最清晰的Android冷啟動(dòng)優(yōu)化解析

前言

事件發(fā)生在發(fā)包上線的前兩天，在某某云進(jìn)行移動(dòng)測(cè)試時(shí)，提示冷啟動(dòng)速度低于平均值的問題，之前自己也曾嘗試過優(yōu)化，但是發(fā)現(xiàn)效果并不是很明顯，作為一個(gè)有追求的開發(fā)者，趁著有點(diǎn)空閑時(shí)間，要好好研究一下冷啟動(dòng)優(yōu)化問題。

App的啟動(dòng)流程

我們可以了解一下官方文檔《App startup time》對(duì)App啟動(dòng)的描述。應(yīng)用啟動(dòng)分為冷啟動(dòng)、熱啟動(dòng)、溫啟動(dòng)。而冷啟動(dòng)是應(yīng)用程序從零開始，里面涉及到更復(fù)雜的知識(shí)。我們這次主要是對(duì)應(yīng)用的冷啟動(dòng)進(jìn)行分析和優(yōu)化。應(yīng)用在冷啟動(dòng)的時(shí)候，需要執(zhí)行下面三個(gè)任務(wù):

• 加載和啟動(dòng)應(yīng)用程序；

• App啟動(dòng)之后立即展示出一個(gè)空白的啟動(dòng)窗口；

• 創(chuàng)建App程序的進(jìn)程；

在這三個(gè)任務(wù)執(zhí)行后，系統(tǒng)創(chuàng)建了應(yīng)用進(jìn)程，那么應(yīng)用進(jìn)程會(huì)執(zhí)行下一步：

• 創(chuàng)建App對(duì)象；

• 啟動(dòng)Main Thread；

• 創(chuàng)建啟動(dòng)頁的Activity；

• 加載View；

• 布置屏幕；

• 進(jìn)行初始繪制；

當(dāng)應(yīng)用進(jìn)程完成初始繪制之后，系統(tǒng)進(jìn)程用啟動(dòng)頁的Activity來替換當(dāng)前顯示的背景窗口，這個(gè)時(shí)刻用戶就可以使用App了。下圖顯示為系統(tǒng)和應(yīng)用程序的工作流程。

從上圖和上述的步驟我們可以知道，應(yīng)用進(jìn)程的創(chuàng)建，那么它肯定會(huì)執(zhí)行我們的Application的生命周期，當(dāng)創(chuàng)建完成App的應(yīng)用進(jìn)程之后，主線程會(huì)初始化我們第一個(gè)頁面MainActivity與執(zhí)行MainActivity的生命周期。我特意加粗了重點(diǎn)，這就是我們可以下手優(yōu)化的部分。在分析如何優(yōu)化前，我們可以先了解一下，我們的應(yīng)用是不是需要對(duì)冷啟動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化。

PS：其實(shí)這些都是我們表面看到的東西，如果我們需要完整地去深究，我們要去具體分析Zygote Fork進(jìn)程、ActivityManagerService源碼等，我們就不在該篇中詳述，給大家推薦相關(guān)書籍，有羅升陽的《Android系統(tǒng)源代碼情景分析》，劉望舒的《Android進(jìn)階解密》。

啟動(dòng)時(shí)間檢測(cè)

那么啟動(dòng)時(shí)間多少才是合適呢？在官方文檔中描述到當(dāng)冷啟動(dòng)在5秒或者更長的時(shí)，Android vitals就會(huì)認(rèn)為你的應(yīng)用需要進(jìn)行冷啟動(dòng)相關(guān)的優(yōu)化。不過Android vitals是針對(duì)Google Play的一款應(yīng)用質(zhì)量檢測(cè)工具，那大家都明白，不過你可以像我一樣使用阿里云的移動(dòng)測(cè)試，阿里云提供的數(shù)據(jù)中，冷啟動(dòng)的行業(yè)指標(biāo)中位數(shù)是4875.67ms，大家可以酌情對(duì)比一下。好了，下面我們就聊一下如果檢測(cè)出我們應(yīng)用的冷啟動(dòng)時(shí)間。

Displayed Time

如上圖一顯示的Displayed Time，在Android 4.4（API級(jí)別19）及更高版本中，logcat包含一個(gè)名為Displayed的log信息，此值表示啟動(dòng)過程和完成在屏幕上繪制相應(yīng)活動(dòng)之間所經(jīng)過的時(shí)間量。

ADB命令

adb?shell?am?start?-W?[packageName]/[packageName.MainActivity]

