面试Tip之Android优化工具Systrace

——查阅过无数的systrace资料后，我觉得这个工具介绍篇，可能不会让大家特别满意，但是当且算一个学习阶段的纪录吧，希望大家一起学习进步

Systrace

Systrace是分析Android设备的性能的主要工具

作用

用于收集可帮助您检查原生系统进程的详细系统级数据，例如CPU调度、磁盘活动、应用线程等，并解决掉帧引起的界面卡顿

本质

它是 atrace 的主机端封装容器，是用于控制用户空间跟踪和设置 ftrace 的设备端可执行文件，也是 Linux 内核中的主要跟踪机制。
systrace 使用 atrace 来启用跟踪，然后读取 ftrace 缓冲区并将其全部封装到一个独立的 HTML 查看器中

官网

https://source.android.google.cn/devices/tech/debug/systrace
https://developer.android.google.cn/studio/command-line/systrace

extra:
什么是atrace?什么是ftrace?

ftrace 是一种调试工具，用于了解 Linux 内核中的情况；而 atrace (frameworks/native/cmds/atrace) 使用 ftrace 来捕获内核事件；
官网简单的介绍地址：https://source.android.google.cn/devices/tech/debug/ftrace

抓取方法

抓取信息方式有以下三种

1.systrace.py
2.AndroidStudio Systrace工具
3.自定义trace

1.systrace.py

使用python命令以及systrace.py工具
systrace.py工具位置在 sdk/platform-tools/systrace；

python systrace.py [options] [categories]

示例：
调用systrace来记录10秒钟内的设备进程，包括图形进程，并生成mynewtrace.html报告
具体命令如下

python systrace.py --time=10 -o mynewtrace.html gfx

参数信息

options参数表

options	description
-o < FILE >	输出的目标文件
-t N, –time=N	执行时间，默认5s
-b N, –buf-size=N	buffer大小（单位kB),用于限制trace总大小，默认无上限
-k < KFUNCS >，–ktrace=< KFUNCS >	追踪kernel函数，用逗号分隔
-a < APP_NAME >,–app=< APP_NAME >	追踪应用包名，用逗号分隔
–from-file=< FROM_FILE >	从文件中创建互动的systrace
-e < DEVICE_SERIAL >,–serial=< DEVICE_SERIAL >	指定设备
-l, –list-categories	列举可用的tags
-h , --help	显示帮助信息
-l,--list-categories	列出可用于连接设备的跟踪categories类别
-o file	将HTML跟踪报告写入指定的文件。 如果您不指定此选项，systrace会将您的报告保存到systrace.py所在的同一目录中，并将其命名为trace.html。
-t N ,--time=N	跟踪设备活动N秒。 如果不指定此选项，systrace将提示您通过按命令行中的Enter键结束跟踪。
-b N ,--buf-size=N	使用N千字节的跟踪缓冲区大小。 通过此选项，可以限制跟踪期间收集的数据的总大小。
-k functions,--ktrace=functions	跟踪中指定的特定内核函数的活动，以逗号分隔的列表
-a app-name,--app=app-name	跟踪指定应用，为逗号分隔列表。
--from-file=file-path	从文件（例如包含原始跟踪数据的TXT文件）创建交互式HTML报告，而不是运行实时跟踪。
-e device-serial,--serial=device-serial	跟踪指定的设备序列号标识的特定连接设备

catagories参数表

category	description
gfx	Graphics
input	Input
view	View System
webview	WebView
wm	Window Manager
am	Activity Manager
sm	Sync Manager
audio	Audio
video	Video
camera	Camera
hal	Hardware Modules
app	Application
res	Resource Loading
dalvik	Dalvik VM
rs	RenderScript
bionic	Bionic C Library
power	Power Management
sched	CPU Scheduling
irq IRQ	Events
freq	CPU Frequency
idle	CPU Idle
disk	Disk I/O
mmc	eMMC commands
load	CPU Load
sync	Synchronization
workq	Kernel Workqueues
memreclaim	Kernel Memory Reclaim
regulators	Voltage and Current Regulators

2.AndroidStudio Systrace工具

打开AndroidStudio，连接好设备，打开DDMS ， 点击 Tools——>Android——>Android device monitor

Image1.png

点击systrace按钮，弹出信息配置框，确认后，会记录Trace duration 5秒钟内的设备进程，并生成一个名为trace.html报告

1529479249.png

此处信息对应上面的命令参数表，请自行参照
注意：Enable Application Trace from :若是需要自定义trace信息，必须选择对应的应用进程，否则不会被捕获到

3.自定义trace

用户可以自己添加自定义的trace块，来捕获指定trace的信息
Android 4.3 (API level 18) 以及更高版本可以使用

Android

Trace.beginSection();
Trace.endSection();

代码示例

public class MyAdapter extends RecyclerView.Adapter<MyViewHolder> {
...
@Override
public MyViewHolder onCreateViewHolder(ViewGroup parent, int viewType) {
Trace.beginSection("MyAdapter.onCreateViewHolder");
MyViewHolder myViewHolder;
try {
myViewHolder = MyViewHolder.newInstance(parent);
} finally {
// In 'try...catch' statements, always call endSection()
// in a 'finally' block to ensure it is invoked even when an exception
// is thrown.
Trace.endSection();
}
return myViewHolder;
}


