Android性能优化典范

    Android性能优化典范
    我们可以通过前面介绍的MonitorGPURendering来查看渲染的表现性能如何，另外也可以通过开发者选项里面的ShowGPUviewupdates来查看视图更新的操作，最后我们还可以通过HierarchyViewer这个工具来查看布局，使得布局尽量扁平化，移除非必需的UI组件，这些操作能够减少Measure，Layout的计算时间。
    8)Overdraw,Cliprect,QuickReject
    引起性能问题的一个很重要的方面是因为过多复杂的绘制操作。我们可以通过工具来检测并修复标准UI组件的Overdraw问题，但是针对高度自定义的UI组件则显得有些力不从心。
    有一个窍门是我们可以通过执行几个APIs方法来显著提升绘制操作的性能。前面有提到过，非可见的UI组件进行绘制更新会导致Overdraw。例如NavDrawer从前置可见的Activity滑出之后，如果还继续绘制那些在NavDrawer里面不可见的UI组件，这就导致了Overdraw。为了解决这个问题，Android系统会通过避免绘制那些完全不可见的组件来尽量减少Overdraw。那些NavDrawer里面不可见的View就不会被执行浪费资源。
    但是不幸的是，对于那些过于复杂的自定义的View(重写了onDraw方法)，Android系统无法检测具体在onDraw里面会执行什么操作，系统无法监控并自动优化，也就无法避免Overdraw了。但是我们可以通过canvas.clipRect()来帮助系统识别那些可见的区域。这个方法可以指定一块矩形区域，只有在这个区域内才会被绘制，其他的区域会被忽视。这个API可以很好的帮助那些有多组重叠组件的自定义View来控制显示的区域。同时clipRect方法还可以帮助节约CPU与GPU资源，在clipRect区域之外的绘制指令都不会被执行，那些部分内容在矩形区域内的组件，仍然会得到绘制。
    除了clipRect方法之外，我们还可以使用canvas.quickreject()来判断是否没和某个矩形相交，从而跳过那些非矩形区域内的绘制操作。做了那些优化之后，我们可以通过上面介绍的ShowGPUOverdraw来查看效果。
    9)MemoryChurnandperformance
    虽然Android有自动管理内存的机制，但是对内存的不恰当使用仍然容易引起严重的性能问题。在同一帧里面创建过多的对象是件需要特别引起注意的事情。
    Android系统里面有一个GenerationalHeapMemory的模型，系统会根据内存中不同的内存数据类型分别执行不同的GC操作。例如，最近刚分配的对象会放在YoungGeneration区域，这个区域的对象通常都是会快速被创建并且很快被销毁回收的，同时这个区域的GC操作速度也是比OldGeneration区域的GC操作速度更快的。
    除了速度差异之外，执行GC操作的时候，任何线程的任何操作都会需要暂停，等待GC操作完成之后，其他操作才能够继续运行。
    通常来说，单个的GC并不会占用太多时间，但是大量不停的GC操作则会显著占用帧间隔时间(16ms)。如果在帧间隔时间里面做了过多的GC操作，那么自然其他类似计算，渲染等操作的可用时间就变得少了。
    导致GC频繁执行有两个原因：
    MemoryChurn内存抖动，内存抖动是因为大量的对象被创建又在短时间内马上被释放。
    瞬间产生大量的对象会严重占用YoungGeneration的内存区域，当达到阀值，剩余空间不够的时候，也会触发GC。即使每次分配的对象占用了很少的内存，但是他们叠加在一起会增加Heap的压力，从而触发更多其他类型的GC。这个操作有可能会影响到帧率，并使得用户感知到性能问题。
    解决上面的问题有简洁直观方法，如果你在MemoryMonitor里面查看到短时间发生了多次内存的涨跌，这意味着很有可能发生了内存抖动。
    同时我们还可以通过AllocationTracker来查看在短时间内，同一个栈中不断进出的相同对象。这是内存抖动的典型信号之一。
    当你大致定位问题之后，接下去的问题修复也就显得相对直接简单了。例如，你需要避免在for循环里面分配对象占用内存，需要尝试把对象的创建移到循环体之外，自定义View中的onDraw方法也需要引起注意，每次屏幕发生绘制以及动画执行过程中，onDraw方法都会被调用到，避免在onDraw方法里面执行复杂的操作，避免创建对象。对于那些无法避免需要创建对象的情况，我们可以考虑对象池模型，通过对象池来解决频繁创建与销毁的问题，但是这里需要注意结束使用之后，需要手动释放对象池中的对象。