在使用上一個(gè)方式Displayed Time的log打印臺(tái)，我們看到Displayed的log，后面跟著就是下面我們需要的[packageName]/[packageName.MainActivity]，我們可以直接復(fù)制使用，然后我 們?cè)贏S的Terminal中粘貼，接著打印的就是我們指定頁面的啟動(dòng)時(shí)間數(shù)據(jù)。

Status:?ok
Activity:?com.xx.xxx/com.xx.xxxx.welcome.view.WelcomeActivity
ThisTime:?242
TotalTime:?242
WaitTime:?288
Complete

• ThisTime:是指調(diào)用過程中最后一個(gè)Activity啟動(dòng)時(shí)間到這個(gè)Activity的 startActivityAndWait調(diào)用結(jié)束;

• TotalTime:是指調(diào)用過程中第一個(gè)Activity的啟動(dòng)時(shí)間到最后一個(gè)Activity的 startActivityAndWait結(jié)束。

• WaitTime:是startActivityAndWait這個(gè)方法的調(diào)用耗時(shí);

reportFullyDrawn

在某些特殊場(chǎng)景，我們可能不單單啟動(dòng)頁的繪制完成回調(diào)時(shí)間就足夠了，我們需要連啟動(dòng)頁的閃屏廣告接口數(shù)據(jù)成功回調(diào)之后才算一個(gè)完整的時(shí)間，這時(shí)我們可以使用reportFullyDrawn

public?class?WelcomeActivity?extends?MvpActivity<WelcomePresenter>?implements?WelcomeMvp.View?{?@Override
?protected?void?onCreate(@Nullable?Bundle?savedInstanceState)?{?super.onCreate(savedInstanceState);
?setContentView(R.layout.activity_welcome);?//?請(qǐng)求數(shù)據(jù)
?mvpPresenter.config();

?}?@Override
?public?void?finishRequest()?{?//?數(shù)據(jù)回調(diào)
?reportFullyDrawn();
?}
}

PS:這個(gè)方式minSdkVersion需要API19+，所以要對(duì)SDK版本進(jìn)行設(shè)置或判斷。

Traceview

Traceview是Android設(shè)備的一個(gè)非常好用的性能分析工具，它可以通過詳細(xì)的界面，讓我們跟蹤程序的性能，并且能清晰地查看到每一個(gè)函數(shù)的耗時(shí)和調(diào)用次數(shù)。

Systrace

Systrace非常直觀地展示每個(gè)線程上面的API的調(diào)用順序和耗時(shí)情況。

Traceview和Systrace都是DDMS面板的工具，但是現(xiàn)在AS3.0以上的版本不再建議使用了，所以這里就不詳述，如果有興趣的同學(xué)，可以看我上一篇文章《Android應(yīng)用優(yōu)化之流暢度實(shí)操》，里面有詳細(xì)地說明這兩個(gè)工具的用法。

hugo

github.com/JakeWharton…

我們可以利用JakeWharton的hugo，通過注解的方式獲取對(duì)應(yīng)的類或者函數(shù)所消耗的時(shí)間。我們可以利用它對(duì)啟動(dòng)頁Activity的生命周期來摳細(xì)節(jié)。

啟動(dòng)優(yōu)化實(shí)操

用戶體驗(yàn)優(yōu)化

在冷啟動(dòng)優(yōu)化的主要體驗(yàn)個(gè)人認(rèn)為就是消除啟動(dòng)時(shí)的白屏/黑屏，因?yàn)榘灼?黑屏對(duì)于用戶使用的第一印象就是慢、卡頓。我們可以設(shè)置啟動(dòng)頁的主題來達(dá)到目的。

<style?name="WelcomeTheme"?parent="Theme.AppCompat.Light.NoActionBar.FullScreen">
?<item?name="android:windowBackground">@drawable/shape_welcome</item>
?<item?name="android:windowDrawsSystemBarBackgrounds">false</item></style>

windowDrawsSystemBarBackgrounds是對(duì)部分有系統(tǒng)操作欄的設(shè)置。接著是這個(gè)窗口背景色的布局；

<layer-list?xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"?android:opacity="opaque">
?<item?android:drawable="@android:color/white"/>
?<item>
?<bitmap
?android:src="@drawable/welcome_bg"
?android:gravity="center"/>
?</item></layer-list>

啟動(dòng)頁的廣告展示完跳轉(zhuǎn)到首頁，然后我們?cè)O(shè)置回我們的通用樣式，可以在清單文件，也可以在代碼中設(shè)置；

<activity
?···?android:theme="@style/AppBaseFrameTheme"/>

通過對(duì)啟動(dòng)頁的主題設(shè)置后，就會(huì)將白屏/黑屏抹去，用戶點(diǎn)擊App的圖標(biāo)就展示啟動(dòng)圖，讓用戶先產(chǎn)生啟動(dòng)很快的“錯(cuò)覺”。同時(shí)這里可以通過動(dòng)畫，讓啟動(dòng)頁與首頁之間的過渡更加自然。