@Override
public void onBindViewHolder(MyViewHolder holder, int position) {
Trace.beginSection("MyAdapter.onBindViewHolder");
try {
try {
Trace.beginSection("MyAdapter.queryDatabase");
RowItem rowItem = queryDatabase(position);
mDataset.add(rowItem);
} finally {
Trace.endSection();
}
holder.bind(mDataset.get(position));
} finally {
Trace.endSection();
}
}
...
}

native

#include <android/trace.h>
ATrace_beginSection();
ATrace_endSection();

创建一个便利的对象/宏结构来跟踪代码块

#define ATRACE_NAME(name) ScopedTrace ___tracer(name)


// ATRACE_CALL is an ATRACE_NAME that uses the current function name.
#define ATRACE_CALL() ATRACE_NAME(__FUNCTION__)


class ScopedTrace {
public:inline ScopedTrace(const char *name) {
ATrace_beginSection(name);
}


inline ~ScopedTrace() {
ATrace_endSection();
}
};


void myExpensiveFunction() {
ATRACE_CALL();
... // trace-worthy work here
}

快捷键

查看Systrace生成的trace.html，浏览器打开界面如下：

Image3.png
（图源来自官网）

分析trace.html图形信息之前，先了解下快捷键
点击浏览器界面上左上角“？”，可以查看到各个快捷键提示

快捷键	作用
w	放大，[+shift]速度更快
s	缩小，[+shift]速度更快
a	左移，[+shift]速度更快
d	右移，[+shift]速度更快
f	放大当前选定区域
m	标记当前选定区域
v	高亮VSync
g	切换是否显示60hz的网格线
0	恢复trace到初始态，这里是数字0而非字母o
h	切换是否显示详情
/	搜索关键字
enter	显示搜索结果，可通过← →定位搜索结果
`	显示/隐藏脚本控制台
?	显示帮助功能

分析trace.html

Image5.pngImage6.png

（图源来自官网）

颜色块
每块颜色占据的长度即为该系统或者自定义trace等执行所占据的时间长度

Alerts
含有三角状的圆圈图标，对应出现警告的位置，点击可以在右边栏Alerts查看具体警告内容；
警告会告诉你可能丢帧或者卡顿等的原因

Frame
含有F字母的圆圈图标，对应每一帧开始的位置，不同颜色有不同意义；
绿色表示正常，当颜色为橙色或者红色时，意味着这一帧超过16.6ms（即发现丢帧）；

Kernel
（上图为四核CPU）显示每个CPU各自执行的系统方法或自定义trace块，以及占据的时间长度

SurfaceFlinger
surfaceFilnger，进程id为118，显示系统方法以及占据的时间长度

com.android.janktown
应用进程，进程id为13409，显示应用进程内各个线程等信息
每个线程有颜色表示各自不同的状态

• 灰色：正在休眠。
• 蓝色：可运行（它可以运行，但是调度程序尚未选择让它运行）。
• 绿色：正在运行（调度程序认为它正在运行）。
• 红色：不可中断休眠（通常在内核中处于休眠锁定状态）。可以指示 I/O 负载，在调试性能问题时非常有用。
• 橙色：由于 I/O 负载而不可中断休眠。

Image7.png

分析卡顿或掉帧

Systrace可以直观的看到掉帧引起的界面卡顿
如下图

frame-unselected.png

（图源来自官网）

点击F，使用快捷键f放大该帧，可以选择m高亮该选区，查看该帧的所有系统trace块执行时间

Image8.png
（图源来自官网）

查看下面面板的Frame里的信息

ListView recycling takiing too mush time per frame.Ensure your Adapter#getView() binds data efficiently

主要问题是在ListView回收和重新绑定中花费了太多时间。

Alerts选项卡可以查看每个警报以及设备触发每个警报的次数

Image11.png

如果你在UI线程上看到了太多的工作，你需要找出哪些方法消耗了太多的CPU时间。 一种方法是添加跟踪标记即自定义trace信息到您认为会导致这些瓶颈的方法；另一种由于不确定哪些方法可能导致UI线程出现瓶颈，可以使用Android Studio的内置CPU分析器，或生成跟踪日志并使用Traceview来进行查看。

其他

systrace
具体落实到项目如何进行分析，又要多废一番心思，如何才能把这工具发挥好它的功能，就看大家了，如果有什么心得，欢迎分享和告之
o(>_<)o 以下连接为搜罗到的使用的例子，可以借鉴参考

Reanative-systrace
https://reactnative.cn/docs/0.36/android-ui-performance.html
http://mlazy.club/react-native-animation-performance-tool-systrace.html
android性能分析之Systrace的使用（转）
https://blog.youkuaiyun.com/lamp_zy/article/details/53375521
手把手教你使用Systrace（一）
https://zhuanlan.zhihu.com/p/27331842
手把手教你使用Systrace（二）——锁优化
https://zhuanlan.zhihu.com/p/27535205

主要参考
http://maoao530.github.io/2017/02/06/systrace/
http://gityuan.com/2016/01/17/systrace/

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