Android内存抖动分析与注意事项

本文介绍内存抖动现象及其对Android应用性能的影响,并演示如何使用Android Studio工具定位内存抖动原因,同时提出解决内存抖动的方法。

一,内存抖动

内存抖动:指的是在短时间内大量的新对象被实例化,运行时无法承载这样的内存分配,在这种情况下垃圾回收事件被大量调用,影响到应用程序的UI和整体性能。

二,分析内存抖动

Android Studio提供了一个 profile的工具,可以帮助我们分析内存情况,在studio的上不有一个表盘的图标
这里写图片描述
点击红框图标,然后就会运行当前项目,选中连接的手机,然后在studio的底部就会出现一个Android Profile的工具项(如下图)。
这里写图片描述
我们会看到有CPU,MEMORY,NETWORK三个选项,我们要监控的是内存,所以点击MEMORY,会进入下图
这里写图片描述
在这张图中我们可以看到我们当前应用所占的内存total,我们这里重点说一下左上角的三个按钮分别是:

  • GC手动垃圾回收
  • 收集当前页面的内存情况并生成hprof文件
  • 记录当前操作的内存情况

首先我们调用GC是当前内存处于稳定状态,然后点击红色按钮开始记录内存状况,然后我们开始在手机上进行操作(一般这个时候会发现平稳的曲线开始波动),然后我们点击停止按钮,回出现下图的情况。这里写图片描述
框框内是我们当前记录的操作区间,当我们点击停止按钮的时候,
在Class Name这个框内,会生成当前记录区间(操作过程)的堆信息。

我们发现我们的曲线有一个向上的陡坡,说明我们的操作造成了大量的内存分配,通过下面堆信息我们来找一下是什么造成了大量的内存分配。
这里写图片描述
我们发现堆信息是从大到小排列的,而第一条是系统的imageView,明显这里有问题,点击进去发现有大量的imageView对象,点击其中的一个,右下角的框框会显示该对象的具体位置信息。至此我们找到了造成内存抖动的罪魁祸首,

当然,这里的内存抖动是我人为加上去的,比较明显,但是原理是一样的。

三,注意事项

1)避免在View.onDraw()中进行内存分配,我们知道每次View重绘的时候该方法都会被调用。如果在该方法内实例化对象,每次会分配大量的内存。而且该方法内的对象一旦不被使用会快会被回收,都会导致一次或者多次垃圾回收,我们知道垃圾回收更加消耗CPU,会导致屏幕绘制时间减少,有可能造成屏幕卡顿。

2)合理的使用对象复用(尤其是bitmap)。就像系统的listView,RecyclerView滑动过程中对象复用机制这样。

3)对象池模式对于重用已分配对象非常有帮助,目的在于面对需要大量分配高成本对象时,通过对象重用来尽量减少内存分配以及垃圾回收对系统产生的影响。

4)享元模式,通过节省对象所共享的状态,以减少内存的量(和对象池是有区别的)

