <!-- Base application theme. -->
    <style name="AppTheme" parent="Theme.AppCompat.Light.DarkActionBar">
        <!-- Customize your theme here. -->
        <item name="colorPrimary">@color/colorPrimary</item>
        <item name="colorPrimaryDark">@color/colorPrimaryDark</item>
        <item name="colorAccent">@color/colorAccent</item>

    </style>

    <!--禁用预览功能主题-->
    <style name="AppSpalshNoPreviewTheme" parent="AppTheme">
    	<item name="android:windowFullscreen">true</item>
        <item name="windowNoTitle">true</item>
        
        <!--        <item name="android:windowContentOverlay">@null</item>-->
        <!--        <item name="android:windowBackground">@mipmap/wall</item>-->
        <item name="android:windowDisablePreview">true</item>
    </style>
</resources>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    package="com.margin.myapplication">

<application
    android:allowBackup="true"
    android:icon="@mipmap/ic_launcher"
    android:label="@string/app_name"
    android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
    android:supportsRtl="true"
    android:name=".MyApplication"
    android:theme="@style/AppTheme"
    tools:ignore="GoogleAppIndexingWarning">
    

    <activity android:name=".SplashActivity"
        android:theme="@style/AppSpalshNoPreviewTheme">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

            <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
        </intent-filter>
    </activity>

    <activity android:name=".HomeActivity"
        android:launchMode="singleTask"/>
</application>

</manifest>

在网上看到说可以将首屏背景设为透明背景，就是我注释掉的两行，但是实际测试发现会透明，但是会出现黑屏的问题，估计这种也不靠谱还麻烦，所以直接忽略它，直接禁用预览功能。

效果如下：

禁止预览

可以看到，我们点了一下app，系统竟然卡住了？！过了1秒多，app才启动起来？？什么鬼？
其实并不是系统卡住了，而是我们本来应该显示的空白预览屏幕不显示了，所以看起来好像卡住了。嘿嘿嘿，此处突然萌生了一个想法：你手机或者系统有问题，跟我的app代码有啥关系😏😏😏，哈哈哈，你品，你细品，哈哈哈哈……

言归正传，这种方式虽然可以帅锅给系统，并且之前支付宝好像竟然这么干过！但是并不是好的办法，接下来，我们往下看另一种方法。

给空白首屏Activity设置一个背景

在style.xml中给SplashActivity添加一个新主题，设置一个背景：

    <!--替换首屏的背景的主题-->
    <style name="AppSpalshBackgroundTheme" parent="AppTheme">
        <item name="android:windowBackground">@mipmap/wall</item>
        <item name="android:windowFullscreen">true</item>
        <item name="windowNoTitle">true</item>
    </style>

效果如下：

设置首屏背景

看这种效果是不是很好，如果UI再改一下，UI妹子给做一些好看的图，是不是效果更棒了。
（另外我发现头条好像也是这样的）

从源头解决

上面两种方式，看似挺不错，尤其是第二种，效果竟然看着还不错？？😂😂😂

但是！上面的方式治标不治本只是障眼法，我们还是要从根源上解决问题！

从上面冷启动的介绍可知，app启动过程中，会有如下几个重要过程：

看出点什么了吗？
app启动，显示白屏，首屏第一次绘制完成，替换白屏。也就是说，直到首屏显示之前，都是白屏！

所以，要想解决白屏的问题，就要减少白屏显示的时间！也就是说要加快app初始化和首屏绘制的时间。

像上面，我实现长时间白屏，就是在application的onCreate方法中，让线程休眠一段时间：

public class MyApplication extends Application {

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        try {
            Thread.sleep(1500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

看到这段代码，是不是让你产生了一些思路呢？

减少Application 初始化的工作量。

我们通常会在Application的onCreate方法中可以做一些轻量化的初始化操作。当onCreate任务越多耗时操作越多，初始化越慢，于是splashActivity启动时间就越晚，白屏时间就越长咯。

一些三方的SDK，文件，设备，线程池，等等工具类，等等尽可能不要在application中初始化。

加快UI绘制
其实这个已经是老生常谈的话题了，常常由一下几种方案：

减少布局嵌套层级。
布局层级越深，执行measure，layout次数就越多越耗时，ui绘制自然就越慢。我曾经见过一位大神，一个xml嵌套8-9层甚至十几层！我始终想不明白大神到底是计算机专业的还是护理专业的。

此刻我不得不说约束布局——ConstraintLayout是真的香！只要你用的好，布局合理，甚至可以零嵌套！

减少布局元素
布局中元素越多，单帧UI绘制就越耗时，所以尽可能减少布局元素。事实上，不管是首屏还是其他的activity或者fragment布局都应该尽可能的减少布局元素。注意有时候可能为了方便，布局中放了一些不可见或占位的控件，应该减少这种情况，因为他们也参与绘制过程的。
另外还可以使用viewStub标签，使用时再初始化需要的布局，非常方便。
避免过度绘制
减少不必要的背景设置。
尽可能避免元素重叠。既设置了背景又重叠，就会有不必要的耗时绘制。
还是要减少不必要的站位元素。

APP性能优化不仅仅时启动优化，还有很多内容，比如布局优化（这里包含了部分）、数据结构优化、网络优化、线程优化，业务逻辑优化、内存优化、资源优化、apk瘦身等等等等很多，还有很多性能优化工具这里没有提及，现在先给自己挖个坑，以后有时间补上把😂😂😂

深夜写的有些匆忙着急，如果有不足之处还望多多包涵并欢迎批评指正，非常感谢😜😜😜

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