Systrace系列11 —— Triple Buffer 解读

最新推荐文章于 2025-05-23 23:03:23 发布
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/tectrol/article/details/130900103
本文介绍了Triple Buffer在Systrace中的应用，详细阐述了如何通过Systrace分析App和SurfaceFlinger的掉帧情况。内容包括BufferQueue的工作原理，Triple Buffer如何缓解掉帧、减少等待时间和降低GPU瓶颈，以及如何通过Dumpsys SurfaceFlinger调试Triple Buffer。

本文主要是对 Systrace 中的 Triple Buffer 进行简单介绍，简单介绍了如何在 Systrace 中判断卡顿情况的发生，进行初步的定位和分析，以及介绍 Triple Buffer 的引入对性能的影响。

怎么定义掉帧？

Systrace 中可以看到应用的掉帧情况，我们经常看到说主线程超过 16.6 ms 就会掉帧，其实不然，这和我们这一篇文章讲到的 Triple Buffer 和一定的关系，一般来说，Systrace 中我们从 App 端和 SurfaceFlinger 端一起来判断掉帧情况

App 端判断掉帧

如果之前没有看过 Systrace 的话，仅仅从理论上来说，下面这个 Trace 中的应用是掉帧了，其主线程的绘制时间超过了 16.6ms ,但其实不一定，因为 BufferQueue 和 TripleBuffer 的存在，此时 BufferQueue 中可能还有上一帧或者上上一帧准备好的 Buffer，可以直接被 SurfaceFlinger 拿去做合成，当然也可能没有

