2021年Android应用开发性能优化总结

在开发Android应用中，性能一直是一个非常重要的指标，如果应用的性能差，出现界面卡顿，等待时间长等问题，用户体验就会非常不好，很有可能就会因此失去部分用户，为了避免这种情况出现，我们在开发时就应该注意性能问题，下面我们就总结一些提升Android应用性能的方法。

我们可以从以下几个方面来提升应用的性能。

• 减小应用安装包的体积
• 避免内存泄漏
• 优化内存使用
• 优化视图布局
• 缩短应用启动时间
• 良好的编码习惯

下面一步一步来看看如果通过这些方面来提升应用的性能。

一、减小应用安装包的体积

减少安装包体积是提升应用性能最简单的方法之一，减少安装包体积可以提升应用加载速度，减少内存使用等等，而且安装包体积太多也会流失一部分潜在的新用户。

• 使用App Bundle方式在应用市场发布，这样安装包体积能减少很大一部分，它主要通过Dynamic Delivery机制，根据不同的设备配置生成并提供经过优化的 APK，这样最终的安装包只包含该设备需要的代码和资源。
• 优化资源，移除没有用的资源、压缩必须的资源，这些功能Android开发工具都自带了，我们只需要开启即可，比如通过minifyEnabled配置，可以R8的代码缩减功能，它能够自动移除未使用的代码，通过shrinkResources配置，可以开启资源缩减功能，它能够自动移除未使用的资源文件。使用第三方压缩工具压缩png、jpg等格式的图片或者使用webp格式。
• 使用Android Size Analyzer来分析，它可以通过分析提供一些如何减小应用的建议。

二、避免内存泄漏

在Android开发中我们会使用到很多系统组件，有些组件拥有自己的生命周期，当这些组件生命周期结束后，别的代码还持有这些组件的引用，那么这些组件对象以及它所引用的资源就不会被及时回收，这样就会造成内存泄漏。比如说最常见一个错误示例如下：

1public class MainActivity extends Activity {
2  //...
3  Handler handler;
4  @Override
5  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
6    super.onCreate(savedInstanceState);
7    //...
8    handler = new Handler() {
9      @Override
10      public void handleMessage(Message msg) {}
11    }
12  }
13}

我们在activity中创建了一个handler，如果在acitivity销毁的时候，handler还存在未处理的消息，比如延时消息，此时message对象持有handler的引用，而handler持有acitivity的引用，即使acitivty生命周期已经结束，但是由于还存在引用，所以acitivity对象就不会被回收，它所引用的其它对象或资源也同样不会被回收，这样就造成了内存泄漏。对于组件的引用，我们一般可以通过弱引用的方式来避免内存泄漏，也可以通过监听组件的生命周期，在组件生命周期结束的时候释放对它的引用。

但是内存泄漏一般发生的不那么直接，隐蔽性比较强，所以在实际开发中，我建议使用LeakCanary这个工具来帮助我们发现内存泄漏问题。

Android Studio的Profiler同样也可以帮助查找内存泄漏，使用方式：开启Profiler，选择Memory，选择要内存时间段，dump内存，然后就可以查看内存泄漏情况。

三、优化内存使用

在Android开发中，优化内存是非常有必要的，因为移动设备的内存相对有限，如果内存使用超过限制，将会发生OutOfMemory(OOM)异常，而且问题发生点不容易定位，因为它是多方面因素导致的，崩溃点很可能并不是问题发生的根源。

• 优化图片处理

在一般的Android开发中，图片加载一般是消耗内存的主要因素，所以对图片加载的处理十分重要，缓存、缩放还有回收释放内存等等，这些都比较麻烦，在实际开发中，如果不是特殊要求，我建议使用Glide，它可以完成上述的各种功能。

• 检测内存情况

通过getMemoryClass来获取内存使用情况，通过onTrimMemory处理内存不足的情况，比如释放缓存的资源等。

四、优化视图布局

视图加载解析默认都是在主线程执行，如果XML视图文件过于复杂，可能会引起主线程卡顿。在编写XML布局时应该注意以下几点：

• 减少布局嵌套层级。
• 使用<include/>复用布局。
• 使用<merge/>替换一些冗余的布局，比如根布局是FrameLayout且没有背景等特殊要求。
• 复杂的布局尽量使用ConstraintLayout，它的性能有较大的提升。

