1简介互联网领域有一个八秒规则。如果一个网页打开时间超过8秒，超过70%的用户会放弃等待。对于AndroidAPP，要求比较严格，如果超过5秒系统没有响应，就会出现ANR，APP可能会被强制关闭。因此，启动时间是一项重要的性能指标，关系到用户的最佳体验。爱奇艺安卓APP非常重视启动速度的优化。本文将从启动流程、启动时间实测、启动优化、后续监控等方面分享我们积累的启动优化经验。2启动方式要准确衡量APP的启动时间，首先要了解APP的整个启动过程。启动过程一般可以分为以下三类：从上图可以看出，在启动过程中，在Cold模式下，生命周期中做的事情最多，启动-开机时间最长。因此，我们使用冷启动来衡量APPStartTime。在启动过程中，如何判断是哪个生命周期影响了启动速度呢？3、启动过程我们知道，APP的启动运行就是在Linux系统中创建进程和组件对象，在UI线程中处理组件消息的过程。启动过程图：App启动过程可以分为三个阶段：3.1创建进程APP启动时，如果当前app进程不存在，则会创建一个新进程；App主进程启动后，如果启动了一个组件，并且该组件设置了android:process属性，则该组件运行的进程不存在，会创建一个新的进程。需要注意的是，如果初始化组件在启动阶段包含多个进程，则会创建多个进程，BindApplication操作会重复多次。执行ActivityThread入口函数，创建Handler，并在当前线程中prepareMainLooper，在Handler中接收组件消息。我们看一下Handler中处理的消息：LAUNCH_ACTIVITY，启动，执行ActivityRESUME_ACTIVITY，恢复ActivityBIND_APPLICATION，启动appBIND_SERVICE，Service创建，onBindLOW_MEMORY，内存不足，回收后台程序sMainThreadHandler，处理了很多消息，这里只是列出启动阶段可能执行的操作，这些操作都是在MainThread中运行的，对于启动来说，是有阻塞的。Activity生命周期自然需要在启动阶段执行。但是需要考虑Service创建、Trim_memory回调、广播接收等操作，它们的操作比较耗时。3.3Activity运行和绘制的前两个过程，creatingprocess，UIthread和Handler都是由系统决定的。对于APP开发者来说，他们无法控制自己的执行时间。这个阶段执行BindApplication和Acitivity生命周期。,可由开发商定制。Activity执行到onResume后，会执行到ViewRootImpl，执行两次performTraversals，在第二次遍历操作时，会执行performDraw操作，通知RenderThread线程进行绘制。从启动的三个阶段我们可以看出，启动时间的长短取决于主线程做事情的时间长短。因此，我们的优化工作主要集中在检查主线程中的耗时工作，并进行合理的优化。对于Android手机，系统资源有限，过多的异步线程会抢占CPU，导致主线程的执行时间片间隔增加。同样，内存消耗情况，GC频率，也会影响启动时间。4分析与测量通过以上源码的解读，我们了解了启动过程以及启动慢的可能原因。接下来介绍一些常用的分析方法和时间测量方法。启动分析工具，主要使用SysTrace。具体使用方法请参考官网文档https://developer.android.com/studio/command-line/systrace。4.1SysTrace分析技巧4.1.1UI线程颜色显示Green：RunningWhite：SleepingBrown：UninterruptibleSleepOrange：UninterruptibleSleep-BlockI/O其中Sleeping状态短于10ms，不用注意，可能是由于对CPU调度是时间片分配间隔造成的；长时间的BlockI/O和Sleep状态可以确认阻塞启动的逻辑在这个阶段运行，需要对代码做进一步的分析和定位。4.1.2查看CPU状态和线程运行时间查看CPU占用状态：线程执行：通过该阶段的强度，可以反映CPU使用率，一定程度上阻塞了该阶段的执行时间；线程执行统计，可以查看线程执行时间排行，对执行时间长的子线程进行优化。4.2SysTrace启动时间在SysTrace图中，UIThread包括bindApplication、activityStart、traversal等操作，RenderThread包括DrawFrame等操作。这些TAG节点已经添加到源码中，请参考#3.2中的介绍。Trace上的启动时间：从bindApplication到第二次遍历完成，可以认为UI的第一次绘制完成，启动完成。选择起点和终点可以查看流程消耗的时间。4.3adbshellamstart-W在统计APP启动时间时，系统为我们提供了adb??命令，可以输出启动时间TotalTime：表示新应用的启动耗时，包括新进程和活动的启动，但不包括包括之前一个使用Activity暂停的耗时系统绘制完成后，ActivityManagerService都会回调这个方法。统计时间没有SysTrace那么准确，但是方便我们通过多次脚本启动来测算TotalTime，比较各个版本的启动时间差异。4.4埋点在APP启动的生命周期中，将关键位置添加到时间点记录中，以达到测量的目的。4.5录屏录屏方式采集的时间更接近用户的真实体感。5优化为了让用户进入APP后能更快更流畅的使用服务，在启动过程中会提前初始化一些基础库和组件，这意味着系统有限的资源会被抢占，影响启动时间。启动时间的优化是一个平衡性能和体验的过程。