Android 性能测试 - 启动耗时

1、前言

随着项目版本的迭代，App的性能问题会逐渐暴露出来，而好的用户体验与性能表现紧密相关，性能问题从应用的启动优化开始，下面会根据实际app性能测试案例，进行app性能评测之启动时间的分析和总结。

2、App启动方式了解

通常来说, 一个App启动也会分如下三中不同的状态:

冷启动
当启动应用时，后台没有该应用的进程，这时系统会重新创建一个新的进程分配给该应用，这个启动方式就是冷启动，也就是先实例化Application
冷启动的流程即为App启动流程的全过程, 需要创建App进程, 加载相关资源, 启动Main Thread, 初始化首屏Activity等.

在这个过程中, 屏幕会显示一个空白的窗口(颜色基于主题), 直至首屏Activity完全启动.

冷启动流程

热启动
当启动应用时，后台已有该应用的进程，这时会从已有的进程来启动Activity（不需要重新创建Application）

类同与冷启动, 在这个过程中, 屏幕会显示一个空白的窗口(颜色基于主题), 直至activity渲染完毕.

温启动
介于冷启动和热启动之间, 一般来说在以下两种情况下发生:

用户back退出了App, 然后又启动. App进程可能还在运行, 但是activity需要重建.

用户退出App后, 系统可能由于内存原因将App杀死, 进程和activity都需要重启, 但是可以在onCreate中将被动杀死锁保存的状态(saved instance state)恢复.

通过三种启动状态的相关描述, 可以看出我们要做的启动优化其实就是针对冷启动. 热启动和温启动都相对较快.

3、性能评测结果案例分析（xxx银行类 APP启动时间评测结果分析）

3.1.1 启动时间测试结果

统计的时间为APP的冷启动时间，4G网络情况下，平均冷启动时间为14.1S，平均热启动时间为6.7S,无网络时平均启动时间为5.2S。由于APP的启动时间耗时远远超过行业标准水平3S，当app启动时，任何一个地方有耗时操作都会拖慢我们应用的启动速度，所以针对APP启动时间做了具体分析

3.1.2评测结果分析

首先来看App从点击桌面图标到我们看到App的主界面整个过程中经过了哪些步骤：
启动虚拟机—>启动AMS —>通过Zygote创建ApplicationProcess进程–>Application的构造器方法——>attachBaseContext()——>onCreate()——>Activity的构造方法——>onCreate()——>配置主题中背景等属性——>onStart()——>onResume()——>测量布局绘制显示在界面上。

1）初始化Application

【初始化Application】应用程序初始化总共耗费了3.26S，耗时已超过行业APP启动标准基线时间3S。具体看下耗时详情分析：
（1）应用Application.attach的时间较长。应用存在多个dex文件，请控制应用方法数量。
（2）onCreate方法耗时长，主要体现BaseApplication创建上。

长耗时方法排名如下:
1.com.pingan.fstandard.framework.base.BaseApplication.onCreate(BaseApplication.java)
com.pingan.fstandard.common.c.a(InitManager.java)

com.pafinancialtech.pafs.kitchendaddy.f.b(PAFFToast.java:83
4.com.pingan.fstandard.HomeApplication.d(HomeApplication.java:51

综上分析，BaseApplication创建上耗费较长时间，需要开发进行更详细的分析优化。另外，初始化Application时，也包含了任意门相关等非核心功能的程序，建议启动时不创建该类程序。

2）初始化Activity

【初始化Activity】耗时也过长，耗时约1s左右
主要耗时的地方是在闪屏界面创建oncreate时com.pingan.fstandard.activity.SplashActivity.onCreate，建议开发优化

3）加载请求及响应

首先来一张流程图了解一下我们APP首页加载的一个流程

页面加载流程

冷启动资源加载

【网络请求及响应】总体来看，首页加载耗时占比最多，需要6s左右，对应的网络消耗时间占比45%左右。

根据抓包及代码段分析显示APP启动到首页加载完成是一个预加载和异步加载的过程。
(1) 项目中大部分第三方组件都抢占先机，在Application主线程初始化。这样的初始化方式肯定是过重的，建议考虑异步初始化三方组件，不阻塞主线程；延迟部分三方组件（比如埋点统计、任意门、ImageLoader的初始化）。
(2) 启动到首页加载完成网络请求密集，请求内容丰富,部分资源重复请求。
请求了相关配置信息、启动页广告、个推、磁贴配置信息、商城理财产品列表，运营广告Banner、F后端接口，广告BANNER位、插件信息、任意门、百度地图SDK（talkingdata、灰度升级）等林林总总加起来就有40+个网络请求，加载的数据+广告页一共有1.7M左右，这说明了我们的APP首页设计的内容比较丰富，部分资源重复请求，部分内容需要调外部接口，所以耗时比较长，这是产品设计问题、信息未做缓存处理和部分外部关联方接口响应慢的原因导致，建议优化。
(3)非核心功能资源过早请求加载
另外其中类似百度地图SDK、任意门、微信sdk相关插件只有在生活页\分享时使用到的非主要业务功能启动时也加载出来了，建议开发同学和产品同学调整APP启动时网络请求的加载策略，非核心/主要/高PV的功能相关的API,SDK、插件等没有必要在启动时做加载缓存，这是非常耗时且得不偿失的。

3.1.3启动时间优化建议

（1）应用Application.attach的时间较长。应用存在多个dex文件，请控制应用方法数量。
（2）onCreate方法耗时长，主要体现BaseApplication创建上，需要开发进行更详细的分析优化，建议考虑异步初始化三方组件，不阻塞主线程；延迟或者和产品一起梳理需要的去除的部分三方组件（比如统计、任意门、ImageLoader的初始化）。
（3）com.pingan.fstandard.activity.MainActivity存在过度绘制导致卡顿，首页UI布局层次过多，建议开发进一步分析优化
（4）建议产品调整优化app启动时网络请求的加载策略，非核心/主要/高PV的功能相关的API,SDK、插件等没有必要在启动时做加载缓存
（5）部分资源重复请求，建议信息缓存，常用信息只在第一次获取，之后从缓存中取

（6）建议开发梳理无用但被执行的老代码，去掉无用但被执行的老代码
综上，建议开发童鞋尽快投入做APP启动时性能改善和优化，以提升行业相比竞品的竞争力。

4、App端启动耗时排查方法及思路

4.1 排查方法：使用Traceview分析

TraceView 是 Android SDK 中内置的1个工具，它可以加载 trace 文件，用图形的情势展现代码的履行时间、次数及调用栈，便于我们分析。

（1）使用Android Studio工具DDMS

生成Traceview 进行分析查看具体Trace期间各方法调用关系，调用次数以及耗时比例

ddms

（2）使用代码生成 trace 文件

  Debug.startMethodTracing("shixintrace");   
 //开始 trace，保存文件到 "/sdcard/shixintrace.trace"
    // ...
    Debug.stopMethodTracing();    //结束

代码很简单，当你调用开始代码的时候，系统会生产 trace 文件，并且产生追踪数据，当你调用结束代码时，会将追踪数据写入到 trace 文件中。
下1步使用 adb 命令将 trace 文件导出到电脑：

adb pull /sdcard/shixintrace.trace /tmp

使用代码生成 trace 方式的好处是容易控制追踪的开始和结束，缺点就是步骤略微多了一点。

（3）直接使用android studio生成trace文件

Android Studio 内置的 Android Monitor 可以很方便的生成 trace 文件到电脑。
注意：此方法仅仅适用于下拉代码到本地生成DEBUG测试包到手机进行调试

monitor1

monitor2

分析指标：

不应在Application以及Activity的生命周期回调中做任何费时操作，具体指标大概是你在onCreate，onResume，onStart等回调中所花费的总时间最好不要超过400ms，否则用户在桌面点击你的应用图标后，将感觉到明显的卡顿。

4.2 开启严苛模式（StrictMode）

检查是否有主线程做了耗时操作：开启严苛模式（StrictMode）

（1）StrictMode可以用于捕捉发生在应用程序主线程中耗时的磁盘、网络访问或函数调用，使主线程处理UI和动画在磁盘读写和网络操作时变得更平滑，避免主线程被阻塞，导致ANR窗口的发生。

下面是启用StrictMode的实例，可以在Application的OnCreate中添加，这样就能在程序启动的最初一刻进行监控了。

private void setStrictMode() {
        if (Integer.valueOf(Build.VERSION.SDK) > 3) {
            Log.d(LOG_TAG, "Enabling StrictMode policy over Sample application");
            StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder()
                    .detectAll()    // 这里可以替换为.detectDiskReads().detectDiskWrites().detectNetwork()。
                                    // detectAll() 包括了磁盘读写和网络I/O
                    .penaltyLog()   //打印logcat，当然也可以定位到dropbox，通过文件保存相应的log
                    .penaltyDeath()
                    .build());
            StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode.VmPolicy.Builder()
                    .detectAll()
                    .penaltyLog()
                    .build());
        }
    }

（2）除了通过日志查看之外，我们也可以在开发者选项中开启严格模式，开启之后，如果主线程中有执行时间长的操作，屏幕则会闪烁，这是一个更加直接的方法。

4.3、通过抓包工具分析

可以通过抓包工具Charels、Fiddler等查看网络请求加载了哪些资源，加载资源的顺序、哪些资源重复加载、信息是否缓存

4.4、查看Logcat

通过adb输出log信息，过滤日志查看APP启动时每个方法的大致耗时。

4.5、启动时间排查思路

对于App来说, 我们可以控制的启动时间线的点无外乎:

Application的onCreate
首屏Activity的渲染

而我们现在的App动不动集成了很多第三方服务, 启动时需要检查广告, 注册状态等等一系列接口都是在Application的onCreate或是首屏的onCreate中做的.

5、启动时间耗时常见原因及优化建议

5.1、常见主要问题（持续补充ing）

部分数据库及IO的操作发生在首屏Activity主线程；
Application中创建了线程池；
启动时做密集沉重的初始化（Heavy app initialization）；
Multidex的使用，也是拖慢启动速度的元凶；
UI存在过度绘制；
首屏Activity网络请求密集；
非核心功能资源过早请求加载
工作线程使用未设置优先级；
信息未缓存，重复获取同样信息；
流程问题：例如闪屏图每次下载，当次使用；
执行无用老代码；
执行开发阶段使用的代码；
执行重复逻辑；
调用三方SDK里或者Demo里的多余代码；

5.2、建议：

去掉无用但被执行的老代码；
去掉开发阶段使用但线上被执行的代码；
去掉重复逻辑执行代码；
UI渲染优化，去除重复绘制，减少UI重复绘制时间
去掉调用三方SDK里或者Demo里的多余代码；
信息缓存，常用信息只在第一次获取，之后从缓存中取；
项目是多进程架构，只在主进程执行Application的onCreate()；
根据优先级的划分，一些初始化工作能否将任务优先级划分成3个等级,任务优先级为2，3的，通过懒加载的方式在首页渲染完成后进行加载
避免I/O操作、反序列化、网络操作、布局嵌套等。