Application啟動(dòng)優(yōu)化

從上圖一的分析總結(jié)中，我對(duì)優(yōu)化點(diǎn)Application的生命周期進(jìn)行了加粗提示，接著我們回來對(duì)這部分進(jìn)行優(yōu)化實(shí)操。

Application#attachBaseContext()

Application啟動(dòng)會(huì)經(jīng)過attachBaseContext()-->onCreate()；這時(shí)大家從attachBaseContext的生命周期聯(lián)想到什么？沒錯(cuò)就是MultiDex分包機(jī)制。想必大家都會(huì)發(fā)現(xiàn)，自從我們方法數(shù)超出了65535處理了分包之后，啟動(dòng)白屏/黑屏的問題就出現(xiàn)了，分包機(jī)制是導(dǎo)致冷啟動(dòng)緩慢的重要原因，而現(xiàn)在部分應(yīng)用采用插件化的方式來避免MultiDex帶來的白屏問題，這雖然是一種方法，但是開發(fā)成本實(shí)在高，對(duì)于不少應(yīng)用來說是不必要的。我們來聊一下MultiDex優(yōu)化，首先MultiDex可分成運(yùn)行時(shí)和編譯時(shí)兩個(gè)部分：

• 編譯期：將App中的class以某種策略拆分在多個(gè)dex中，為了減少第一個(gè)dex也就主dex中包含的class數(shù)；

• 運(yùn)行期： App啟動(dòng)時(shí)，虛擬機(jī)只加載主dex中的class。app啟動(dòng)以后，使用Multidex.install，通過反射機(jī)制修改ClassLoader中的dexElements來加載其他dex；

從網(wǎng)上的多篇實(shí)踐分析中，他們主要采用的是異步方式。因?yàn)锳pp起始會(huì)先加載主dex包，那么我們可以自主去處理分包的工作，我們將啟動(dòng)頁和首頁需要的庫、組件等主要class分在主dex中，從而達(dá)到精分主dex包的大小，具體的操作寫法，大家可以參考網(wǎng)上MultiDex啟動(dòng)優(yōu)化文章，但是大家要注意在主dex的分包過程中，主dex經(jīng)過我們一系列的優(yōu)化操作減少了主dex的大小，因此也增大了NoClassDefFoundError的異常的可能，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致我們的應(yīng)用啟動(dòng)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，所以在優(yōu)化后我們一定做好測(cè)試工作。

Application#onCreate()

經(jīng)過attachBaseContext()后就到onCreate()生命周期，想必我們大部分的應(yīng)用，會(huì)在這里對(duì)我們使用到的第三方庫和組件進(jìn)行初始化工作。由于版本不斷迭代，第三方庫的初始化都是直接寫在onCreate()中，大量的初始化工作導(dǎo)致該生命周期過于沉重，我們應(yīng)該對(duì)這些第三方庫進(jìn)行分類。下面是我整理我司App啟動(dòng)的工作分類：

看著上圖，各種第三方工具初始化和業(yè)務(wù)邏輯初始化，影響啟動(dòng)時(shí)間。我們先對(duì)它們拆分成四部分。

• 必須在onCreate()且是主進(jìn)程中初始化

• 可以延遲，但是需要在Application中初始化

• 可以延遲到啟動(dòng)頁的生命周期回調(diào)中初始化

• 延遲到用的時(shí)候再初始化

大家可以根據(jù)自身項(xiàng)目先列出自己項(xiàng)目的每一個(gè)初始化，然后進(jìn)行分類。這里雖然我沒有貼具體的操作代碼，不是我認(rèn)為new一個(gè)線程或者創(chuàng)建一個(gè)IntentService太簡單了就不說了，而是這里需要注意的東西是整個(gè)冷啟動(dòng)優(yōu)化最多的，因?yàn)樽约阂苍谶@里踩過坑。 舉一個(gè)GrowingIO的例子，當(dāng)時(shí)項(xiàng)目用的是很舊版本的GIO，當(dāng)時(shí)對(duì)GIO的初始化是放在子線程操作的，忽然發(fā)包前，運(yùn)營部門提出升級(jí)GIO的SDK版本需求，升完之后編譯運(yùn)行覺得沒什么事情就直接打包了，到線上之后運(yùn)營反饋新版本沒了圈選數(shù)據(jù)，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)新版本的GIO是不能在子線程初始化的。從這個(gè)教訓(xùn)中，我認(rèn)為既然同學(xué)你都對(duì)冷啟動(dòng)優(yōu)化感興趣，所以一定不會(huì)差那幾句復(fù)制粘貼的代碼，這些都是要具體情況具體分析。我來總結(jié)一下重點(diǎn)