通过Systrace工具的分析，我们发现爱奇艺iQIYIAndroidAPP在启动过程中存在一些问题。接下来，我们结合具体的业务实践，对启动问题进行优化。5.1区分进程初始化应用程序我们从#3中了解到，对于一个应用程序，应用程序内的组件可以运行在不同的进程中。例如：一个APP有3个进程：主进程、插件进程、下载进程，在启动阶段会创建相应的组件，但只有一个QYApplication继承自系统Application，创建了3个进程。在QYApplication中，attach()、onCreate()方法会被执行3次。每个进程都说需要初始化的内容肯定是不一样的。所以，为了防止资源浪费，我们需要区分进程，初始化Appcation。结果：对于多进程应用，通过整理初始化内容，可以合理区分初始化。它将大大降低内存和CPU使用率。5.2异步处理耗时任务子线程处理耗时任务，主线程做的越少，越早进入Acitivity绘图阶段，越早显示界面。注意：不要在主线程中做耗时任务，如文件、网络等启动阶段的初始化任务，尽量在异步线程中处理主线程，不等待也不依赖子线程任务进一步优化：你可以建立自己的线程池来维护一定数量的线程，来管理任务队列。5.3防止多线程抢占CPUAndroid系统资源是有限的，尤其是CPU资源。理论上，UI线程执行的任务不能保证一直被调度。当并发线程过多时，UI线程的时间片会变短，从而导致启动时间变慢。以下是一些常见的容易造成CPU抢占的场景：结果：通过对执行时间长、执行频率高的业务进行优化，将CPU占用保持在合理水平，启动时间将大幅减少300ms以上。5.4系统API使用部分系统的API使用是阻塞的，文件小的时候可能感知不到文件。当文件过大或使用频繁时，可能会造成阻塞。例如：SharedPreference.Editor提交操作：commit方法是一个阻塞API，推荐使用apply。另外，我们知道SP文件的存储是一个XML文件，以key-value的形式存储。当业务过多时，需要拆分成多个文件存储，防止文件过大，读取耗时，ANR。为了进一步优化，可以在启动阶段将频繁的SP操作统一提交到内存中。AssetManager.open操作：在Android开发中，我们有时会把资源文件放在assets目录下，然后使用open操作来读取文件。如果文件太大，需要在异步线程中执行。结果：随着业务量的积累，正常的系统API使用也可能出现问题。通过消除它们，可以减少50-100ms。5.5简化布局布局的复杂程度直接影响绘图时间。比如在启动过程中，会出现一个大背景图，只在第一次安装时使用，后面的属性设置为android:visibility="gone"，但是虽然设置了gone属性，但是会不被显示。但它仍然会被解析。建议：使用ViewStub减少布局层面的无用资源，使用时加载。结果：启动阶段的布局比较简单。通过优化背景图片加载，减少50-100ms。5.6Service延迟初始化在App启动过程中，经常会进行Service初始化操作。由于Service的使用一般不涉及接口，所以你可能会认为初始化生命周期不在主线程中。事实上，并非如此。在3.2的启动流程源码介绍中，Service的生命周期也属于主线程Handler收到的Messages之一。建议：在Service生命周期中，注意逻辑执行时间的性能优化，尽量延迟初始化。结果：根据初始化Service的生命周期执行时间，可以减少200ms以上。5.7延迟任务，直到绘制主页。对于APP首页展示不需要的初始化逻辑，可以延迟到首页绘制完成初始化。注意：需要post两次，保证在第一次绘图后显示，因为系统绘图会执行两次Performtraversal。进一步优化：业务逻辑的初始化分为首页绘制后5s、10s、20s三个阶段，防止首页绘制执行任务过多导致掉帧。成果：绘图阶段释放CPU，复杂绘图提前200ms以上。6.监控稳定的用户体验依赖于持续的监控。爱奇艺建立了启动性能监控系统。包括测试、工具、开发在内的多个团队，从不同的纬度构建不同的监控方案进行测试：屏幕录制，从用户真实体验的角度获取最准确的启动时间。实时监控：通过埋点和大数据采样下发获取真实在线环境数据，从地域、时间、机型、APP版本、系统版本等多个维度监控开机时间。脚本测试：通过脚本，采集同一个集合的多个启动数据，通过不同版本之间的对比，监控启动时间的变化。7SysTrace扩展SysTrace可以通过TAG节点清晰的显示启动过程和方法执行时间。但是，发现问题，然后通过节点定位问题，是一件非常繁琐的工作。如果你的项目编译速度很慢，那简直是烦人。坍塌。7.1自动TAG注入在Android工程编译过程中，指定类，在方法前后自动插入Trace节点，统计方法的执行时间。流程：在编译过程中，插入一个自定义的Task任务，读取配置文件，里面有需要注入的java文件名、路径名和方法，找到需要注入的class文件，然后更改字节码通过ASM，在方法前后，插入自定义方法，通过工具的操作，可以在不修改原有工程文件的情况下，在打包时自动注入TAG节点和逻辑代码。配置文件可循环使用，提高分析效率，节能环保。8优化结果的启动时间，由于不同机型性能相同，Android系统版本不同，同一APP版本启动时间差异较大，所以统计一般都是与同款手机对比版本不同，尽量保证手机状态一致。SysTrace手机端优化时间对比：脚本多启动时间采集对比：经过多个版本的不断优化，在有广告和无广告两种不同场景下，启动时间分别减少了40%和35%，启动速度有了很大的提升改进了。9小结启动时间的优化和监控是一项长期的工作。需要分析异常情况，合理优化可能造成阻塞的代码逻辑。非常感谢各业务团队的支持与配合。
