Android冷启动优化 一顿操作猛如虎
本文作者
作者：huisonma
链接：
https://juejin.im/post/5d1bb7c6f265da1ba84aab1c
本文由作者授权发布。
前段时间做冷启动优化，刚好也很久没写博文了，觉得还是很有必要记录下。
public class MainActivity extends Activity {
private static final Handler sHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
sHandler.postDelay(new Runnable() {
public void run() {
// 页面启动所需耗时初始化
doSomething();
}
}, 200);
}
}
大部分开发者在遇到页面冷启动耗时初始化时，会首先考虑通过Handler.postDelay()方法延迟执行。但延迟多久合适？100ms？500ms？还是1s？
延迟过晚，可能会有体验问题；延迟过早，对冷启动没效果。延迟的时间（比如200ms）在三星手机上测试时没问题，换了在华为手机试了就有问题了，然后就围绕着机型的适配不断调整延迟的时间，试图寻找最合适的值，结果发现根本就是不可能的。
先来看一张图
上图是Google提供的冷启动流程图，可以看到冷启动的起始点时Application.onCreate()方法，结束点在ActivityRecord.reportLanuchTimeLocked()方法。
我们可以通过以下两种方式查看冷启动的耗时
1.查看Logcat
在 Android Studio Logcat 过滤关键字 “Displayed”，可以查看到如下日志：
2019-07-03 01:49:46.748 1678-1718/? I/ActivityManager: Displayed com.tencent.qqmusic/.activity.AppStarterActivity: +12s449ms
后面的12s449ms就是冷启动耗时
2.adb dump
通过终端执行“adb shell am start -W -S <包名/完整类名> ”
“ThisTime：1370”即为本次冷启动耗时（单位ms）
上面知道，冷启动计时起始点是Application.onCreate()，结束点是ActivityRecord.reportLanuchTimeLocked()，但这不是我们可以写业务写逻辑的地方啊，大部分应用业务都以Activity为载体，那么结束回调在哪？
1.IdleHandler
从冷启动流程图看，结束时间是在UI渲染完计算的，所以很明显，Activity生命周期中的onCreate()、onResume()、onStart()都不能作为冷启动的结束回调。
常规操作中用Handler.postDelay()问题在于Delay的时间不固定，但我们知道消息处理机制中，MessageQueue有个ArrayList<IdleHandler>
public final class MessageQueue {
Message mMessages;
priavte final ArrayList<IdleHandler> mIdelHandlers = new ArrayList<IdelHandler>();
Message next() {
...
int pendingIdelHandlerCount = -1; // -1 only during first iteration
for(;;) {
...
// If first time idle, then get the number of idlers to run.
// Idle handles only run if the queue is empty or if the first message
// in the queue (possibly a barrier) is due to be handled in the future.
if (pendingIdleHandlerCount < 0 && (mMessages == null || now < mMessages.when)) {
pendingIdleHandlerCount = mIdleHandlers.size();
}
if (pendingIdleHandlerCount <= 0) {
// No idle handlers to run. Loop and wait some more.
mBlocked = true;
continue;
}
// Run the idle handlers.
// We only ever reach this code block during the first iteration.
for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
mPendingIdleHandlers[i] = null;
// release the reference to the handler
boolean keep = false;
try {
keep = idler.queueIdle();
} catch (Throwable t) {
Log.wtf(TAG, "IdleHandler threw exception", t);
}
}
...