• 啟動(dòng)慢，不是無腦開線程，然后塞代碼就完事，需要對(duì)癥下藥；

• 開線程也是一門學(xué)問，Thread、ThreadPoolExecutor、AsyncTask、IntentService，究竟選取哪個(gè)；

• 假設(shè)你new好了Thread，但是有沒考慮好內(nèi)存泄漏問題，不要一邊補(bǔ)坑一邊挖坑；

• 注意有些第三方SDK需要在主線程初始化的；

• 如果是應(yīng)用是多進(jìn)程的，注意有些第三方SDK，需要你在跟同包名進(jìn)程下進(jìn)行初始化；

• 其實(shí)有好多項(xiàng)目，經(jīng)過多年的版本迭代都是沒有整理過代碼的，那些舊代碼、無用代碼都是需要?dú)w類整理的；

啟動(dòng)頁Activity的優(yōu)化

1. 布局優(yōu)化 我們的啟動(dòng)頁Activity包含有啟動(dòng)圖控件、閃屏廣告圖控件、閃屏廣告視頻控件、首次安裝介紹圖控件。對(duì)于布局優(yōu)化而言，除了啟動(dòng)圖控件外，其他都不是App啟動(dòng)時(shí)都要初始化的控件，這時(shí)我們可以使用ViewStub。針對(duì)指定的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，初始化指定的控件。

2. 避免I/O操作 我們知道I/O操作不是實(shí)時(shí)的，例如數(shù)據(jù)庫的讀寫、SharedPreferences#apply()。我們要注意這些操作有沒阻塞主線程地執(zhí)行，同時(shí)我們可以利用StrictMode嚴(yán)格模式,利用它可以檢測(cè)我們?cè)趩?dòng)的時(shí)候有沒正確進(jìn)行磁盤讀寫操作。

3. 注意圖片bitmap的加載速度和編碼格式 我們可以知道，啟動(dòng)頁大部分的情況下都是圖片的顯示，那么我們?cè)趫D片這方面怎么摳細(xì)節(jié)呢，那就是對(duì)各種第三方圖片加載庫的選用了Glide、Picasso、Fresco等，還有是PREFER_ARGB_8888、PREFER_RGB_565的選取問題，大家可以針對(duì)屬于自己項(xiàng)目情況進(jìn)行選取。

4. 對(duì)矢量圖VectorDrawable對(duì)象的使用 矢量圖的核心是省時(shí)間、省空間。而對(duì)于某些用戶，它的啟動(dòng)圖可能不是一張圖片，它十分簡約，就一個(gè)logo，這個(gè)時(shí)候我們可以考慮一下矢量圖的用法。

5. 注意Activity中的啟動(dòng)生命周期的回調(diào) 我們?cè)贏pplication#onCreate()優(yōu)化，將某些不是很必要的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，搬到了歡迎頁中，但是我們也不能直接將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求操作直接拷貝到啟動(dòng)頁的onCreate()中，我們可以巧妙地利用Activity生命周期中的Activity#onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) ,這個(gè)是所有控件初始化完的真正回調(diào)，我們可以將網(wǎng)絡(luò)操作放在這里，當(dāng)然我們還可以使用Service。

冷啟動(dòng)優(yōu)化總結(jié)

對(duì)于冷啟動(dòng)優(yōu)化，需要我們一步步去分析，不像布局優(yōu)化那般照搬套路，所以在官方文檔中也多次出現(xiàn)bottleneck瓶頸這個(gè)詞匯，說明了我們的冷啟動(dòng)優(yōu)化之路不會(huì)一馬平川，大家要善用Android Studio‘s CPU profiler（有機(jī)會(huì)我們?cè)敿?xì)分析一下該功能的使用）,因?yàn)榫W(wǎng)上很多的總結(jié)是通過Traceview和Systrace，但是這兩者在AS3.0版本的升級(jí)已經(jīng)舍棄，側(cè)面反映到我們要勤看官方文檔，用自己的第一角度去思考Android的變化，而不是通過別人的翻譯分析。最后大家互相勉勵(lì)一下，在現(xiàn)在的Android市場(chǎng)競爭愈發(fā)激烈，如何在競品對(duì)比中勝出，還需要我們一步步地把一個(gè)個(gè)的細(xì)節(jié)做好做完美。