前言

本文將帶領(lǐng)大家來看看啟動(dòng)優(yōu)化相關(guān)方面的介紹以及各種優(yōu)化的方法。希望你在讀完本章后會(huì)有所收獲。

相信很多同學(xué)都聽過八秒定律，八秒定律是在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域存在的一個(gè)定律，即指用戶訪問一個(gè)網(wǎng)站時(shí)，如果等待網(wǎng)頁打開的時(shí)間超過了8秒，就有超過70%的用戶放棄等待。足見啟動(dòng)的時(shí)間是多么的重要。放到移動(dòng)APP中，那就是應(yīng)用啟動(dòng)的時(shí)間不能太久，否則就會(huì)造成用戶的流失。

谷歌官方曾給出一篇App startup time的文章，這篇文章詳細(xì)介紹了關(guān)于啟動(dòng)優(yōu)化的切入點(diǎn)以及思路。感興趣的同學(xué)可以去看下。App Startup Time 這是官方地址。本篇文章也主要是官方思路的一個(gè)擴(kuò)展。

啟動(dòng)分類

App的啟動(dòng)主要分為：冷啟動(dòng)、熱啟動(dòng)和溫啟動(dòng)。

冷啟動(dòng)：

耗時(shí)最多，也是整個(gè)應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)間的衡量標(biāo)準(zhǔn)。我們通過一張圖來看下冷啟動(dòng)經(jīng)歷的流程：

熱啟動(dòng)：

啟動(dòng)最快，應(yīng)用直接由后臺(tái)切換到前臺(tái)。

溫啟動(dòng)：

啟動(dòng)較快，是介于冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)之間的一種啟動(dòng)方式，溫啟動(dòng)只會(huì)執(zhí)行Activity相關(guān)的生命周期方法，不會(huì)執(zhí)行進(jìn)程的創(chuàng)建等操作。

我們優(yōu)化的方向和重點(diǎn)主要是冷啟動(dòng)。因?yàn)樗攀谴砹藨?yīng)用從被用戶點(diǎn)擊到最后的頁面繪制完成所耗費(fèi)的所有時(shí)間。下面我們通過一張流程圖來看下冷啟動(dòng)相關(guān)的任務(wù)流程：

看上面的任務(wù)的流程圖，讀者朋友們覺得哪些是我們優(yōu)化的方向呢？其實(shí)我們能做的只有Application和Activity的生命周期階段，因?yàn)槠渌亩际窍到y(tǒng)創(chuàng)建的我們沒法干預(yù)，比如：啟動(dòng)App，加載空白Window，創(chuàng)建進(jìn)程等。這里面加載空白Window我們其實(shí)可以做一個(gè)假的優(yōu)化就是使用一張啟動(dòng)圖來替換空白Window，具體操作我們在下文中介紹。

啟動(dòng)的測量方式

這里主要介紹兩種方式：ADB命令和手動(dòng)打點(diǎn)。下面我們就來看下兩者的使用以及優(yōu)缺點(diǎn)。

ADB命令：

在Android Studio的Terminal中輸入以下命令 

adb shell am start -W packagename/[packagename].首屏Activity 

執(zhí)行之后控制臺(tái)中輸出如下內(nèi)容： 

Starting: Intent { act=android.intent.action.MAIN cat=[android.intent.category.LAUNCHER] cmp=com.optimize.performance/.MainActivity }  
Status: ok  
Activity: com.optimize.performance/.MainActivity  
ThisTime: 563  
TotalTime: 563  
WaitTime: 575  
Complete 

其中主要有三個(gè)字端：ThisTime、TotalTime和WaitTime，分別解釋下這三個(gè)字端的含義：

ThisTime：最后一個(gè)Activity啟動(dòng)耗時(shí)

TotalTime：所有Activity啟動(dòng)耗時(shí)

WaitTime：AMS啟動(dòng)Activity的總耗時(shí)

