Performance Debugging of Android* Applications [Android* 应用性能调试]

概述

创造愉快用户体验的关键是开发响应快捷的应用。借助Android* 软件开发套件(SDK)提供的组件,性能问题调试任务因为简单易用的性能分析工具而变得更简单了。在这篇文章中,我们将认识一些不同的工具,它们可排除故 障和调试性能问题或小幅度提升已完成应用的性能。我们不会说得太细,只会概括介绍如何针对您的应用使用这些工具。

我们将在Eclipse 中展示这些工具;您可以根据“ADT Plugin for Eclipse* (面向 Eclipse 的 ADT 插件)”一文中的说明来安装ADT插件。
 

DDMS

DDMS是一款Google* 提供的应用,可作为独立的工具运行,也可通过ADT Eclipse* 插件集成到Eclipse* 中。它提供了强大的特性集合,能帮助您快速了解应用的运行状况。
 

线程更新

DDMS中的线程监控和评测浏览对于管理大量线程的应用很有用。要启用,点击 Update Threads(更新线程)图标即可开始。



图 1

这使下面的窗口会显示面向选中VM进程的所有线程的名称和其他细节。



图 2

utime 和stime代表了线程在瞬间运行用户代码(utime)和系统代码(STIME)所花的总时间。一瞬间的时间是由系统定义的,但通常为10毫秒。星号表 示守护线程;native状态表示线程正执行原生代码。仔细观察上述样本数据,很明显,除了应用主线程花了大量时间外,运行GC也花了挺多的时间。仔细观 察应用如何处理对象创建可能有助于提高性能。
 

堆工具

堆查看

点击Update Heap(更新堆)按钮,获得有关选定虚拟机中堆分配的信息。



图 3



图 4

点击"Cause GC"开始.堆的详细信息被显示出来,并附有针对特定分配类型的分配大小图示。如果您有分配泄漏,这可能是一个很好的检查点,通过观看Heap Size(堆大小)的总体趋势,确保在应用运行期间它不会一直变大。

Allocation Tracker(分配跟踪器)

Allocation Tracker(分配跟踪器)视图中显示了有关分配的更深层细节。点击“Start Tracking(开始跟踪)”,在应用中执行某个操作,然后点击“Get Allocations(获得分配)”。



图 5

所示列表按分配排序,首先显示最新的分配。选中它可看到一个关于分配如何创建的堆栈轨迹(stack trace)。

仔细查看分配细节,下面的代码看起来有改进的空间:

dataStr += String.format(" Std. Dev.: %.3f, %.3f, %.3f\n", devX, devY, devZ);

上例可简单重构为下面的代码,节省构造临时char[]的开销。.

dataStrBuilder.append(String.format(" Std. Dev.: %.3f, %.3f, %.3f\n", devX, devY, devZ));
 

Method Profiling(方法分析)

Method Profiling(方法分析)是DDMS的一款工具,对于快速概览应用中时间的消耗分布非常有用,也可用于时间关键型函数的详细查看。



图 6

在 应用运行并执行某个有趣的任务时,如果您想获得更多有关该任务的性能数据,点击“Start Method Profiling(开始方法分析)”。分析器只收集少量数据(没见过超过2或3秒),所以,几分钟后再次单击该图标以停止收集。从DDMS中激活方法分 析器可使工具自动使用内部存储来存储分析结果,当捕捉完成后,将它们发送回主机,作进一步分析。

IDE将自动启动Traceview窗口,帮助您在IDE(图7)中分析结果。



图 7

解析结果是最有趣的部分。单击底部窗格中的方法调用可创建一个层级结构,为您显示目前的方法--先是调用该方法的母方法,然后是从选定方法中调用的子方法。

在 本例被测应用中,我选中了onSensorChanged方法。当您注册接收来自传感器类型的通知时,这种方法便是通过SensorManager API调用的方法。这里的调用方法是handleMessage,它来自操作系统,所以由此开始我的实现方法是一个不错的选择。子方法根据 “总计”所花的时间百分比排序。这里的“总计”表示在该方法及该方法调用的所有子方法内所花费的时间。因此,对于onSensorChanged调用,超 过70%的时间花在了calcStandardDeviation和averageSamples上。我期望该调用多花一些时间来计算标准偏差,而不是仅 仅将样本平均。所以利用这则新信息,我能更加深入地查看我的实施并发现代码优化点。

想详细了解Traceview,请参考“利用Traceview与dmtracedump进行分析(Profiling with Traceview and dmtracedump)”。
 

分析API

为获得有着更高精度的的方法分析细节,调用可在代码中进行以启动和停止分析。您需要在设备中加载一个SD卡来使用此方法。在下面的例子中,我们添加hook(钩子)以更好地了解传感器处理代码:
 

	private static boolean doOnce = true;
	
	@Override
	public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
		
		if ( doOnce ) {
			android.os.Debug.startMethodTracing();
		}
		
		Code under test…

		if ( doOnce ){
			android.os.Debug.stopMethodTracing();
			doOnce = false;
		}
	}

跟踪文件默认为:/ mnt / sdcard/dmtrace.trace,可通过下面的命令从设备中提取出来:

adb pull /mnt/sdcard/dmtrace.trace.

运行独立的Traceview工具:“traceview C:\dmtrace.trace”,会打开一个用户界面,类似于嵌入到Eclipse中的用户界面。
 

布局用户界面工具

layoutopt(布局选择)

每当要调用某应用结束时,我就希望在活动的用户界面布局中获得简单的性能增益。 layoutopt这一工具会分析您的布局文件,并指出潜在的性能问题。在这篇博客和参考文件会谈到该问题,让我们快速浏览该如何使用这一工具吧。命令行用法如下:

layoutopt.bat C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res

注:我把Android* SDK工具目录放在我的路径中。它看起来也像一款工具,只在您详细说明要分析目录的完整路径时才可用。

输出示例:
 

C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res\drawable\btn_notification_ic_example.xml
C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res\drawable\picture_frame.xml
C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res\layout\action_bar_custom.xml
23:23 This TextView layout or its LinearLayout parent is useless
C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res\layout\content_applicationinfo_main.xml
16:19 This LinearLayout layout or its LinearLayout parent is useless
C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res\layout\content_benchmark_main.xml
C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res\layout\content_main.xml
C:\Projects\workspace\DeviceInformation\res\layout\content_sensorinfo_main.xml
17:20 This LinearLayout layout or its LinearLayout parent is useless

X:Y是与问题对应的XML标记的开始行和结束行。上面指出的多余布局增加了活动的整体加载时间,可用于方便地提升您的活动加载速度。
 

Hierarchy Viewer(层级查看器)

性能问题调试中另一款有用工具就是Hierarchy Viewer (层级查看器)工具。此应用只能连接到Android* 操作系统的开发人员版本中,所以在不用开发设备情况下,使用它的最简单的方法就是利用模拟器。通过命令行运行该工具:
 

hierarchyviewer

结论

希望我已为您的应用性能提升需要提供了一些新的工具与知识。除了使用这些工具来发现您在哪些方面可以获得增益外,很多性能改进可在代码级别实现。您可以在“Designing for Performance”(性能设计)一文中更多了解有关常见性能编码技术。

以下文章提供了更深入介绍和其他技巧:

Designing for Responsiveness(响应性设计)

Windows* Background & UI Speed(Windows背景和用户界面加速)

1http://help.eclipse.org/galileo/index.jsp?topic=/org.eclipse.platform.doc.isv/guide/int_eclipse.htm



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