Android App 启动优化全记录,android中级工程师面试题

本文详细探讨了Android应用启动过程中的优化策略,包括IO操作优化、类重排、IdleHandler利用、App瘦身、启动框架选择、全链路优化、网络链路优化以及业务和流程梳理,以提升启动速度和用户体验。

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  • 转移到 Native 实现

可以参考下面这篇文章 支付宝客户端架构解析:Android 客户端启动速度优化之「垃圾回收」)

IO 优化


启动过程中负载比较高,有许多系统 IO 都在此时发生,这时候 IO 的性能下降会比较快,此时 App 中的 IO 操作会比平时更慢一些,尤其是在性能比较差的机器上。

IO 分网络 IO 和磁盘 IO ,启动过程中不建议进行网络 IO ,对于磁盘 IO 则要细扣,邵文在高手课里面有讲到:

  1. 我们要清楚启动过程中读了什么文件、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

  2. 进行启动过程中的 IO 监控,微信在监控 IO 时发现有用户的 db 文件达到了 500MB

下面图中可以看到低内存的时候,启动应用主线程有较多的 IO 等待(UI Thread 这一栏,橘红色代表 IO 等待 )

资源重排


利用 Linux 的 IO 读取策略,PageCache 和 ReadAhead 机制,按照读取顺序重新排列,减少磁盘 IO 次数 。具体操作可以参考支付宝 App 构建优化解析:通过安装包重排布优化 Android 端启动性能 这篇文章

Linux 底层文件系统中 VFS 上次 App 进程之间,存在一层 pagecache,pagecache 由内存中的物理 page 组成,其内容对应磁盘上的 block。Pagecache 的大小是动态变化的,可以扩大,也可以在内存不足时缩小。Cache 缓存的存储设备被称为后备存储(backing store),一个 page 通常包含多个 block,这些 block 不一定是连续的

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利用文件重布局结合Pagecache 机制可以减少启动过程中的真正 IO 的次数,简单的说,通过文件重布局的目的,就是将启动阶段需要用到的文件在 APK 文件中排布在一起,尽可能的利用 pagecache 机制,用最少的磁盘 IO 次数,读取尽可能多的启动阶段需要的文件,减少 IO 开销,从而达到提升启动性能的目的

类重排


类重排的实现通过 ReDex 的 Interdex 调整类在 Dex 中的排列顺序。Interdex 优化不需要去分析类引用,它只需要调整 Dex 中类的顺序,把启动时需要加载的类按顺序放到主 dex 里,这个工作我们完全可以在编译过程中实现,而且这个优化可以提升启动速度,优化效果从 facebook 公布的数据来看也比较可观,性价比高。具体实现可以参考 Redex 初探与 Interdex:Andorid 冷启动优化

主页面布局优化


应用主界面布局优化是老生常谈了,综合起来无非就是下面两点,这个需要结合具体的界面布局去做优化,网上也有比较多的资料可以查阅

  • 通过减少冗余或者嵌套布局来降低视图层次结构

  • 用 ViewStub 替代在启动过程中不需要显示的 UI 控件

  • 使用自定义 View 替代复杂的 View 叠加

闲时调用


IdleHandler:当 Handler 空闲的时候才会被调用,如果返回 true, 则会一直执行,如果返回 false,执行完一次后就会被移除消息队列。比如,我们可以将从服务器获取推送 Token 的任务放在延迟 IdleHandler 中执行,或者把一些不重要的 View 的加载放到 IdleHandler 中执行

类加载优化


可以在 systrace 生成的文件中看到 verifyClass 过程,因为需要校验方法的每一个指令,所以是一个比较耗时的操作。

App 瘦身


App 瘦身包括代码瘦身和资源瘦身,通常的做法如下:

  • Inspect Code :Android Studio 提供的代码审查工具,实际上是内嵌了 Lint

  • 代码混淆

  • 图片格式的选择:如果对图片的要求不高,可以换成 565

  • 接入资源混淆

  • 减少 Dex 数量

选择合适的启动框架


启动优化整个流程的梳理,流程的梳理,我们这里引入了一个有向无环图的概念,我们会把整个的概念梳理成有向无环图的结构,然后会去挨个加载。右边的部分,可以看到我们其实在启动的时候,首先会去加载一些必要的启动项,必要的启动项是左边流程,会用一个多进程的方式加载,以来有向无环图进行控制,比如说我是在非必须的时候启动加载我可以放在后面再去加载。当然在整个有向无环图的顺序加载,其实还是会做一些进程的判断,要判断某些项目是不是要在主进程里加载,某些要在初始进程里面加载

从 Spark 的 DAGScheduler 中领悟到它的核心思想,面向阶段调度(Stage-Oriented Scheduler):把应用划分成一个个的阶段(Stage),再把任务(Task)安排到各个阶段中去,任务的编排则是通过构建 有向无环图(DAG),把任务依赖通过图的方式梳理得 井井有条。因为它分阶段执行,先集中资源把阶段一搞定,再齐心协力去执行阶段二,这样即能控制拥塞,又能保证时序,还能并发执行,让设备性能尽可能得到发挥

[图片上传失败…(image-6f2fdf-1574833214431)]

大家可以参考淘宝的全链路优化的案例:历时1年,上百万行代码!首次揭秘手淘全链路性能优化(上)