ThisTime和TotalTime時(shí)間相同是因?yàn)槲覀兊腄emo中沒有Splash界面，應(yīng)用執(zhí)行完Application后直接就開始了MainActivity了。所以正常情況下的啟動(dòng)耗時(shí)應(yīng)是這樣的：ThisTime < TotalTime < WaitTime

這就是ADB方式統(tǒng)計(jì)的啟動(dòng)時(shí)間，細(xì)心的讀者應(yīng)該能想到了就是這種方式在線下使用很方便，但是卻不能帶到線上，而且這種統(tǒng)計(jì)的方式是非嚴(yán)謹(jǐn)、精確的時(shí)間。

手動(dòng)打點(diǎn)方式：

手動(dòng)打點(diǎn)方式就是啟動(dòng)時(shí)埋點(diǎn)，啟動(dòng)結(jié)束埋點(diǎn)，取二者差值即可。

我們首先需要定義一個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間的工具類： 

class LaunchRecord {  
    companion object {  
        private var sStart: Long = 0     
        fun startRecord() {  
            sStart = System.currentTimeMillis()  
        }  
        fun endRecord() {  
            endRecord("")  
        }  
        fun endRecord(postion: String) {  
            val cost = System.currentTimeMillis() - sStart  
            println("===$postion===$cost")  
        }  
    }  
} 

啟動(dòng)時(shí)埋點(diǎn)我們直接在Application的attachBaseContext中進(jìn)行打點(diǎn)。那么啟動(dòng)結(jié)束應(yīng)該在哪里打點(diǎn)呢？這里存在一個(gè)誤區(qū)：網(wǎng)上很多資料建議是在Activity的onWindowFocusChange中進(jìn)行打點(diǎn)，但是onWindowFocusChange這個(gè)回調(diào)只是表示首幀開始繪制了，并不能表示用戶已經(jīng)看到頁面數(shù)據(jù)了，我們既然做啟動(dòng)優(yōu)化，那么就要切切實(shí)實(shí)的得出用戶從點(diǎn)擊應(yīng)用圖標(biāo)到看到頁面數(shù)據(jù)之間的時(shí)間差值。所以結(jié)束埋點(diǎn)建議是在頁面數(shù)據(jù)展示出來進(jìn)行埋點(diǎn)。比如頁面是個(gè)列表那就是第一條數(shù)據(jù)顯示出來，或者其他的任何view的展示。 

class MyApplication : Application() {  
    override fun attachBaseContext(base: Context?) {  
        super.attachBaseContext(base)  
        //開始打點(diǎn)  
        LaunchRecord.startRecord()  
    }  
} 

我們分別監(jiān)聽頁面view的繪制完成時(shí)間和onWindowFocusChanged回調(diào)兩個(gè)值進(jìn)行對比。 

class MainActivity : AppCompatActivity() {  
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {  
        super.onCreate(savedInstanceState)  
        setContentView(R.layout.activity_main)  
        mTextView.viewTreeObserver.addOnDrawListener {  
            LaunchRecord.endRecord("onDraw")  
        }  
    }  
    override fun onWindowFocusChanged(hasFocus: Boolean) {  
        super.onWindowFocusChanged(hasFocus)  
        LaunchRecord.endRecord("onWindowFocusChanged")  
    }  
} 

打印的數(shù)據(jù)為： 

===onWindowFocusChanged===322 
===onDraw===328 

可以很明顯看到onDraw所需要的時(shí)長是大于onWindowFocusChanged的時(shí)間的。因?yàn)槲覀冞@個(gè)只是簡單的數(shù)據(jù)展示沒有進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)相關(guān)請求和復(fù)雜布局所以差別不大。

這里需要說明下：addOnDrawListener 需要大于API 16才可以使用，如果為了兼顧老版本用戶可以使用addOnPre DrawListener來代替。

手動(dòng)打點(diǎn)方式統(tǒng)計(jì)的啟動(dòng)時(shí)間比較精確而且可以帶到線上使用，推薦這種方式。但在使用的時(shí)候要避開一個(gè)誤區(qū)就是啟動(dòng)結(jié)束的埋點(diǎn)我們要采用Feed第一條數(shù)據(jù)展示出來來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。同時(shí)addOnDrawListener要求API 16，這兩點(diǎn)在使用的時(shí)候需要注意的。

