Android卡顿检测方案

应用的流畅度最直接的影响了App的用户体验,轻微的卡顿有时导致用户的界面操作需要等待一两秒钟才能生效,严重的卡顿则导致系统直接弹出ANR的提示窗口,让用户选择要继续等待还是关闭应用。

所以,如果想要提升用户体验,就需要尽量避免卡顿的产生,否则用户经历几次类似场景之后,只会动动手指卸载应用,再顺手到应用商店给个差评。关于卡顿的分析方案,已经有以下两种:

  • 分析trace文件。通过分析系统的/data/anr/traces.txt,来找到导致UI线程阻塞的源头,这种方案比较适合开发过程中使用,而不适合线上环境;
  • 使用BlockCanary开源方案。其原理是利用Looper中的loop输出的>>>>> Dispatching to和<<<<< Finished to这样的log,这种方案适合开发过程和上线的时候使用,但也有个弊端,就是如果系统移除了前面两个log,检测可能会面临失效;

下面就开始说本文要提及的卡顿检测实现方案,原理简单,代码量也不多,只有BlockLooper和BlockError两个类。

基本使用

在Application中调用BlockLooper.initialize进行一些参数初始化,具体参数项可以参照BlockLooper中的Configuration静态内部类,当发生卡顿时,则会在回调(非UI线程中)OnBlockListener。

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public class AndroidPerformanceToolsApplication extends Application {
private final static String TAG = AndroidPerformanceToolsApplication.class.getSimpleName();
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
// 初始化相关配置信息
BlockLooper.initialize(new BlockLooper.Builder(this)
.setIgnoreDebugger(true)
.setReportAllThreadInfo(true)
.setSaveLog(true)
.setOnBlockListener(new BlockLooper.OnBlockListener() {//回调在非UI线程
@Override
public void onBlock(BlockError blockError) {
blockError.printStackTrace();//把堆栈信息输出到控制台
}
})
.build());
}
}

在选择要启动(停止)卡顿检测的时候,调用对应的API

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BlockLooper.getBlockLooper().start();//启动检测
BlockLooper.getBlockLooper().stop();//停止检测

使用上很简单,接下来看一下效果演示和源码实现。

效果演示

制造一个UI阻塞效果

看看AS控制台输出的整个堆栈信息

定位到对应阻塞位置的源码

当然,对线程的信息BlockLooper也不仅输出到控制台,也会帮你缓存到SD上对应的应用缓存目录下,在SD卡上的/Android/data/对应App包名/cache/block/下可以找到,文件名是发生卡顿的时间点,后缀是trace。

源码解读

当App在5s内无法对用户做出的操作进行响应时,系统就会认为发生了ANR。BlockLooper实现上就是利用了这个定义,它继承了Runnable接口,通过initialize传入对应参数配置好后,通过BlockLooper的start()创建一个Thread来跑起这个Runnable,在没有stop之前,BlockLooper会一直执行run方法中的循环,执行步骤如下:

  • Step1. 判断是否停止检测UI线程阻塞,未停止则进入Step2;
  • Step2. 使用uiHandler不断发送ticker这个Runnable,ticker会对tickCounter进行累加;
  • Step3. BlockLooper进入指定时间的sleep(frequency是在initialize时传入,最小不能低于5s);
  • Step4. 如果UI线程没有发生阻塞,则sleep过后,tickCounter一定与原来的值不相等,否则一定是UI线程发生阻塞;
  • Step5. 发生阻塞后,还需判断是否由于Debug程序引起的,不是则进入Step6;
  • Step6. 回调OnBlockListener,以及选择保存当前进程中所有线程的堆栈状态到SD卡等;
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public class BlockLooper implements Runnable {
...
private Handler uiHandler = new Handler(Looper.getMainLooper());
private Runnable ticker = new Runnable() {
@Override
public void run() {
tickCounter = (tickCounter + 1) % Integer.MAX_VALUE;
}
};
...
private void init(Configuration configuration) {
this.appContext = configuration.appContext;
this.frequency = configuration.frequency < DEFAULT_FREQUENCY ? DEFAULT_FREQUENCY : configuration.frequency;
this.ignoreDebugger = configuration.ignoreDebugger;
this.reportAllThreadInfo = configuration.reportAllThreadInfo;
this.onBlockListener = configuration.onBlockListener;
this.saveLog = configuration.saveLog;
}
@Override
public void run() {
int lastTickNumber;
while (!isStop) { //Step1
lastTickNumber = tickCounter;
uiHandler.post(ticker); //Step2
try {
Thread.sleep(frequency); //Step3
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
break;
}
if (lastTickNumber == tickCounter) { //Step4
if (!ignoreDebugger && Debug.isDebuggerConnected()) { //Step5
Log.w(TAG, "当前由调试模式引起消息阻塞引起ANR,可以通过setIgnoreDebugger(true)来忽略调试模式造成的ANR");
continue;
}
BlockError blockError; //Step6
if (!reportAllThreadInfo) {
blockError = BlockError.getUiThread();
} else {
blockError = BlockError.getAllThread();
}
if (onBlockListener != null) {
onBlockListener.onBlock(blockError);
}
if (saveLog) {
if (StorageUtils.isMounted()) {
File logDir = getLogDirectory();
saveLogToSdcard(blockError, logDir);
} else {
Log.w(TAG, "sdcard is unmounted");
}
}
}
}
}
...
public synchronized void start() {
if (isStop) {
isStop = false;
Thread blockThread = new Thread(this);
blockThread.setName(LOOPER_NAME);
blockThread.start();
}
}
public synchronized void stop() {
if (!isStop) {
isStop = true;
}
}
...
...
}

介绍完BlockLooper后,再简单说一下BlockError的代码,主要有getUiThread和getAllThread两个方法,分别用户获取UI线程和进程中所有线程的堆栈状态信息,当捕获到BlockError时,会在OnBlockListener中以参数的形式传递回去。

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public class BlockError extends Error {
private BlockError(ThreadStackInfoWrapper.ThreadStackInfo threadStackInfo) {
super("BlockLooper Catch BlockError", threadStackInfo);
}
public static BlockError getUiThread() {
Thread uiThread = Looper.getMainLooper().getThread();
StackTraceElement[] stackTraceElements = uiThread.getStackTrace();
ThreadStackInfoWrapper.ThreadStackInfo threadStackInfo = new ThreadStackInfoWrapper(getThreadNameAndState(uiThread), stackTraceElements)
.new ThreadStackInfo(null);
return new BlockError(threadStackInfo);
}
public static BlockError getAllThread() {
final Thread uiThread = Looper.getMainLooper().getThread();
Map<Thread, StackTraceElement[]> stackTraceElementMap = new TreeMap<Thread, StackTraceElement[]>(new Comparator<Thread>() {
@Override
public int compare(Thread lhs, Thread rhs) {
if (lhs == rhs) {
return 0;
} else if (lhs == uiThread) {
return 1;
} else if (rhs == uiThread) {
return -1;
}
return rhs.getName().compareTo(lhs.getName());
}
});
for (Map.Entry<Thread, StackTraceElement[]> entry : Thread.getAllStackTraces().entrySet()) {
Thread key = entry.getKey();
StackTraceElement[] value = entry.getValue();
if (value.length > 0) {
stackTraceElementMap.put(key, value);
}
}
//Fix有时候Thread.getAllStackTraces()不包含UI线程的问题
if (!stackTraceElementMap.containsKey(uiThread)) {
stackTraceElementMap.put(uiThread, uiThread.getStackTrace());
}
ThreadStackInfoWrapper.ThreadStackInfo threadStackInfo = null;
for (Map.Entry<Thread, StackTraceElement[]> entry : stackTraceElementMap.entrySet()) {
Thread key = entry.getKey();
StackTraceElement[] value = entry.getValue();
threadStackInfo = new ThreadStackInfoWrapper(getThreadNameAndState(key), value).
new ThreadStackInfo(threadStackInfo);
}
return new BlockError(threadStackInfo);
}
...
}

总结

以上就是BlockLooper的实现,非常简单,相信大家都看得懂。源码地址:https://github.com/D-clock/AndroidPerformanceTools ,喜欢自取。

本文为技术视界原创作品,转载请注明原文出处:http://blog.coderclock.com/2017/06/04/android/AndroidPerformanceTools-BlockLooper/ ,欢迎关注我的微信公众号:技术视界

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