    10)GarbageCollectioninAndroid
    JVM的回收机制给开发人员带来很大的好处，不用时刻处理对象的分配与回收，可以更加专注于更加高级的代码实现。相比起Java，C与C++等语言具备更高的执行效率，他们需要开发人员自己关注对象的分配与回收，但是在一个庞大的系统当中，还是免不了经常发生部分对象忘记回收的情况，这就是内存泄漏。
    原始JVM中的GC机制在Android中得到了很大程度上的优化。Android里面是一个三级Generation的内存模型，最近分配的对象会存放在YoungGeneration区域，当这个对象在这个区域停留的时间达到一定程度，它会被移动到OldGeneration，最后到PermanentGeneration区域。
    每一个级别的内存区域都有固定的大小，此后不断有新的对象被分配到此区域，当这些对象总的大小快达到这一级别内存区域的阀值时，会触发GC的操作，以便腾出空间来存放其他新的对象。
    前面提到过每次GC发生的时候，所有的线程都是暂停状态的。GC所占用的时间和它是哪一个Generation也有关系，YoungGeneration的每次GC操作时间是最短的，OldGeneration其次，PermanentGeneration最长。执行时间的长短也和当前Generation中的对象数量有关，遍历查找20000个对象比起遍历50个对象自然是要慢很多的。
    虽然Google的工程师在尽量缩短每次GC所花费的时间，但是特别注意GC引起的性能问题还是很有必要。如果不小心在最小的for循环单元里面执行了创建对象的操作，这将很容易引起GC并导致性能问题。通过MemoryMonitor我们可以查看到内存的占用情况，每一次瞬间的内存降低都是因为此时发生了GC操作，如果在短时间内发生大量的内存上涨与降低的事件，这说明很有可能这里有性能问题。我们还可以通过HeapandAllocationTracker工具来查看此时内存中分配的到底有哪些对象。
    11)PerformanceCostofMemoryLeaks
    虽然Java有自动回收的机制，可是这不意味着Java中不存在内存泄漏的问题，而内存泄漏会很容易导致严重的性能问题。
    内存泄漏指的是那些程序不再使用的对象无法被GC识别，这样就导致这个对象一直留在内存当中，占用了宝贵的内存空间。显然，这还使得每级Generation的内存区域可用空间变小，GC就会更容易被触发，从而引起性能问题。
    寻找内存泄漏并修复这个漏洞是件很棘手的事情，你需要对执行的代码很熟悉，清楚的知道在特定环境下是如何运行的，然后仔细排查。例如，你想知道程序中的某个activity退出的时候，它之前所占用的内存是否有完整的释放干净了？首先你需要在activity处于前台的时候使用HeapTool获取一份当前状态的内存快照，然后你需要创建一个几乎不这么占用内存的空白activity用来给前一个Activity进行跳转，其次在跳转到这个空白的activity的时候主动调用System.gc()方法来确保触发一个GC操作。最后，如果前面这个activity的内存都有全部正确释放，那么在空白activity被启动之后的内存快照中应该不会有前面那个activity中的任何对象了。
    如果你发现在空白activity的内存快照中有一些可疑的没有被释放的对象存在，那么接下去就应该使用AlocationTrackTool来仔细查找具体的可疑对象。我们可以从空白activity开始监听，启动到观察activity，然后再回到空白activity结束监听。这样操作以后，我们可以仔细观察那些对象，找出内存泄漏的真凶。
    12)MemoryPerformance
    通常来说，Android对GC做了大量的优化操作，虽然执行GC操作的时候会暂停其他任务，可是大多数情况下，GC操作还是相对很安静并且高效的。但是如果我们对内存的使用不恰当，导致GC频繁执行，这样就会引起不小的性能问题。
    为了寻找内存的性能问题，AndroidStudio提供了工具来帮助开发者。
    MemoryMonitor：查看整个app所占用的内存，以及发生GC的时刻，短时间内发生大量的GC操作是一个危险的信号。
    AllocationTracker：使用此工具来追踪内存的分配，前面有提到过。
    HeapTool：查看当前内存快照，便于对比分析哪些对象有可能是泄漏了的，请参考前面的Case。
    13)Tool-MemoryMonitor
    AndroidStudio中的MemoryMonitor可以很好的帮组我们查看程序的内存使用情况。
    14)BatteryPerformance