優(yōu)化工具的選擇

在做啟動(dòng)優(yōu)化的時(shí)候我們可以借助三方工具來更好的幫助我們理清各個(gè)階段的方法或者線程、CPU的執(zhí)行耗時(shí)等情況。主要介紹以下兩個(gè)工具，我在這里就簡單介紹下，讀者朋友們可以線下自己取嘗試下。

TraceView：

TraceView是以圖形的形式展示執(zhí)行時(shí)間、調(diào)用棧等信息，信息比較全面，包含所有線程。

使用： 

開始：Debug.startMethodTracing("name" )  
結(jié)束：Debug.stopMethodTracing("" ) 

最后會(huì)生成一個(gè)文件在SD卡中，路徑為：Andrid/data/packagename/files。

因?yàn)閠raceview收集的信息比較全面，所以會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行開銷嚴(yán)重，整體APP的運(yùn)行會(huì)變慢，這就有可能會(huì)帶偏我們優(yōu)化的方向，因?yàn)槲覀儫o法區(qū)分是不是traceview影響了啟動(dòng)時(shí)間。

SysTrace：

Systrace是結(jié)合Android內(nèi)核數(shù)據(jù)，生成HTML報(bào)告，從報(bào)告中我們可以看到各個(gè)線程的執(zhí)行時(shí)間以及方法耗時(shí)和CPU執(zhí)行時(shí)間等。API 18以上使用，推薦使用TraceCompat，因?yàn)檫@是兼容的API。

使用： 

開始：TraceCompat.beginSection("tag ")  
結(jié)束：TraceCompat.endSection() 

然后執(zhí)行腳本： 

python systrace.py -b 32768 -t 10 -a packagename -o outputfile.html sched gfx view wm am app 

給大家解釋下各個(gè)字端的含義：

•  -b 收集數(shù)據(jù)的大小
•  -t 時(shí)間
•  -a 監(jiān)聽的應(yīng)用包名
•  -o 生成文件的名稱

Systrace開銷較小，屬于輕量級的工具，并且可以直觀反映CPU的利用率。這里需要說明下在生成的報(bào)告中，當(dāng)你看某個(gè)線程執(zhí)行耗時(shí)時(shí)會(huì)看到兩個(gè)字端分別好似walltime和cputime，這兩個(gè)字端給大家解釋下就是walltime是代碼執(zhí)行的時(shí)間，cputime是代碼真正消耗cpu的執(zhí)行時(shí)間，cputime才是我們優(yōu)化的重點(diǎn)指標(biāo)。這點(diǎn)很容易被大家忽視。

優(yōu)雅獲取方法耗時(shí)

上文中主要是講解了如何監(jiān)聽整體的應(yīng)用啟動(dòng)耗時(shí)，那么我們?nèi)绾巫R別某個(gè)方法所執(zhí)行的耗時(shí)呢？

我們常規(guī)的做法和上文中一樣也是打點(diǎn)，如： 

public class MyApp extends Application {  
    @Override  
    public void onCreate() {  
        super.onCreate();  
        initFresco();  
        initBugly();  
        initWeex();  
    }  
    private void initWeex(){  
        LaunchRecord.Companion.startRecord();  
        InitConfig config = new InitConfig.Builder().build();  
        WXSDKEngine.initialize(this, config);  
        LaunchRecord.Companion.endRecord("initWeex");  
    }  
    private void initFresco() {  
        LaunchRecord.Companion.startRecord();  
        Fresco.initialize(this);  
        LaunchRecord.Companion.endRecord("initFresco");  
    }  
    private void initBugly() {  
        LaunchRecord.Companion.startRecord();  
        CrashReport.initCrashReport(getApplicationContext(), "注冊時(shí)申請的APPID", false);  
        LaunchRecord.Companion.endRecord("initBugly");  
    }  
} 