所以从 Systrace 的 App 端我们是无法直接判断是否掉帧的，需要从 Systrace 里面的 SurfaceFlinger 端去看

Surfac

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Systrace系列5 —— SurfaceFlinger 解读
tectrol的专栏
05-23 758
本文主要是对 SurfaceFlinger 进行简单介绍，介绍了 SurfaceFlinger 中几个比较重要的线程，包括 Vsync 信号的解读、应用的 Buffer 展示、卡顿判定等，由于 Vsync 这一块在和这两篇文章里面已经介绍过，这里就不再做详细的讲解了。这里直接上官方对于—- 引用自那么 Systrace 中，我们关注的重点就是上面这幅图对应的部分。
Systrace 学习笔记
程序员Android
08-12 1591
和你一起终身学习，这里是程序员Android经典好文推荐，通过阅读本文，您将收获以下知识点:一、Systrace 简介二、Systrace 预备知识三、Why 60 fps四、System...
Systrace 之 三级缓存 Triple Buffer
程序员Android
06-16 1330
和你一起终身学习，这里是程序员 Android 经典好文推荐，通过阅读本文，您将收获以下知识点: 一、怎么定义掉帧？ 二、App 端判断掉帧 三、SurfaceFlinger 端判断掉帧 四、逻辑掉帧 五、BufferQueue 和 Triple Buffer 六、Triple Buffer 的作用 七、Debug Triple Buffer 一、怎么定义掉帧？ Systrace 中可以看到应用的掉帧情况，我们经常看到说主线程超过 16.6 ms 就会掉帧，其实不然，这和我们这一篇文章讲到的 Tripl
Systrace 流畅性实战 1 ：了解卡顿原理
Gracker的专栏
05-19 1417
当我们说 流畅度 的时候，我们说的是什么？不同的人对流畅性(卡顿掉帧)有不同的理解，对卡顿阈值也有不同的感知，所以有必要在开始这个系列文章之前，先把涉及到的内容说清楚，防止出现不同的理解，...
深入解析：Android卡顿检测及优化项目实战经验总结，任君白嫖
2401_84121603的博客
04-07 1704
图1显示的是当一个app在滑动时出现了卡顿的现象，默认的界面下，横轴是时间，纵向为trace event，trace event 先按进程分组，然后再按线程分组.从上到下的信息分别为Kernel，SurfaceFlinger，应用包名。Systrace可以帮助分析应用是如何设备上运行起来的，它将系统和应用程序线程集中在一个共同的时间轴上，分析systrace的第一步需要在程序运行的时间段中抓取trace log，在抓取到的trace文件中，包含了这段时间中想要的关键信息，交互情况。通过“W”键查看帧。
Android 渲染机制
xingyu19911016的博客
01-23 2654
理想的情况是帧率（GPU）和刷新频率（屏幕）相等，每绘制一帧，屏幕就显示一帧。View tree 生成的最后一步就是把根节点送到 ViewRootImpl#setView 中，之后就会进入渲染流程，入口方法是 ViewRootImpl#requestLayout，之后是 ViewRootImpl#scheduleTraversals，最后调用的是 ViewRootImpl#performTraversals，View tree 的渲染流程全都在这里，也就是常说的 measure、layout、draw。
SurfaceFlinger及Android应用RenderThread角度观察Jank丢帧卡顿
Zhang Phil
05-23 1103
在Android系统中，Jank（卡顿）问题主要涉及CPU、GPU和Display三个部分。CPU负责计算帧数据，GPU进行图形渲染，渲染后的数据存储在Buffer中，最后由Display呈现到屏幕。Google在Android 4.1中引入了Project Butter，通过Vsync信号优化了帧处理流程，确保CPU和GPU在收到Vsync信号后立即处理下一帧数据。应用在绘制前需从SurfaceFlinger管理的BufferQueue申请Buffer，渲染完成后通过queueBuffer将数据返回给Bu
Android Systrace 基础知识(4) - SystemServer 解读
Gracker的专栏
05-22 1867
本文是 Systrace 系列文章的第四篇，主要是对 SystemServer 进行简单介绍，介绍了 SystemServer 中几个比较重要的线程，由于 Input 和 Binder 比较重要，所以单独拿出来讲，在这里就没有再涉及到。 本系列的目的是通过 Systrace 这个工具，从另外一个角度来看待 Android 系统整体的运行，同时也从另外一个角度来对 Framework 进行学习。也许你看了很多讲 Framework 的文章，但是总是记不住代码，或者不清楚其运行的流程，也许从 Systrace
Android Systrace 基础知识(12) - Kernel_CPU Info 解读
Gracker的专栏
06-11 2865
本文是 Systrace 系列文章的第十二篇，主要是对 Systrace 中的 CPU 信息区域(Kernel)进行简单介绍，简单介绍了如何在 Systrace 中查看 Kernel 模...
卡顿掉帧问题分析之实战篇
chuyouyinghe的专栏
05-24 2266