如果由于业务需要，布局文件确实复杂，可以通过AsyncLayoutInflater来实现异步加载，或者使用Jetpack Compose来实现。

检测布局问题

• 通过Systrace和Perfetto追踪布局加载耗时。
• 通过开发者选项，检查 GPU 渲染速度和过度绘制，查看操作指南
• 使用Lint检测XML代码潜在的问题。
• 使用Layout Inspector查看、调试布局。

五、优化应用启动时间

根据Google的调查，75%的用户可能会因为应用启动时间过长而放弃使用应用。应用有三种启动状态，冷启动、温启动或热启动，每种状态都会影响应用向用户显示所需的时间。在冷启动中，应用从头开始启动。在另外两种状态中，系统需要将后台运行的应用带入前台，我们主要是针对冷启动进行优化。

统计应用启动时间

在 Android 4.4（API 级别 19）及更高版本中，logcat 包含一个输出行，其中包含名为 Displayed 的值。此值代表从启动进程到在屏幕上完成对应 Activity 的绘制所用的时间。经过的时间包括以下事件序列：

1. 启动进程。
2. 初始化对象。
3. 创建并初始化 Activity。
4. 扩充布局。
5. 首次绘制应用。

可以在logcat中查找到类似于以下示例：

ActivityManager: Displayed com.android.myexample/.StartupTiming: +3s534ms

或通过adb命令工具查看启动应用所用时间，示例如下：

adb [-d|-e|-s <serialNumber>] shell am start -S -W
    com.example.app/.MainActivity
    -c android.intent.category.LAUNCHER
    -a android.intent.action.MAIN

通过手动调用来reportFullyDrawn() 来测量应用启动的时间。比如，对于一些异步、延迟加载的布局的情况。以下是 logcat 输出的示例：

system_process I/ActivityManager: Fully drawn {package}/.MainActivity: +1s54ms

对于线上应用启动时间，我们无法通过上面几种方式来实现，我们需要在找准开始时间点和和结束时间点来记录启动时间，根据Application和Activity的生命周期我们可以知道，从启动应用到展示界面大致会经过以下几个阶段：

-> Application 构造函数
-> Application.attachBaseContext()
-> Application.onCreate()
-> Activity 构造函数
-> Activity.setTheme()
-> Activity.onCreate()
-> Activity.onStart
-> Activity.onResume
-> Activity.onAttachedToWindow
-> Activity.onWindowFocusChanged

一般情况我们选择以Application.attachBaseContext()作为启动开始的时间点，以Activity.onWindowFocusChanged作为启动结束的时间点即可计算出启动时间。

有些情况下，我们可能并不是在进入Activity时就开始绘制界面，而是某些准备工作做完才开始绘制，我们会通过OnPreDrawListener.onPreDraw()来控制何时开始绘制，此时应该在此处记录启动结束时间。

1val content: View = findViewById(android.R.id.content)
2content.viewTreeObserver.addOnPreDrawListener(
3    object : ViewTreeObserver.OnPreDrawListener {
4        override fun onPreDraw(): Boolean {
5            return if (isReady) {
6                content.viewTreeObserver.removeOnPreDrawListener(this)
7                true
8            } else {
9                false
10            }
11        }
12    }
13)

优化应用启动时间

• 延时加载或初始化一些非必要的第三方库，可以在子线程处理的放在子线程处理。
• 优化主界面的布局结构，减少嵌套，使用ViewStub延迟加载非隐藏的布局，如果首页使用大量Fragment，使用懒加载的方式加载Fragment。
• 优化体验，为启动页设置主题背景，当用户点击应用图标后快速查看设置好的背景。

六、良好的编码习惯

• 优先使用静态方法，如果方法中并未用到对象的属性，则尽量将方法声明为静态方法，这样能够提升15%-20%的方法调用速度。
• 对于业务中可以定义为常量的数据，使用static final来修饰。
• 使用增强型for循环语法替换常规的for循环。
• 当需要字符串拼接时，优先使用StringBuffer或者StringBuilder，而不是直接使用String + String的方式。
• 避免自动拆装箱，可以提高效率还可以减少占用内存。
• 使用SparseArray和ArrayMap替换HashMap。
• 尽量不使用过时(Deprecation)的API。
• 避免使用枚举类型，枚举类型比定义常量耗费更多内存。
• 避免创建大量临时对象，可以减少垃圾回收触发。