控制臺(tái)打印： 

=====initFresco=====278  
=====initBugly=====76  
=====initWeex=====83 

但是這種方式導(dǎo)致代碼不夠優(yōu)雅，并且侵入性強(qiáng)而且工作量大，不利于后期維護(hù)和擴(kuò)展。

下面我給大家介紹另外一種方式就是AOP。AOP是面向切面變成，針對同一類問題的統(tǒng)一處理，無侵入添加代碼。

我們主要使用的是AspectJ框架，在使用之前呢給大家簡單介紹下相關(guān)的API：

•  Join Points 切面的地方：函數(shù)調(diào)用、執(zhí)行，獲取設(shè)置變量，類初始化
•  PointCut：帶條件的JoinPoints
•  Advice：Hook 要插入代碼的位置。
•  Before：PointCut之前執(zhí)行
•  After：PointCut之后執(zhí)行
•  Around：PointCut之前之后分別執(zhí)行

具體代碼如下：

@Aspect  
public class AOPJava {  
    @Around("call(* com.optimize.performance.MyApp.**(..))")  
    public void applicationFun(ProceedingJoinPoint joinPoint) {  
        Signature signature = joinPoint.getSignature();  
        String name = signature.toShortString();  
        long time = System.currentTimeMillis();  
        try {  
            joinPoint.proceed();  
        } catch (Throwable throwable) {  
            throwable.printStackTrace();  
        }  
        Log.d("AOPJava", name + " == cost ==" + (System.currentTimeMillis() - time));  
    }  
} 

控制臺(tái)打印結(jié)果如下： 

MyApp.initFresco() == cost ==288  
MyApp.initBugly() == cost ==76  
MyApp.initWeex() == cost ==85 

但是我們沒有在MyApp中做任何改動(dòng)，所以采用AOP的方式來統(tǒng)計(jì)方法耗時(shí)更加方便并且代碼無侵入性。具體AspectJ的使用學(xué)習(xí)后續(xù)文章來介紹。

異步優(yōu)化

上文中我們主要是講解了一些耗時(shí)統(tǒng)計(jì)的方法策略，下面我們就來具體看下如何進(jìn)行啟動(dòng)耗時(shí)的優(yōu)化。

在啟動(dòng)分類中我們講過應(yīng)用啟動(dòng)任務(wù)中有一個(gè)空白window，這是可以作為優(yōu)化的一個(gè)小技巧就是Theme的切換，使用一個(gè)背景圖設(shè)置給Activity，當(dāng)Activity打開后再將主題設(shè)置回來，這樣會(huì)讓用戶感覺很快。但其實(shí)從技術(shù)角度講這種優(yōu)化并沒有效果，只是感官上的快。

首先現(xiàn)在res/drawable中新建lanucher.xml文件： 

<layer-list xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
    android:opacity="opaque">  
    <item android:drawable="@android:color/white"/>  
    <item>  
        <bitmap  
            android:src="@mipmap/你的圖片"  
            android:gravity="fill"/>  
    </item>  
</layer-list> 

將其設(shè)置給第一個(gè)打開的Activity，如MainActivity： 

<activity android:name=".MainActivity"  
    android:theme="@style/Theme.Splash">  
    <intent-filter>  
        <action android:name="android.intent.action.MAIN" />  
        <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />  
    </intent-filter>  
</activity> 

最后在MainActivity中的onCreate的spuer.onCreate()中將其設(shè)置會(huì)原來的主題： 

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {  
        setTheme(R.style.AppTheme)  
        super.onCreate(savedInstanceState)  
        }  
    } 

這樣就完成了Theme主題的切換。

下面我們說下異步優(yōu)化，異步優(yōu)化顧名思義就是采用異步的方式進(jìn)行任務(wù)的初始化。新建子線程（線程池）分擔(dān)主線稱任務(wù)并發(fā)的時(shí)間，充分利用CPU。

如果使用線程池那么設(shè)置多少個(gè)線程合適呢？這里我們參考了AsyncTask源碼中的設(shè)計(jì)，獲取可用CPU的數(shù)量，并且根據(jù)這個(gè)數(shù)量計(jì)算一個(gè)合理的數(shù)值。   

private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
    private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));  
    @Override  
    public void onCreate() {  
        super.onCreate();  
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(CORE_POOL_SIZE);  
        pool.submit(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                initFresco();   
            }  
        });  
        pool.submit(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                initBugly();  
            }  
        });  
        pool.submit(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                initWeex();  
            }  
        });  
    } 

這樣我們就將所有的任務(wù)進(jìn)行異步初始化了。我們看下未異步的時(shí)間和異步的對比： 

未異步時(shí)間：======210  
異步的時(shí)間：======3 

可以看出這個(gè)時(shí)間差還是比較明顯的。這里還有另外一個(gè)問題就是，比如異步初始化Fresco，但是在MainActivity一加載就要使用而Fresco是異步加載的有可能這時(shí)候還沒有加載完成，這樣就會(huì)拋異常了，怎么辦呢？這里教大家一個(gè)新的技巧就是使用CountDownLatch，如：  

private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
   private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));  
    //1表示要被滿足一次countDown  
    private CountDownLatch mCountDownLatch = new CountDownLatch(1);  
    @Override  
    public void onCreate() {  
        super.onCreate();  
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(CORE_POOL_SIZE);  
        pool.submit(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                initFresco();  
                //調(diào)用一次countDown  
                mCountDownLatch.countDown();  
            }  
        });  
        pool.submit(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                initBugly();  
            } 
        });  
        pool.submit(new Runnable() {  
            @Override  
            public void run() {  
                initWeex();  
            }  
        });  
        try {  
            //如果await之前沒有調(diào)用countDown那么就會(huì)一直阻塞在這里  
            mCountDownLatch.await();  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    } 

這樣就會(huì)一直阻塞在await這里，直到Fresco初始化完成。

以上這種方式大家覺得如何呢？可以解決異步問題，但是我的Demo中只有三個(gè)需要初始化的任務(wù)，在我們真實(shí)的項(xiàng)目中可不止，所以在項(xiàng)目中我們需要書寫很多的子線程代碼，這樣顯然是不夠優(yōu)雅的。部分代碼需要在初始化的時(shí)候就要完成，雖然可以使用countDowmLatch，但是任務(wù)較多的話，也是比較麻煩的，另外就是如果任務(wù)之間存在依賴關(guān)系，這種使用異步就很難處理了。

針對上面這些問題，我給大家介紹一種新的異步方式就是啟動(dòng)器。核心思想就是充分利用CPU多核，自動(dòng)梳理任務(wù)順序。核心流程：

•  任務(wù)代碼Task化，啟動(dòng)邏輯抽象為Task
•  根據(jù)所有任務(wù)依賴關(guān)系排序生成一個(gè)有向無環(huán)圖
•  多線程按照排序后的優(yōu)先級依次執(zhí)行 

TaskDispatcher.init(PerformanceApp.)TaskDispatcher dispatcher = TaskDispatcher.createInstance()dispatcher.addTask(InitWeexTask())  
        .addTask(InitBuglyTask())  
        .addTask(InitFrescoTask())  
        .start()dispatcher.await()LaunchTimer.endRecord() 

最后代碼會(huì)變成這樣，具體的實(shí)現(xiàn)有向無環(huán)圖邏輯因?yàn)榇a量很多，不方便貼出來，大家可以關(guān)注公眾號獲取。

使用有向無環(huán)圖可以很好的梳理出每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行邏輯，以及它們之間的依賴關(guān)系

延遲初始化

關(guān)于延遲初始化方案這里介紹兩者方式，一種是比較常規(guī)的做法，另外一個(gè)是利用IdleHandler來實(shí)現(xiàn)。

常規(guī)做法就是在Feed顯示完第一條數(shù)據(jù)后進(jìn)行異步任務(wù)的初始化。比如： 

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {  
        setTheme(R.style.AppTheme)  
        super.onCreate(savedInstanceState)      
        mTextView.viewTreeObserver.addOnDrawListener {  
            // initTask()  
        }  
    } 