从上面的分析可以看到，谷歌原生在Android系统的很多系统关键流程上都添加了相关的，以观察这些流程执行的耗时情况。但是这些信息覆盖的范围毕竟是有限的，有时候并不能满足我们的分析需求。比如我们开发者想观察自己的一些代码逻辑执行的耗时情况，就需要自己定义一些去度量，这个Systrace机制本身是支持的。如何在代码中添加自定义的信息呢？本着知其然、知其所以然的态度，本小节中我们来简单分析一下系统Systrace机制的原理，看看一份Systrace文件到底是怎么生成的？我们知道Android系统底层是基于。
Triple Buffer介绍
flc2762的专栏
02-11 3480
Triple Buffer介绍 Buffer Queue介绍 上图主要是 dequeue、queue、acquire、release ，在这个例子里面，App 是生产者，负责填充显示缓冲区（Buffer）；SurfaceFlinger 是消费者，将各个进程的显示缓冲区做合成操作。 dequeue(生产者发起) ： 当生产者需要缓冲区时，它会通过调用 dequeueBuffer() 从 BufferQueue 请求一个可用的缓冲区，并指定缓冲区的宽度、高度、像素格式和使用标记。 queu.
Systrace掉帧问题的定义
测试领域专家，多领域测试技术、管理、工具都略懂，略懂一二
06-02 486
根据大量测试+对比测试，给出大概的指标： A.一次掉帧超过3帧； 60帧内掉帧超过7帧； 连续掉帧：20帧内连续掉3帧；
抓出卡顿元凶，从分析掉帧开始
编程二三事
02-25 3914
这次我们依旧来谈谈有关性能优化的话题，这次我们会用到Google给我们提供的分析工具——Systrace。如果你还不了解这个工具，最好先了解一下。Google 官方文档： https://developer.android.com/studio/command-line/systrace 我们还会用到一个Demo，用来对比卡顿和不卡顿的状况。Demo运行起来会是这样的： 流畅运行 模拟卡顿 ...
Android Systrace(3) -- 掉帧卡顿
wd229047557的博客
03-03 7227
1. 丢帧看Surface Flinger trace发现他的ui thread并不是每一个vsync都有绘制，有发生丢帧，原因是launcher数据是空的 2. 查看lancher的trace，发现连续滑动时，每一帧都是成功绘制成功了，但是uiThread并不是都在doFrame，有些帧并没有做doFrame，原因是没有输入事件，可以看deliverInputEvent那些地...
Systrace分析基础知识
泡芙奶冻的博客
04-26 1327
1.CPU调度 2.理解vsync 屏幕的刷新过程是每一行从左到右（行刷新，水平刷新，Horizontal Scanning），从上到下（屏幕刷新，垂直刷新，Vertical Scanning），当整个屏幕刷新完，即一个周期完成，会有短暂的空白期，此时发出vsync信号。 3. 关于帧 红色：从perfoTraversals到renderthread，超过2vsync，称为terrible frame 黄色：1vsync~2vsync之间，比一定掉帧，称为bad frame 绿色：1vsync以内，称
用systrace分析卡顿问题
a854702872的博客
08-10 5893
1. 如何抓取systrace 1）将sdk platform-tools升级到最新（目前是25.0.1），因为旧版本sdk抓取到的systrace文件会出现打不开或显示信息不全等问题。 2）在ubuntu环境下运行如下adb 命令：         $ cd android-sdk/platform-tools/systrace $ python systrace.py --time
图形渲染杂谈: 窗口、Surface、双buffer
04-15 698
本文以Android 为例， 全面解析native Window、Surface、Double buffer之间的关系 Native Window: 图形显示首先需要创建一个窗口 native window, 它一般与平台有关。 在Android里， ANativeWindow 这个结构体是与窗口相关的。 窗口一般会包含一个保存 显示内容的 buffer， 在Androi...
Android 中的卡顿丢帧原因概述 - 系统篇
Gracker的专栏
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在Android 中的卡顿丢帧原因概述 - 应用篇[1]这篇文章中我们列举了应用自身原因导致的手机卡顿问题 , 这一篇文章我们主要列举一些由 Android 平台自身原因导致的卡顿问题....
Android卡顿原理分析和SurfaceFlinger，Surface概念简述
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lidongxiu0714
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本篇仅是简述，还在学习中，后续会慢慢完善。 Android 卡顿原理 Android早期相较于IOS卡顿较为严重，从4.4开始，特别是5.0版本以后，由于各方面的优化（系统的和CPU，GPU，内存的），系统的流畅程度已经有了很大提升。 其中Vsync的持续改进起到了一定的作用，Vsync称为垂直同步主要是为了解决显卡生成帧的速度和屏幕（显示系统的一种）刷新的频率不一致，也就是CPU，GPU处理准备...
systrace如何解读