}
}
}
可以在列表中添加Idle任务，Idle任务列表只有MessageQueue队列为空时才会执行，也就是所在线程任务已经执行完时，线程处于空闲状态时才会执行Idle列表中的任务。
冷启动过程中，在Activity.onCreate()中将耗时初始化任务放置到Idle中
public class MainActivity extends Activity {
private static final Handler sHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
Looper.myQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {
public boolean queueIdle() {
// 页面启动所需耗时初始化
doSomething();
return false;
}});
}
}
正常情况下，初始化任务是在UI线程所有任务执行完才开始执行，且该方案也不用考虑机型问题。但有个问题，如果UI线程的任务一直不执行完呢？会有这情况？
举个🌰，Activity首页顶部有个滚动的Banner，banner的滚动是通过不断增加延迟Runnable实现。那么，初始化任务就可能一直没法执行。
另外，如果初始化的任务会关系到UI的刷新，这时，在Activity显示后再去执行，在体验上也可能会有所折损。
回顾冷启动流程图，冷启动结束时，刚好是UI渲染完，如果我们能确保在UI渲染完再去执行任务，这样，既能提升冷启动数据，又能解决UI上的问题。
因此，解铃还须系铃人，要想找到最合适的结束回调，还是得看源码。
2.onWindowFocusChanged()
首先，我们找到了第一种方案:
public class BaseActivity extends Activity {
private static final Handler sHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());
private boolean onCreateFlag;
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
onCreateFlag = true;
setContentView(R.layout.activity_main);
}
public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) {
super.onWindowFocusChanged(hasFocus);
if (onCreateFlag && hasFocus) {
onCreateFlag = false;
sHandler.post(new Runnable() {
public void run() {
onFullyDrawn();
}
})
}
}
protected void onFullyDrawn() {
// TODO your logic
}
}
关于onWindowFocusChanged()的系统调用流程感兴趣的可以看看我的上一篇文章《Activity.onWindowFocusChanged()调用流程》 https://juejin.im/post/5be1c28ef265da615704f53c
至于为什么要在onWindowFocusChanged()再通过Handler.post()延后一个任务，一开始我是通过打点，发现没post()时，onWindowFocusChanged()打点在Log“Displayed”之前，增加post()便在Log“Displayed”之后，梳理了下调用流程，大概是渲染调用requestLayout()也是增加任务监听，只有SurfaceFlinger渲染信号回来时才会触发渲染，因此延后一个任务，刚好在其之后
3.View.post(Runnable runnable)
第二种方案，我们通过View.post(Runnable runnable)方法实现：
public class BaseActivity extends Activity {
private static final Handler sHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
}
// 方案只有在onResume()或之前调用有效
protected void postAfterFullDrawn(final Runnable runnable) {
if (runnable == null) {
return;
}
getWindow().getDecorView().post(new Runnable() {
public void run() {
sHandler.post(runnable);
}
});
}
}
需要注意的是，该方案只有在onResume()或之前调用有效。为什么？
先看View.post()源码实现：
public boolean post(Runnable action) {
final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
// 这里要注意啦！attachInfo 不为空，实际是通过Handler.post()延迟一个任务
if (attachInfo != null) {
return attachInfo.mHandler.post(action);
}
// Postpone the runnable until we know on which thread it needs to run.
// Assume that the runnable will be successfully placed after attach.
getRunQueue().post(action);
return true;
}
private HandlerActionQueue mRunQueue;
private HandlerActionQueue getRunQueue() {
if (mRunQueue == null) {
mRunQueue = new HandlerActionQueue();
}
return mRunQueue;
}
通过View.post()调用了HandlerActionQueue.post()
public class HandlerActionQueue {
private HandlerAction[] mActions;
private int mCount;
public void post(Runnable action) {
postDelayed(action, 0);
}
/**
* 该方法仅仅是将传入的任务Runnable存放到数组中
**/
public void postDelayed(Runnable action, long delayMillis) {
final HandlerAction handlerAction = new HandlerAction(action, delayMillis);
synchronized (this) {
if (mActions == null) {
mActions = new HandlerAction[4];
}
mActions = GrowingArrayUtils.append(mActions, mCount, handlerAction);
mCount++;
}
}
}
到此，我们调用View.post(Runnable runnable)仅仅是把任务Runnable以HandlerAction姿势存放在HandlerActionQueue的HandlerAction[]数组中。
那这个数组什么时候会被访问调用？
既然是冷启动，那还是得看冷启动系统的回调，直接看ActivityThread.handleResumeActivity()
final void handleResumeActivity(IBinder token,
boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
...
r = performResumeActivity(token, clearHide, reason); ...
if (r != null) {
if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
r.window = r.activity.getWindow();
View decor = r.window.getDecorView();
decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
ViewManager wm = a.getWindowManager();
WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
a.mDecor = decor;
l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
l.softInputMode |= forwardBit;
if (r.mPreserveWindow) {
a.mWindowAdded = true;
r.mPreserveWindow = false;
ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl();
if (impl != null) {
impl.notifyChildRebuilt();
}
}
if (a.mVisibleFromClient) {
if (!a.mWindowAdded) {
a.mWindowAdded = true;
// 上面一大串操作基本可以不看，因为到这我们基本都知道下一步是渲染，也就是ViewRootImpl上场了
wm.addView(decor, l);
} else {
a.onWindowAttributesChanged(l);
}
}
}
}
}到渲染了，直接进ViewRootImpl.performTraversals()：
public final class ViewRootImpl implements ViewParent,
View.AttachInfo.Callbacks, ThreadedRenderer.DrawCallbacks {
boolean mFirst;
public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
...
mFirst = true; // true for the first time the view is added
...
}
private void performTraversals() {
final View host = mView;
...
if (mFirst) {
...
host.dispatchAttachedToWindow(mAttachInfo, 0);
...