這里有個(gè)問題就是更新UI是在Main線程執(zhí)行的，所以做初始化任務(wù)等耗時(shí)操作時(shí)會(huì)發(fā)生UI的卡頓，這時(shí)我們可以使用Handler.postDelay(),但是delay多久呢？這個(gè)時(shí)間是不好控制的。所以這種常規(guī)的延遲初始化方案有可能會(huì)導(dǎo)致頁面的卡頓，并且延遲加載的時(shí)機(jī)不好控制。

IdleHandler方式就是利用其特性，只有CPU空閑的時(shí)候才會(huì)執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，并且我們可以分批進(jìn)行任務(wù)初始化，可以有效緩解界面的卡頓。代碼如下： 

public class DelayInitDispatcher {  
    private Queue<Task> mDelayTasks = new LinkedList<>();  
    private MessageQueue.IdleHandler mIdleHandler = new MessageQueue.IdleHandler() {  
        @Override  
        public boolean queueIdle() {  
            if (mDelayTasks.size() > 0) {  
                Task task = mDelayTasks.poll();  
                new DispatchRunnable(task).run();  
            }  
            return !mDelayTasks.isEmpty();  
        }  
    };  
    public DelayInitDispatcher addTask(Task task) {  
        mDelayTasks.add(task);  
        return this;  
    }  
    public void start() {  
        Looper.myQueue().addIdleHandler(mIdleHandler);  
    }  
} 

我們在界面顯示的后進(jìn)行調(diào)用： 

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {  
        setTheme(R.style.AppTheme)  
        super.onCreate(savedInstanceState)      
        mTextView.viewTreeObserver.addOnDrawListener {  
            val delayInitDispatcher = DelayInitDispatcher()  
            delayInitDispatcher.addTask(DelayInitTaskA())  
                    .addTask(DelayInitTaskB())  
                    .start()  
        }  
    } 

這樣就可以利用系統(tǒng)空閑時(shí)間來延遲初始化任務(wù)了。

懶加載

懶加載就是有些Task只有在特定的頁面才會(huì)使用，這時(shí)候我們就沒必要將這些Task放在Application中初始化了，我們可以將其放在進(jìn)入頁面后在進(jìn)行初始化。

其他方案

提前加載SharedPreferences，當(dāng)我們項(xiàng)目的sp很大的時(shí)候初次加載很耗內(nèi)存和時(shí)間的，我們可以將其提前在初始化Multidex（如果使用的話）之前進(jìn)行初始化，充分利用此階段的CPU。

啟動(dòng)階段不啟動(dòng)子進(jìn)程，子進(jìn)程會(huì)共享CPU資源，導(dǎo)致主CPU資源緊張，另外一點(diǎn)就是在Application生命周期中也不要啟動(dòng)其他的組件如：service、contentProvider。

異步類加載方式，如何確定哪些類是需要提前異步加載呢？這里我們可以自定義classload，替換掉系統(tǒng)的classload，在我們的classload中打印日志，每個(gè)類在加載的時(shí)候都會(huì)觸發(fā)的log日志，然后在項(xiàng)目中運(yùn)行一遍，這樣就拿到了所有需要加載的類了，這些就是需要我們異步加載的類。

•  Class.forName()只加載類本身及其靜態(tài)變量的引用類
•  new實(shí)例可以額外加載類成員的引用類

總結(jié)

本文主要是講解了啟動(dòng)耗時(shí)的檢測，從整體流程的耗時(shí)到各個(gè)方法的耗時(shí)以及線程的耗時(shí)，也介紹了工具的選擇和使用，介紹了啟動(dòng)時(shí)間的優(yōu)化，異步加載、延遲加載、懶加載等等，從常規(guī)方法到更優(yōu)解，講解了很多方式方法，希望能給大家提供一些新的思路和解決問題的方式。也希望大家能在自己的項(xiàng)目中實(shí)戰(zhàn)總結(jié)。