原文链接：http://www.woaitqs.cc/2016/09/01/check-performance.html
大家应该对 LeakCanary 比较熟悉，这个 Square 公司推出的自动检测内存泄露的工具，给开发人员带来了极大的便利。而国人也开发出一个用于自动检测性能卡顿的工具，BlockCanary, 今天将从原理上分析 BlockCanary 是如何实现的。
怎么定义卡顿
介绍原理前，首先得知道什么是卡顿了？这就得引入视觉暂留这个概念。我们在看电影时，电影不是动态的，而是由一幕一幕播放完成的，但一般情况下，我们不会觉得卡顿，这就是视觉暂留的功效。
视觉暂留是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的，其时值是二十四分之一秒。这也是是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。
简单地说，如果相隔的两帧间隔不超过二十四分之一秒, 人是无法感知的。对于 Android 手机而言，如果屏幕之间的变化时间足够短，那我们就不会觉得卡顿。
Android 系统在 Kitkat 之后，也引入了黄油计划，这个计划目的在于优化 Android 的各种性能体验。在这其中，最重要的功能是引入了 VSYNC。VSYNC(垂直同步信号) 会按照 60 FPS/second 的频率，也就是差不多 16.67ms 的间隔，进行一次信号发送，而 Android 的绘制机制会根据这个信号来进行相应的处理。如果一次页面渲染未能在 16.67ms 内完成，那么界面就不会发生改变，只能等待下一次 VSYNC 信号，然而这样就会照成卡顿。
所以，结合上面粗略的知识介绍，卡顿可以在一定程度上，通过统计两帧之间间隔大于 16.67ms 的次数，来进行定量的衡量。
关于 Vsync 的更多知识，以及黄油计划的信息，可以参考这个链接 http://www.androidpolice.com/2012/07/12/getting-to-know-android-4-1-part-3-project-butter-how-it-works-and-what-it-added/。
Looper 提供的机制
先看看我们熟悉的 Looper 的源码，里面实现的功能就是不断地从 MessageQueue 里面取出 Message 对象，并加以执行。
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
msg.target.dispatchMessage(msg);
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
// ignore some code...
msg.recycleUnchecked();
}
注意到，在 dispatchMessage 的前后，分别有两个 log 的输出事件，而 dispatchMessage 就是线程上的一次消息处理。如果两次消息处理事件，都超过了 16.67ms, 那就一定发生了卡顿，这也是 BlockCanary 的基础原理。
BlockCanary 实现了 Printer，我们看看具体的实现。
class LooperMonitor implements Printer {
@Override
public void println(String x) {
if (!mPrintingStarted) {
mStartTimestamp = System.currentTimeMillis();
mStartThreadTimestamp = SystemClock.currentThreadTimeMillis();
mPrintingStarted = true;
startDump();
} else {
final long endTime = System.currentTimeMillis();
mPrintingStarted = false;
if (isBlock(endTime)) {
notifyBlockEvent(endTime);
}
stopDump();
}
}
private boolean isBlock(long endTime) {
return endTime - mStartTimestamp > mBlockThresholdMillis;
}
// ignore other codes...
}
这里实现了 println 方法，而 Looper 中也调用了 println 方法，而且在除非 dump 日志的情况下，也只有在事件消息前后进行 println 操作。换而言之，我们可以初步认为两个 println 调用之间的时间超过 16.67ms 就证明了卡顿。上面的代码也非常地清晰明了说明了这点。
输出堆栈
在发现卡顿时，还需要提供当前线程的堆栈，这样才能方便开发人员知晓在哪里发生了卡顿，而 Java 刚好也提供了类似的机制，代码也非常的简单。
@Override
protected void doSample() {
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (StackTraceElement stackTraceElement : mCurrentThread.getStackTrace()) {
stringBuilder
.append(stackTraceElement.toString())
.append(BlockInfo.SEPARATOR);
}
synchronized (sStackMap) {
if (sStackMap.size() == mMaxEntryCount && mMaxEntryCount > 0) {
sStackMap.remove(sStackMap.keySet().iterator().next());
}
sStackMap.put(System.currentTimeMillis(), stringBuilder.toString());
}
}
BlockCanary 的原理简介就到这里，还是比较轻松和简单的。
Choreographer
最近在腾讯的博文中，也看到了另一种更为精确的方案，这里做简单介绍。方案上采用了同样来自黄油计划的 Choreographer。
在其源码中，有这样的一个接口 FrameCallback.
public interface FrameCallback {
// 每帧绘制的时候的回调
public void doFrame(long frameTimeNanos);
}
public void postFrameCallback(FrameCallback callback) {
postFrameCallbackDelayed(callback, 0);
}
如上，Choreographer 提供了注入 FrameCallback 的入口。我们只需要对两次 doFrame 的时间间隔进行计算，超过 16.67ms 就算卡顿。
但根据作者的统计，这种方法比较难拿到堆栈消息，只适合在线上进行量化的统计，不方便进行卡顿原因的分析。
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- 发表日期：2016年9月1日
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