    电量其实是目前手持设备最宝贵的资源之一，大多数设备都需要不断的充电来维持继续使用。不幸的是，对于开发者来说，电量优化是他们最后才会考虑的的事情。但是可以确定的是，千万不能让你的应用成为消耗电量的大户。
    PurdueUniversity研究了最受欢迎的一些应用的电量消耗，平均只有30%左右的电量是被程序最核心的方法例如绘制图片，摆放布局等等所使用掉的，剩下的70%左右的电量是被上报数据，检查位置信息，定时检索后台广告信息所使用掉的。如何平衡这两者的电量消耗，就显得非常重要了。
    有下面一些措施能够显著减少电量的消耗：
    我们应该尽量减少唤醒屏幕的次数与持续的时间，使用WakeLock来处理唤醒的问题，能够正确执行唤醒操作并根据设定及时关闭操作进入睡眠状态。
    某些非必须马上执行的操作，例如上传歌曲，图片处理等，可以等到设备处于充电状态或者电量充足的时候才进行。
    触发网络请求的操作，每次都会保持无线信号持续一段时间，我们可以把零散的网络请求打包进行一次操作，避免过多的无线信号引起的电量消耗。关于网络请求引起无线信号的电量消耗，还可以参考这里。
    我们可以通过手机设置选项找到对应App的电量消耗统计数据。我们还可以通过BatteryHistorianTool来查看详细的电量消耗。
    如果发现我们的App有电量消耗过多的问题，我们可以使用JobSchedulerAPI来对一些任务进行定时处理，例如我们可以把那些任务重的操作等到手机处于充电状态，或者是连接到WiFi的时候来处理。
    15)UnderstandingBatteryDrainonAndroid
    电量消耗的计算与统计是一件麻烦而且矛盾的事情，记录电量消耗本身也是一个费电量的事情。唯一可行的方案是使用第三方监测电量的设备，这样才能够获取到真实的电量消耗。
    当设备处于待机状态时消耗的电量是极少的，以N5为例，打开飞行模式，可以待机接近1个月。可是点亮屏幕，硬件各个模块就需要开始工作，这会需要消耗很多电量。
    使用WakeLock或者JobScheduler唤醒设备处理定时的任务之后，一定要及时让设备回到初始状态。每次唤醒无线信号进行数据传递，都会消耗很多电量，它比WiFi等操作更加的耗电。修复电量的消耗是另外一个很大的课题，这里就不展开继续了。
    16)BatteryDrainandWakeLocks
    高效的保留更多的电量与不断促使用户使用你的App来消耗电量，这是矛盾的选择题。不过我们可以使用一些更好的办法来平衡两者。
    假设你的手机里面装了大量的社交类应用，即使手机处于待机状态，也会经常被这些应用唤醒用来检查同步新的数据信息。Android会不断关闭各种硬件来延长手机的待机时间，首先屏幕会逐渐变暗直至关闭，然后CPU进入睡眠，这一切操作都是为了节约宝贵的电量资源。但是即使在这种睡眠状态下，大多数应用还是会尝试进行工作，他们将不断的唤醒手机。一个最简单的唤醒手机的方法是使用PowerManager.WakeLock的API来保持CPU工作并防止屏幕变暗关闭。这使得手机可以被唤醒，执行工作，然后回到睡眠状态。知道如何获取WakeLock是简单的，可是及时释放WakeLock也是非常重要的，不恰当的使用WakeLock会导致严重错误。例如网络请求的数据返回时间不确定，导致本来只需要10s的事情一直等待了1个小时，这样会使得电量白白浪费了。这也是为何使用带超时参数的wakelock.acquice()方法是很关键的。但是仅仅设置超时并不足够解决问题，例如设置多长的超时比较合适？什么时候进行重试等等？
    解决上面的问题，正确的方式可能是使用非精准定时器。通常情况下，我们会设定一个时间进行某个操作，但是动态修改这个时间也许会更好。例如，如果有另外一个程序需要比你设定的时间晚5分钟唤醒，最好能够等到那个时候，两个任务捆绑一起同时进行，这就是非精确定时器的核心工作原理。我们可以定制计划的任务，可是系统如果检测到一个更好的时间，它可以推迟你的任务，以节省电量消耗。
    这正是JobSchedulerAPI所做的事情。它会根据当前的情况与任务，组合出理想的唤醒时间，例如等到正在充电或者连接到WiFi的时候，或者集中任务一起执行。我们可以通过这个API实现很多免费的调度算法。
    从Android5.0开始发布了BatteryHistoryTool，它可以查看程序被唤醒的频率，又谁唤醒的，持续了多长的时间，这些信息都可以获取到。
    请关注程序的电量消耗，用户可以通过手机的设置选项观察到那些耗电量大户，并可能决定卸载他们。所以尽量减少程序的电量消耗是非常有必要的。
    更多：黑帽技术 http://www.heimaoxuexi.com