Android 的用戶界面渲染是從應用中 "生成" 一幀然后顯示在屏幕上，為了確保用戶能夠獲得順暢的交互體驗，您的應用需要根據設備的刷新率完成每一幀的 "生成"。例如，Pixel 6 設備支持每秒最多渲染 90 幀，這就意味著應用的每一幀任務都要在 1000/90 = 11ms 內完成，如果沒有，Android 框架就會將這一幀的渲染跳過，用戶就會從視覺上感受到界面運行緩慢，我們稱這種情況為 "卡頓"。

出現卡頓的原因有很多種，例如，由應用導致的卡頓或由 SurfaceFlinger 導致的卡頓。本文重點關注由應用導致的卡頓，以及 Android Studio 提供的用于發現和消除這些卡頓的工具，方法是在應用交互的過程中檢查記錄的軌跡來解決應用的性能問題。

注意:本文所展示的是Android Studio Chipmunk 更新后的卡頓檢測界面，使用 Android 12 (API 級別 31) 或更高版本的真機或模擬器。

從實時交互記錄軌跡

以下示例使用 GitHub 性能示例倉庫中的 JankStatsSample 應用來展示如何使用 CPU 性能分析器鎖定卡頓的原因:

https://github.com/android/performance-samples/tree/main/JankStatsSample 1. 打開 JankStatsSample 并運行應用。 2. 打開 Android Studio 底部的 Profiler 標簽頁。

3. 點擊 Profiler 左側窗格中的 + 圖標啟動新的性能分析會話，然后選擇要運行性能分析器的設備名稱和應用進程。

注意: 雖然可以分析 "可調試應用" (debuggable app)，但推薦做法是分析 "可分析應用" (profileable app)，因為分析 "可調試應用" 會導致性能開銷顯著增加。更多詳細信息，請參閱關于可分析應用的文檔:

https://developer.android.google.cn/studio/profile#profileable-apps

4. 點擊 CPU 行。

5. 選擇 System Trace Recording，點擊 Record。

6. 與應用互動以收集數據，然后點擊 Stop 按鈕。Android Studio 將顯示 Display 窗格，其中可見卡頓幀，也可以選中 All Frames 復選框，讓軌跡記錄也顯示非卡頓幀。

將鼠標指針懸停在幀上或點擊幀，即可查看詳細的幀信息。如果選中 All Frames 復選框，將有三種類型的幀。

綠色幀 不卡頓的正常幀

紅色幀 由于應用進程運行時間超出預期并且錯過了預期幀時長的截止時間，被視為卡頓的幀。從應用開發者的角度來看，可操作幀通常是紅色幀。

黃色幀 被視為緩沖區填充的幀，這表示應用會在呈現前一幀之前不斷將幀發送到系統。這通常是前一幀卡頓所致，應用開發者面對黃幀無能為力。

選中 Lifecycle 復選框，可以切換顯示/隱藏四個附加軌跡。

四個軌跡:

Application

Wait for GPU

Composition

Frames on display

Android Studio Bumblebee (2021.1.1) 穩定版中已經加入了這些軌跡信息的顯示。您可以在文檔中查看每個軌跡的詳細說明:

https://developer.android.google.cn/studio/profile/jank-detection#jank-detection-android-11

檢查卡頓幀

接下來，我們來找出卡頓幀出現的原因。

1.在 Janky frames 軌跡中選擇一個卡頓幀，Display 窗格將突出顯示相應的生命周期數據，Threads 窗格將突出顯示相應的線程數據。

虛線 Deadline 代表截止時間。當幀的時長超過該截止時間時，該幀即被視為卡頓。

您還可以在 Android Studio 的右側窗格中查看詳細分析。

2. 如果您看一下應用主線程相應的軌跡窗格，可以看到大量的時間花費在 "View#draw" 中。

此外，如詳細分析窗格中的主線程狀態所示，大量線程所處的狀態是正在休眠。

3. 我們看一下調用 View#draw 的代碼。View#onDraw 在 JankyView 類中被復寫:

https://github.com/android/performance-samples/blob/main/JankStatsSample/app/src/main/java/com/example/jankstats/JankyView.kt#L36

override fun onDraw(canvas: Canvas) {  simulateJank()  super.onDraw(canvas)}

從 onDraw 調用的 simulateJank 方法定義如下: https://github.com/android/performance-samples/blob/main/JankStatsSample/app/src/main/java/com/example/jankstats/tools/simulateJank.kt#L29

fun simulateJank(    jankProbability: Double = 0.3,    extremeJankProbability: Double = 0.02) {    val probability = nextFloat()
    if (probability > 1 - jankProbability) {        val delay = if (probability > 1 - extremeJankProbability) {            nextLong(500, 700)        } else {            nextLong(32, 82)        }
        try {            // 在分析器中通過軌跡使卡頓更易被鎖定            trace("Jank Simulation") {                Thread.sleep(delay)            }        } catch (e: Exception) {        }    }}

然后，您可以發現在 simulateJank 方法中調用了 Thread.sleep。顯然，這是因為 JankStatsSample 應用是為了模擬卡頓而特別創建的。但值得注意的是，從卡頓幀的概覽再到更詳細的分析，可以找出實際代碼。 注意:雖然在這個示例中調用 Thread.sleep 明顯有問題，但實際上，在優化實際應用代碼時，您將面臨更困難的決定。Microbenchmark 開發庫有助于衡量所做的更改能否達成預期效果: https://developer.android.google.cn/topic/performance/benchmarking/microbenchmark-overview 注意: 系統軌跡顯示的是由平臺代碼和屬于應用的庫捕獲的多個部分，通常沒有足夠的信息。添加自定義軌跡能夠改善這樣的情況，添加的方法之一是使用 AndroidX Tracing 庫中的 trace(“MySection”) { /* this will be in the trace */ }。

AndroidX Tracing
https://developer.android.google.cn/reference/androidx/tracing/Trace

例如，此示例中的 trace(“Jank Simulation”) { … } 顯示在相應線程的軌跡部分中。

如需了解關于讀取軌跡和添加自定義軌跡的更多信息，請參閱系統軌跡概述:

https://developer.android.google.cn/topic/performance/tracing

4. 將代碼更改為在 onDraw 中不去調用 simulateJank 方法，然后查看是否仍然存在卡頓幀。

override fun onDraw(canvas: Canvas) {  // simulateJank()   super.onDraw(canvas)}

這一次，重新運行系統軌跡錄制時，您會發現與應用的交互不再有卡頓幀啦。

加載保存的軌跡

您也可以遵循以下步驟，保存軌跡并后續再加載。保存并加載軌跡后，您可以比較不同版本的跟蹤記錄或者與他人共享。 注意:您還可以使用 Macrobenchmark 庫獲取系統軌跡: https://developer.android.google.cn/topic/performance/benchmarking/macrobenchmark-overview 1. 按照從第 1 步至第 6 步的相同步驟，通過實時交互操作錄制軌跡。 2. 點擊保存圖標導出記錄。

3. 然后，導航到 + -> Load from file… 加載已保存的系統軌跡錄制，選擇上一步中導出的已保存文件。

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4. 選擇要分析的進程。顯示進程列表下拉菜單后，輸入進程名稱的一部分即可快速查找。

然后，您可以加載保存的軌跡，像從實時互動錄制一樣查看卡頓幀。

總結

本期內容就到這里了，從 Android Studio Chipmunk 開始，您能夠看到更精準的性能分析數據，更快鎖定應用卡頓。

請查看文檔進一步了解 CPU 性能分析器的用法，也歡迎您前往 Android Studio 中的 "Help -> Submit Feedback" 幫助我們改進工具。

原文標題：在 Android Studio 中使用 CPU 性能分析器鎖定界面卡頓

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