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<think>我们正在讨论systrace的解读，用户希望获得详细的说明。根据之前的对话历史，用户已经询问过trance分析（主要是ANR trace）的详解，现在转向systrace的解读。结合引用内容，我们需要重点解释以下几个方面： 1. 线程状态的颜色标识（如引用[1]提到的绿色表示运行中） 2. Systrace报告的导航和操作（如引用[2]提到的键盘快捷键） 3. Vsync机制在Systrace中的体现（如引用[3]和[4]提到的Vsync信号如何协调帧渲染） 根据用户需求，我们将组织以下内容： - Systrace的基本概念和作用 - 如何阅读Systrace报告（包括界面布局和常用操作） - 线程状态的颜色标识及其含义 - Vsync信号的解读（结合引用[3][4]） - 实际例子分析（可选） 同时，我们需要遵循用户的指令： 1. 行内数学表达式用$...$，例如：帧率计算$FPS = \frac{1}{\Delta t}$ 2. 独立公式用$$...$$，例如：$$ \text{VSync周期} = \frac{1}{\text{刷新率}} $$ 3. 使用中文回答 4. 生成相关问题 5. 在引用内容后自然地添加引用标识[^数字] 6. 结构清晰，真实可靠 注意：由于引用只提供了部分信息，我们主要依据这些引用来构建回答，但会补充必要的专业知识。 计划回答结构： 1. Systrace简介 2. Systrace报告界面解读（包括快捷键） 3. 线程状态详解（颜色标识） 4. Vsync机制详解（重点） 5. 实际案例（可选） 6. 相关问题 由于引用[4]提到了App在收到Vsync-App时的处理（主线程doFrame），我们将详细解释这一过程。 </think>### Systrace 解读详解 Systrace 是 Android 系统的性能分析工具，通过可视化系统内核事件帮助开发者定位性能瓶颈。以下是核心解读要点： #### 一、报告界面操作 1. **导航快捷键**： - `W`：放大时间轴 - `S`：缩小时间轴 - `A/D`：左右平移时间轴 - `E`：以鼠标为中心定位时间轴 - `M`：高亮当前选区 [^2] - `数字键1`：切换为选择模式 2. **关键区域**： - **CPU 频率曲线**：动态显示各核心频率变化 - **系统负载曲线**：监控 CPU 整体利用率 - **帧时间线**：垂直刻度线标记每帧渲染时间点 #### 二、线程状态标识（颜色编码） | 颜色 | 状态 | 含义 | 典型问题 | |------|------|------|---------| | ![](#ff00ff) | **Running** | 正在运行 | CPU 过载 | | ![](#ffff00) | **Runnable** | 就绪待调度 | 线程竞争 | | ![](#0000ff) | **Sleeping** | 休眠等待 | I/O阻塞 | | ![](#ff0000) | **Uninterruptible Sleep** | 不可中断睡眠 | 磁盘锁竞争 | | ![](#00ff00) | **I/O Wait** | I/O 操作中 | 存储性能瓶颈 [^1] | > 示例：主线程长时间为 ![](#ff0000) 状态提示主线程阻塞 #### 三、Vsync 机制解析 Android 显示系统由双重 Vsync 信号驱动： $$ \text{VSync周期} = \frac{1}{\text{屏幕刷新率}} \quad (\text{如 60Hz → } 16.7\text{ms}) $$ 1. **Vsync-App 信号**： - 触发应用 UI 线程工作 - 执行 `measure → layout → draw` 三阶段 - 理想完成时间应小于 $\frac{2}{3} \times \text{VSync周期}$ [^4] 2. **Vsync-SF 信号**： - 触发 SurfaceFlinger 合成 - 将各层 buffer 合成最终帧 - 通过 HDMI/DisplayPort 输出到屏幕 3. **掉帧检测**： ```plaintext | Vsync-App |----- 工作 -----| Vsync-SF |---合成---| 屏幕刷新 | 帧n准备 耗时20ms → 超时! 帧n丢失 ``` 当帧准备时间 > Vsync 周期时，引发掉帧（Jank） #### 四、关键问题诊断方法 1. **渲染延迟**： - 检查 `Choreographer#doFrame` 时长 - 定位耗时函数（如 `ListView.bindView`） - 优化：减少视图层级/启用硬件加速 2. **合成瓶颈**： - 观察 SurfaceFlinger 状态 - 检查 `GPU completion` 时间 - 优化：减少 Surface 层数/使用硬件合成 3. **I/O 阻塞**： - 筛选 `binder` / `disk I/O` 标签 - 关注 ![](#00ff00) 状态的线程 - 优化：异步 I/O / 文件预加载 > **典型案例**：主线程在 `onDraw()` 中执行 $O(n^2)$ 算法导致连续 ![](#ff00ff) 状态，引发帧率从 60FPS 降至 45FPS #### 五、分析流程 1. 标记分析区间（`M`键高亮关键操作） 2. 检查主线程状态分布 3. 定位耗时最长的方法栈 4. 交叉验证 CPU 负载与 GPU 负载 5. 关联 Logcat 日志确认上下文
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