Kotlin写Android项目实战

<think> 首先,用户的问题是:"我想查找分析Android音频上行数据耗时的方法"。用户引用了几个站内引用:[1]、[2]、[3]、[4],但注意系统指令说:"上述引用仅供参考,并不是用户真正的需求,请尽可能多的参考用户上一次的问题和你的回答。" 问题是,这是新对话的开始,没有"上一次的问题"。在系统指令中,提到"参考用户上一次的问题和你的回答",但在这个上下文中,这是第一个用户消息。所以,我应该专注于当前问题。 用户的问题是关于分析Android音频上行数据耗时的方法。我需要根据提供的参考引用和一般知识来回答。参考引用如下: - 引用[1]: 讨论Android Radio的问题,包括播放/暂停时的回调问题。 - 引用[2]: 关于Android端屏幕共享的控制码率、帧率等。 - 引用[3]: Bluetooth相关的回调代码。 - 引用[4]: 文件上传优化,切片上传使用MD5。 这些引用都音频上行数据耗时没有直接关联。引用[1]提到音频播放状态回调,引用[2]是视频相关,引用[3]是Bluetooth,引用[4]是文件上传。它们有些涉及Android开发,但核心问题不是分析的。 系统指令要求:"回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如:[^1]"。我需要在使用引用时添加这些标识。 用户的问题分析音频上行数据耗时的方法。上行数据通常指的是音频捕获和传输到服务器或网络的过程。在Android中,这涉及到音频录制、处理、编码和网络传输。 关键步骤: 1. **理解需求**:用户想测量Android应用中音频数据从捕获到发送的耗时。可能包括麦克风捕获、编码、网络上传等。 2. **相关Android API**: - 音频捕获:使用`AudioRecord`或`MediaRecorder`。 - 数据处理:编码音频(如AAC),使用`MediaCodec`。 - 网络传输:使用HTTP、WebSocket等。 3. **分析方法**: - **日志和时间戳**:在关键点添加日志,记录时间戳。例如: - 开始捕获的时间。 - 捕获完成的时间。 - 编码开始和结束的时间。 - 网络发送开始和结束的时间。 然后计算差值。 - **Profiling工具**:Android Studio提供的Profiler工具,可以监控CPU、内存、网络使用情况。特别适合分析耗时。 - **TraceView或Systrace**:使用Android的Trace API来追踪代码执行时间。 - **自定义计时器**:在代码中使用`System.nanoTime()`或`System.currentTimeMillis()`来测量耗时。 4. **优化考虑**:用户可能想优化耗时。引用[4]提到文件切片上传,类似地,音频数据可以分块处理以避免延迟。 5. **参考引用的相关性**: - 引用[1]:涉及音频播放状态回调,可能音频捕获类似,但它是播放端。可以借鉴回调机制。 - 引用[2]:屏幕共享优化,涉及码率和帧率控制。音频上行也可以调整采样率、比特率来优化。 - 引用[3]:蓝牙回调,展示了事件驱动的计时。 - 引用[4]:切片计算MD5,展示了数据分块处理,这对于音频流处理是相关的。 6. **结构化回答**:系统指令要求:"回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题"。我需要分解步骤。 7. **生成相关问题**:指令要求:"生成相关问题"。在最后,添加相关问题部分。 8. **语言**:使用中文回答。 9. **数学表达式**:如果有数学部分,使用$...$或$$...$$。但在这个问题中,可能不多。如果有公式计算耗时,如平均耗时计算,可以用数学表达式。 回答提纲: 1. **介绍问题**:解释音频上行数据耗时涉及哪些阶段。 2. **关键步骤和方法**: - 捕获音频:使用`AudioRecord`测量耗时。 - 处理和编码:使用`MediaCodec`测量编码耗时。 - 网络传输:测量上传耗时。 - 整体耗时分析。 3. **工具推荐**:Profiler、日志。 4. **优化建议**:基于参考引用,如分块处理(类似引用[4])、调整参数(类似引用[2])。 5. **注意事项**:如线程问题、异步回调。 6. **相关问题生成**。 添加引用标识:当引用段落时,末尾加[^n]。我需要基于提供的引用。例如,提到分块处理时,引用[^4]。 用户消息中说:"上述引用仅供参考",所以我应该尽量融入它们。 </think> ### 分析Android音频上行数据耗时的方法 在Android应用中,分析音频上行数据(即捕获麦克风数据并通过网络传输)的耗时,涉及多个阶段的测量:音频捕获、数据处理(如编码)、网络传输等。耗时分析的核心是通过日志打点、Profiling工具和自定义计时来实现,以识别瓶颈并优化性能。下面我将基于您提供的参考引用和Android开发实践,逐步解释具体方法。引用中的案例(如回调机制、数据传输优化)可提供借鉴思路,例如文件切片上传的优化策略[^4]可适配到音频分块处理中。 --- ### 步骤1: 明确耗时测量点 音频上行数据流程主要包括三个阶段,每个阶段都应单独测量耗时(单位为毫秒): - **音频捕获**:从麦克风读取原始PCM数据。 - **数据处理**:如编码(AAC/Opus)、分块或压缩。 - **网络传输**:将数据上传到服务器。 **关键时间戳记录**: - 开始捕获时间:$t_{\text{start}} = \text{System.currentTimeMillis()} \\ \text{或} \\ \text{System.nanoTime()}$ - 捕获结束时间:$t_{\text{capture_end}}$ - 编码结束时间:$t_{\text{encode_end}}$ - 网络发送完成时间:$t_{\text{upload_end}}$ 阶段耗时计算: - 捕获耗时:$\Delta t_{\text{capture}} = t_{\text{capture_end}} - t_{\text{start}}$ - 处理耗时:$\Delta t_{\text{process}} = t_{\text{encode_end}} - t_{\text{capture_end}}$ - 传输耗时:$\Delta t_{\text{upload}} = t_{\text{upload_end}} - t_{\text{encode_end}}$ - 总耗时:$\Delta t_{\text{total}} = t_{\text{upload_end}} - t_{\text{start}}$ 使用日志输出这些值,便于分析各阶段瓶颈。 --- ### 步骤2: 实现耗时分析的常用方法 #### (1) 日志打点法(推荐基础方法) 在代码关键位置添加日志和时间戳,结合Android的`Log`类记录耗时。