性能优化 -- 启动速度

一、绘制原理

Android应用程序把经过测量、布局、绘制后的surface缓存数据，通过SurfaceFlinger把数据渲染到显示屏幕上，通过Android的刷新机制来刷新数据。也就是说应用层负责绘制，系统层负责渲染，通过进程间通信把应用层需要绘制的数据传递到系统层服务，系统层服务通过刷新机制把数据更新到屏幕。

1.应用层

在Android系统中，整体的绘图源码是在ViewRootImpl类的performTraversals()方法，通过这个方法可以看出Measure和Layout都是递归来获取View的大小和位置，并且以深度作为优先级。可以看出，层级越深，元素越多，耗时也就越长。

Measure
用深度优先原则递归得到所有视图(View)的宽、高。当获取当前View的正确宽度childWidthMeasureSpec和高度childHeightMeasureSpec之后，可以调用它的成员函数Measure来设置它的大小。如果当前正在测量的子视图child是一个视图容器，那么它又会重复执行操作，直到它的所有子孙视图的大小都测量完成为止。
Layout
用深度优先原则递归得到所有视图(View)的位置。当一个子View在应用程序窗口左上角的位置确定之后，再结合它在前面测量过程中确定的宽度和高度，就可以完全确定它在应用程序窗口中的布局。
Draw
目前Android支持两种绘制方式：软件绘制(CPU)和硬件加速(GPU)，其中硬件加速在Android 3.0开始已经全面支持，硬件加速在UI的显示和绘制的效率远远高于CPU绘制。

硬件加速的缺点：耗电，GPU的功耗比CPU高；兼容问题，某些接口和函数不支持硬件加速；内存大，使用OpenGl的接口至少需要8MB内存。

是否使用硬件加速需要考虑一些接口是否支持硬件加速，同时结合产品的形态和平台，比如TV版本就不需要考虑功耗问题，而且TV屏幕大，使用硬件加速容易实现更好的显示效果。

2.系统层

真正把需要显示的数据渲染到屏幕上，是通过系统级进程中的SurfaceFlinger服务来实现的，SurfaceFlinger把缓存区数据渲染到屏幕上主要是驱动层的事情。

3.绘制时长

FPS：每秒传递的帧数。在理想情况下，60FPS就感觉不到卡，这意味着每个绘制时长应该在16ms以内。Android系统每隔16ms发出VSYNC信号，触发对UI进行渲染，如果每次渲染都成功，这样就能够达到流畅的画面所需的60FPS。即为了实现60FPS，就意味着程序的大多数绘制操作都必须在16ms内完成，如果某个操作花费的时间是24ms，系统在得到VSYNC信号时就无法进行正常渲染，这样就发生了丢帧现象，那么用户在32ms内看到的会是同一帧画面。主要场景是在执行动画或者滑动ListView时更容易感知到卡顿不流畅，是因为这里的操作相对复杂，容易发生丢帧的现象，从而感觉卡顿。

二、启动速度影响因素

1.界面绘制

主要原因是：界面复杂、绘制层级深、刷新不合理。

2.数据处理

一般分为三种情况：

数据处理在主线程（这种情况应当避免）。
数据处理占用CPU高，导致主线程拿不到时间片。
内存增加导致GC频繁，从而引起卡顿。

三、启动速度优化

1.绘制优化

使用ConstraintLayout使界面布局扁平化

布局控件 -- ConstraintLayout
使用merge减少界面布局层级

merge只能用在xml布局文件的根元素。

使用merge来加载一个布局时，必须指定一个ViewGroup作为其父元素，并且要设置加载的attachToRoot参数为true。

不能在ViewStub中使用merge，原因是ViewStub的inflate方法中根本没有attachToRoot的设置。
使用ViewStub按需加载界面布局

ViewStub是一个看不见、不占布局位置、占用资源非常小的控件。

加载ViewStub有两种方式：inflate()和setVisibility(View.VISIBLE)。

ViewStub被加载后就无法再用来控制布局，如果ViewStub有设置android:inflatedId，则其会取代填充布局的根布局id，如果ViewStub没有设置android:inflatedId，则会直接使用填充布局的根布局id。
使用include复用界面布局