启动网络链路优化


问题和优化点

  • 发送处理阶段:网络库bindService影响前x个请求,图片并发限制图片库线程排队

  • 网络耗时:部分请求响应size大,包括 SO文件,Cache资源,图片原图大尺寸等

  • 返回处理:个别数据网关请求json串复杂解析严重耗时(3s),且历史线程排队设计不合适

  • 上屏阻塞:回调UI线程被阻,反映主线程卡顿严重。高端机达1s,低端机恶化达3s以上

  • 回调阻塞:部分业务回调执行耗时,阻塞主线程或回调线程

优化

  • 多次重复的请求,业务方务必收敛请求次数,减少非必须请求。

  • 数据大的请求如资源文件、so文件,非启动必须统一延后或取消。

  • 业务方回调执行阻塞主线程耗时过长整改。我们知道,肉眼可见流畅运行,需要运行60帧/秒, 意味着每帧的处理时间不超过16ms。针对主线程执行回调超过16ms的业务方,推动主线程执行优化。

  • 协议json串过于复杂导致解析耗时严重,网络并发线程数有限,解析耗时过长意味着请求长时间占用MTOP线程影响其他关键请求执行。推动业务方handler注入使用自己的线程解析或简化json串。

预加载


Activity 打开之前就预加载数据,在 Activity 的 UI 布局初始化完成后显示预加载的数据,大大缩短启动时间。 可以参考 :https://github.com/luckybilly/PreLoader/blob/master/README-zh-CN.md

保活


保活,是各个应用开发者的噩梦,也是 Android 厂商关注和打击的重点。不过从启动的角度来看,如果应用进程不被杀,那么启动自然就快了,所以保活对应用启动速度也是有极大的帮助。

当然这里说的保活,并不是建议大家用各种黑科技、相互唤醒、通知轰炸这种保活手段,而是提供真正的功能,能让用户觉得你在后台是合理的、可以接收的。比如在后台的时候,资源能释放的都释放掉,不要一直在后台做耗电操作,该停的服务停掉,该关的动画关掉。

当然对于应用开发者来说,上面说的都太多理想化了,而且目前的手机厂商也会很暴力,应用到了后台就会处理掉,不过这毕竟是一个方向,Google 也在规范应用后台行为和规范厂商处理应用这两方面都在做努力,Android 系统的生态,还是需要应用开发者和 Android 厂商一起取改善。

当然保活还有一条路就是走跟厂商的合作,优化后台内存、去掉重复拉起、去掉流氓逻辑、积极响应低内存警告,做好这些话后可以跟系统厂商联系,谈放到查杀白名单和自启动白名单的可行性

业务梳理


这里涉及到具体的业务,每个 App 都不一样,但是所要做的事情都是一样的,下面是邵文在高手课里面提到的:

  • 梳理清楚启动过程中的每一个模块,哪些是一定需要的,那些是可以砍掉,那些是可以懒加载的

  • 根据不同的业务场景决定不同的启动模式

  • 懒加载防止集中化

可以把具体的业务分为下面四个维度(此处图文来自https://juejin.im/post/5c21ea325188254eaa5c45b1#heading-5

  • 必要且耗时:启动初始化,考虑用线程来初始化

  • 必要不耗时:首页绘制

  • 非必要但耗时:数据上报、插件初始化

  • 非必要不耗时:不用想,这块直接去掉,在需要用的时再加载

然后按需进行加载优化

业务优化


  1. 优化业务中的代码效率,抓大放小,先从比较明显的瓶颈处下手,逐步进行优化

  2. 历史债务要偿还,历史的代码要重构,不能一直拖着

具体的业务会有具体的优化场景,大家可以参考这篇文章中的优化流程和优化项(https://www.jianshu.com/p/f5514b1a826c)

  1. 数据库及IO操作都移到工作线程,并且设置线程优先级为THREAD_PRIORITY_BACKGROUND,这样工作线程最多能获取到10%的时间片,优先保证主线程执行
  1. 流程梳理,延后执行;实际上,这一步对项目启动加速最有效果。通过流程梳理发现部分流程调用时机偏失等, 例如
\*\* 1. 更新等操作无需在首屏尚未展示就调用,造成资源竞争  
\*\* 2. 调用了IOS为了规避审核而做的开关,造成网络请求密集  
\*\* 3. 自有统计在Application的调用里创建数量固定为5的线程池,造成资源竞争  
\*\* 4. 修改广告闪屏逻辑为下次生效
  1. 去掉用无但被执行的老代码
  1. 去掉开发阶段使用但线上被执行的代码
  1. 去掉重复逻辑执行代码
  1. 去掉调用三方SDK里或者Demo里的多余代码
  1. 信息缓存,常用信息只在第一次获取,之后从缓存中取
  1. 项目是多进程架构,只在主进程执行Application的onCreate()

减少Activity的跳转层次


StartingWindow 会在用户点击 App 后立即创建并显示(前提是 App 没有禁止 StartingWindow),在 AppWindow 创建好之后,StartingWindow 消失,AppWindow 显示

默认 App 的启动窗口流程

StartingWindow(SystemWindow)

->MainActivity(AppWindow)

大部分三方 App 启动流程

StartingWindow(SystemWindow)

-> SplashActivity(AppWindow)

-> MainActivity(AppWindow)

###糟糕一点的启动流程是这样的

StartingWindow(SystemWindow)

-> MainActivity(AppWindow)

-> SplashActivity(AppWindow)

-> MainActivity(AppWindow)

更糟糕一点的启动流程:去掉了 StartingWindow

自我介绍一下,小编13年上海交大毕业,曾经在小公司待过,也去过华为、OPPO等大厂,18年进入阿里一直到现在。

深知大多数初中级安卓工程师,想要提升技能,往往是自己摸索成长,但自己不成体系的自学效果低效又漫长,而且极易碰到天花板技术停滞不前!

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如何做好面试突击,规划学习方向?

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[外链图片转存中…(img-VzTemhWT-1710496115034)]

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[外链图片转存中…(img-f4hfqTmp-1710496115035)]

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