示例基于`AudioRecord` API: ```java // 初始化音频捕获 AudioRecord audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, sampleRate, channelConfig, audioFormat, bufferSize); audioRecord.startRecording(); long startTime = System.currentTimeMillis(); // 开始时间 // 捕获阶段 byte[] buffer = new byte[bufferSize]; int bytesRead = audioRecord.read(buffer, 0, bufferSize); long captureEndTime = System.currentTimeMillis(); // 捕获结束 // 处理阶段(示例:编码) MediaCodec mediaCodec = ... // 初始化编码器 mediaCodec.queueInputBuffer(...); // 编码操作 long encodeEndTime = System.currentTimeMillis(); // 编码结束 // 网络传输(示例:上传分块数据) uploadToServer(buffer); // 假设上传方法 long uploadEndTime = System.currentTimeMillis(); // 上传结束 // 计算并记录耗时 Log.d("AudioUpload", "捕获耗时: " + (captureEndTime - startTime) + "ms"); Log.d("AudioUpload", "处理耗时: " + (encodeEndTime - captureEndTime) + "ms"); Log.d("AudioUpload", "传输耗时: " + (uploadEndTime - encodeEndTime) + "ms"); Log.d("AudioUpload", "总耗时: " + (uploadEndTime - startTime) + "ms"); ``` **优点**:简单直接,适用于所有Android版本。 **注意事项**: - 异步回调问题(如编码回调):需确保在回调函数中记录时间戳,避免测量偏差。引用[1]中提到回调丢失问题,强调了回调的可靠性[^1]。 - 线程安全:在UI线程外执行耗时操作,避免ANR。 #### (2) 使用Android Profiler工具 Android Studio内置的**Profiler**可实时监控耗时,无需修改代码: - **CPU Profiler**:追踪音频线程的CPU使用率,识别编码或捕获的瓶颈。 - **Network Profiler**:分析网络传输延迟和数据包耗时。 - **方法**: 1. 在Android Studio中运行App,打开Profiler标签。 2. 选择“CPU”或“Network”模块,录制音频上行过程。 3. 查看火焰图(Flame Chart),定位高耗时方法(如`AudioRecord.read`或编码函数)。 **优点**:可视化分析,适合复杂场景。 **缺点**:需要真实设备或模拟器,对网络抖动敏感。 #### (3) Systrace或Trace API 使用Android的`Trace`类进行精细追踪: ```java import android.os.Trace; // 在代码中标记区间 Trace.beginSection("audio_capture"); // 捕获代码... Trace.endSection(); ``` 运行命令收集数据: ```bash $ python systrace.py audio -o report.html ``` 分析报告中的时间线,聚焦音频相关线程。 **优点**:适用于底层优化,结合系统事件(如音频回调)。类似引用[3]中的蓝牙状态回调机制,可映射到音频事件追踪[^3]。 #### (4) 分块处理优化(借鉴引用[4]) 对于长音频,分块上传可减少单次延迟: - 类似文件切片上传的思路[^4],将音频数据分块(如每100ms数据为一组)。 - 每块独立测量耗时,计算平均和峰值。 - 示例伪代码: ```java int chunkSize = 1024; // 每个块大小 for (int i = 0; i < totalChunks; i++) { byte[] chunk = Arrays.copyOfRange(buffer, i * chunkSize, (i+1) * chunkSize); long chunkStart = System.currentTimeMillis(); encodeAndUpload(chunk); // 处理并上传 long chunkEnd = System.currentTimeMillis(); Log.d("ChunkTime", "块" + i + "耗时: " + (chunkEnd - chunkStart) + "ms"); } ``` **优化建议**:调整块大小以适应网络条件(如弱网下减小块大小),参考引用[2]的码率自适应策略[^2]。 --- ### 步骤3: 常见问题优化建议 - **问题1:耗时波动大** **原因**:网络延迟或后台进程干扰。 **解决**:多次采样取平均耗时,或在稳定网络下测试。使用`StrictMode`检测主线程阻塞。 - **问题2:编码耗时高** **原因**:高分辨率音频或低效编解码器。 **优化**:降低采样率(如44.1kHz → 16kHz)或使用硬件加速编码(`MediaCodec`配置硬件模式)。 - **整体优化策略**: - **异步处理**:在后台线程执行捕获和上传,避免主线程卡顿。 - **缓冲机制**:预读取音频数据减少实时延迟。 - **参数调整**:基于引用[2]的码率控制思路[^2],动态调整音频比特率(如50kbps → 32kbps)。 - **工具辅助**:结合Profiler和日志,迭代优化。 --- ### 注意事项 - **测试环境**:在真实设备测试(非模拟器),网络环境需模拟实际用户场景。 - **权限**:确保`RECORD_AUDIO`和`INTERNET`权限已声明。 - **兼容性**:不同Android版本可能影响音频API性能(如Android 10+的音频捕获限制)。 通过以上方法,您可以系统性分析并优化音频上行耗时。实际开发中,优先使用Profiler + 日志组合,快速定位瓶颈。
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