2.数据处理优化

核心思想：在启动过程中少做事情，越少越好。

分步加载：以大化小，优先级高的放前。
异步加载：耗时多的异步化。

延迟加载：非必需的数据延迟加载。

延迟加载方式1：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = MainActivity.class.getSimpleName();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        Log.d(TAG, "zwm, onCreate");
        setContentView(R.layout.activity_main);
        
        getWindow().getDecorView().post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Log.d(TAG, "zwm, DecorView post run");
            }
        });
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        Log.d(TAG, "zwm, onResume");
    }

    @Override
    public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) {
        super.onWindowFocusChanged(hasFocus);
        Log.d(TAG, "zwm, onWindowFocusChanged, hasFocus: " + hasFocus);
    }
}

//日志打印
2020-05-18 13:34:52.724 669-669/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, onCreate
2020-05-18 13:34:52.746 669-669/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, onResume
2020-05-18 13:34:52.799 669-669/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, DecorView post run
2020-05-18 13:34:52.800 669-669/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, onWindowFocusChanged, hasFocus: true

延迟加载方式2：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = MainActivity.class.getSimpleName();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        Log.d(TAG, "zwm, onCreate");
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Looper.myQueue().addIdleHandler(new MessageQueue.IdleHandler() {

            @Override
            public boolean queueIdle() {
                //在这里处理延迟加载内容
                Log.d(TAG, "zwm, IdleHandler queueIdle");

                //最后返回false，后续不用再监听了
                return false;
            }
        });
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        Log.d(TAG, "zwm, onResume");
    }

    @Override
    public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) {
        super.onWindowFocusChanged(hasFocus);
        Log.d(TAG, "zwm, onWindowFocusChanged, hasFocus: " + hasFocus);
    }
}

//日志打印
2020-05-18 13:40:59.029 2970-2970/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, onCreate
2020-05-18 13:40:59.056 2970-2970/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, onResume
2020-05-18 13:40:59.109 2970-2970/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, onWindowFocusChanged, hasFocus: true
2020-05-18 13:40:59.134 2970-2970/com.tomorrow.target28 D/MainActivity: zwm, IdleHandler queueIdle

四、耗时操作检测

CPU Profiler

耗时操作例子：

//AndroidManifest.xml
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
package="com.tomorrow.architetest">
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>
<application
    android:allowBackup="true"
    android:icon="@mipmap/ic_launcher"
    android:label="@string/app_name"
    android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
    android:supportsRtl="true"
    android:theme="@style/AppTheme"
    android:appComponentFactory="abc"
    tools:replace="android:appComponentFactory">
    <activity android:name=".MainActivity">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
            <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
        </intent-filter>
    </activity>
    <activity android:name=".SecondActivity"/>
</application>
</manifest>

//MainActivity
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = "MainActivity";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        Log.d(TAG, "zwm, onCreate");
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Button btn = findViewById(R.id.button);
        btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Log.d(TAG, "zwm, onClick");
                Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SecondActivity.class);
                startActivity(intent);
            }
        });
    }
}

//SecondActivity
public class SecondActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = "SecondActivity";

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        Log.d(TAG, "zwm, onCreate");
//        Debug.startMethodTracing("zwm-test");
        setContentView(R.layout.activity_second);
        heavyTask();
    }

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        Log.d(TAG, "zwm, onStart");
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        Log.d(TAG, "zwm, onResume");
    }

    @Override
    public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus) {
        super.onWindowFocusChanged(hasFocus);
        Log.d(TAG, "zwm, onWindowFocusChanged hasFocus: " + hasFocus);
//        Debug.stopMethodTracing();
    }

    private void heavyTask() {
        Log.d(TAG, "zwm, heavyTask start");
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Log.d(TAG, "zwm, heavyTask end");
    }
}