}
...
performMeasure();
performLayout();
preformDraw();
...
mFirst = false;
}
}
再进到View.dispatchAttachedToWindow()去瞧瞧
void dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility) {
// 倒车请注意！倒车请注意！这里mAttachInfo != null啦！
mAttachInfo = info;
...
// Transfer all pending runnables.
// 系统也提示了，到这里执行pending的任务runnbales
if (mRunQueue != null) {
mRunQueue.executeActions(info.mHandler);
mRunQueue = null;
}
...
}
// 开始访问前面存放的任务，看看executeActions()怎么工作
public class HandlerActionQueue {
private HandlerAction[] mActions;
/**
* 我裤子都脱了，你给我看这些？实际也是调用Handler.post()执行任务
**/
public void executeActions(Handler handler) {
synchronized (this) {
final HandlerAction[] actions = mActions;
for (int i = 0, count = mCount; i < count; i++) {
final HandlerAction handlerAction = actions[i];
handler.postDelayed(handlerAction.action, handlerAction.delay);
}
mActions = null;
mCount = 0;
}
}
}
也就是说，View内部维护了一个HandlerActionQueue，我们可以在DecorView attachToWindow前，通过View.post()将任务Runnables存放到HandlerActionQueue中。
当DecorView attachToWindow时会先遍历先前存放在HandlerActionQueue的任务数组，通过handler挨个执行。
1.在View.dispatchAttachedToWindow()时mAttachInfo就被赋值了，因此，之后通过View.post()实际就是直接调用Handler.post()执行任务。再往前看，performResumeActivity()在渲染之前先执行，也就说明了为什么只有在onResume()或之前调用有效
2.在View.post()的Runnable run()方法回调中在延迟一个任务，从performTraverals()调用顺序看刚好是在渲染完后下一个任务执行
先来看两张效果图
第一张点击完桌面Icon后并没有马上拉起应用，而是停顿了下，给人感觉是手机卡顿了；
第二张点击完桌面Icon后立即出现白屏，然后隔了一段时间后才出现背景图，体验上很明显觉得是应用卡了。
那是什么导致它们的差异？答案就是把闪屏Activity主题设置成全屏无标题栏透明样式
<activity
android:name="com.huison.test.MainActivity"
...
android:theme="@style/TranslucentTheme" />
<style name="TranslucentTheme" parent="android:Theme.Translucent.NoTitleBar.Fullscreen" />这样可以解决冷启动白屏或黑屏问题，体验上会更好。
关于冷启动优化，总结为12个字“减法为主，异步为辅，延迟为补”
减法为主
尽量做减法，能不做的尽量不做！
Application.onCreate()一定要轻！一定要轻！一定要轻！项目中多多少少会涉及到第三方SDK的接入，但不要全部在Application.onCreate()中初始化，尽量懒加载。
Debug包可以加日志打印和部分统计，但Release能不加的就不加。
异步为辅
耗时任务尽量异步！见过好多RD都不怎么喜欢做回调，获取某个状态值时，即使调用的函数很耗时，也是直接调用，异步回调重新刷新转态值也能满足业务需求。
当然也不是所有的场景都采用异步回调，因为异步就涉及线程切换，在某些场景下可能会出现闪动，UI体验极差，所以说要尽量！
延迟为补
其实前面找结束点都是为延迟铺路的，但延迟方案并不是最佳的，当我们把冷启动的任务都延迟到结束时执行，冷启动是解决了，但有可能出现结束时任务过多、负载过大而引发其他问，比如ANR、交互卡顿。
以前做服务端时，前端（当时几百万DAU）有一个哥们直接写死早上9点请求某个接口，导致接口直接报警了，如果他把9点改为10点，结果肯定一样，后面改成了区段性随机请求，这样就把峰值磨平了。同样，冷启动过程如果把任务都延迟到结束点，那结束点也有可能负载过大出问题。
削峰填谷，离散化任务，合理地利用计算机资源才是解决根本问题！
其他
1.冷启动尽量减少SharedPreferences使用，尤其是和文件操作一起，底层ContextImpl同步锁经常直接卡死。网上有人说用微信的MMKV替换SP，我试了下，效果不是很明显，可能和项目有关系吧，不过MMKV初始化也需要时间。
2.关注冷启动的常驻内存和GC情况，如果GC过于频繁也会有所影响，支付宝做过这方面的分析
支付宝客户端架构解析：Android 客户端启动速度优化之「垃圾回收」 https://juejin.im/post/5be1077d518825171140dbfa
到此，冷启动优化总结也算告一段落，有人会问做了那么多，效果到底如何？好像是哦，最怕就是"一顿操作猛如虎，上线review二百五"！GP-Vitals有冷启动指标，项目优化前冷启动时间过长（>5s）百分比为3.63%，一顿操作后百分比下降到0.95%，哇！Surprise！
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