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这4种卡顿场景的根本原因可以分为两大类:
引起卡顿的原因很多,但不管怎么样的原因和场景,最终都是通过设备屏幕上显示来达到用户,归根到底就是显示有问题,所以,要解决卡顿,就要先了解Android系统的显示原理。
Android系统显示原理
Android显示过程可以简单概括为:Android应用程序把经过测量、布局、绘制后的Surface缓存数据,通过SurfaceFlinger把数据渲染到显示屏幕上, 通过Android的刷新机制来刷新数据。也就是说应用层负责绘制,系统层负责渲染,通过进程间通信把应用层需要绘制的数据传递到系统层服务,系统层服务通过刷新机制把数据更新到屏幕上。
我们都知道在Android的每个View绘制中有三个核心步骤:Measure、Layout、Draw。具体实现是从 ViewRootImp类的performTraversals() 方法开始执行,Measure和Layout都是通过递归来获取View的大小和位置,并且以深度作为优先级,可以看出层级越深、元素越多、耗时也就越长。
真正把需要显示的数据渲染到屏幕上,是通过系统级进程中的SurfaceFlinger服务来实现的,那么这个SurfaceFlinger服务主要做了哪些工作呢?如下:
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响应客户端事件,创建Layer与客户端的Surface建立连接。
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接收客户端数据及属性,修改Layer属性,如尺寸、颜色、透明度等。
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将创建的Layer内容刷新到屏幕上。
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维持Layer的序列,并对Layer最终输出做出裁剪计算。
既然是两个不同的进程,那么肯定是需要一个跨进程的通信机制来实现数据传递,在Android显示系统中,使用了Android的匿名共享内存:SharedClient,每一个应用和SurfaceFlinger之间都会创建一个SharedClient ,然后在每个SharedClient中,最多可以创建31个 SharedBufferStack,每个Surface都对应一个SharedBufferStack,也就是一个Window。
一个SharedClient对应一个Android应用程序,而一个Android应用程序可能包含多个窗口,即Surface。也就是说SharedClient包含的是SharedBufferStack的集合,其中在显示刷新机制中用到了双缓冲和三重缓冲技术。最后总结起来显示整体流程分为三个模块:应用层绘制到缓存区,SurfaceFlinger把缓存区数据渲染到屏幕,由于是不同的进程,所以使用Android的匿名共享内存SharedClient缓存需要显示的数据来达到目的。
除此之外,我们还需要一个名词:FPS。FPS表示每秒传递的帧数。在理想情况下,60FPS就感觉不到卡,这意味着每个绘制时长应该在16ms以内。但是 Android系统很有可能无法及时完成那些复杂的页面渲染操作。Android系统每隔16ms发出VSYNC信号,触发对UI进行渲染,如果每次渲染都成功,这样就能够达到流畅的画面所需的60FPS。如果某个操作花费的时间是24ms ,系统在得到VSYNC信号时就无法正常进行正常渲染,这样就发生了丢帧现象。那么用户在32ms内看到的会是同一帧画面,这种现象在执行动画或滑动列表比较常见,还有可能是你的Layout太过复杂,层叠太多的绘制单元,无法在16ms完成渲染,最终引起刷新不及时。
卡顿根本原因
根据Android系统显示原理可以看到,影响绘制的根本原因有以下两个方面:
绘制耗时太长,有一些工具可以帮助我们定位问题。主线程太忙则需要注意了,主线程关键职责是处理用户交互,在屏幕上绘制像素,并进行加载显示相关的数据,所以特别需要避免任何主线程的事情,这样应用程序才能保持对用户操作的即时响应。总结起来,主线程主要做以下几个方面工作:
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UI生命周期控制
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系统事件处理
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消息处理
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界面布局
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界面绘制
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界面刷新
除此之外,应该尽量避免将其他处理放在主线程中,特别复杂的数据计算和网络请求等。
性能分析工具
性能问题并不容易复现,也不好定位,但是真的碰到问题还是需要去解决的,那么分析问题和确认问题是否解决,就需要借助相应的的调试工具,比如查看Layout层次的Hierarchy View、Android系统上带的GPU Profile工具和静态代码检查工具Lint等,这些工具对性能优化起到非常重要的作用,所以要熟悉,知道在什么场景用什么工具来分析。
1,Profile GPU Rendering
在手机开发者模式下,有一个卡顿检测工具叫做:Profile GPU Rendering,如图:
它的功能特点如下: