Android Studio 3，今年 Android 面试必问的这些技术面
对于应用进程中的每个线程，您可以查看一段时间内执行了哪些函数，以及在其执行期间每个函数消耗的 CPU 资源。 您还可以使用函数跟踪来识别调用方和被调用方。 调用方指调用其他函数的函数，而被调用方是指被其他函数调用的函数。 您可以使用此信息确定哪些函数负责调用常常会消耗大量特定资源的任务，并尝试优化应用代码以避免不必要的工作。
如果您想收集可帮助您检查原生系统进程的详细系统级数据，并解决掉帧引起的界面卡顿，您应使用 [systrace
](
)。
或者，如果您想导出您使用 [Debug](
) 类捕获的 .trace 文件，您应使用 [Traceview](
)。
CPU Profiler 概览
当您打开 CPU Profiler 时，它将立即开始显示应用的 CPU 使用率和线程活动。CPU Profiler 的默认视图如下图所示：
如图所示，CPU Profiler 的默认视图包括以下内容：
Event 时间线： 显示应用中在其生命周期不同状态间转换的活动，并表明用户与设备的交互，包括屏幕旋转 Event。 如需了解有关 Event 时间线的更多信息，包括如何启用它，请阅读 [启用高级分析](
)。2. CPU 时间线： 显示应用的实时 CPU 使用率（以占总可用 CPU 时间的百分比表示）以及应用使用的总线程数。 此时间线还显示其他进程的 CPU 使用率（如系统进程或其他应用），以便您可以将其与您的应用使用率进行对比。 通过沿时间线的水平轴移动鼠标，您还可以检查历史 CPU 使用率数据。3. 线程活动时间线： 列出属于应用进程的每个线程并使用下面列出的颜色沿时间线标示它们的活动。 在您记录一个函数跟踪后，您可以从此时间线中选择一个线程以在跟踪窗格中检查其数据。
绿色： 表示线程处于活动状态或准备使用 CPU。 即，它正在“运行中”或处于“可运行”状态。
黄色： 表示线程处于活动状态，但它正在等待一个 I/O 操作（如磁盘或网络 I/O），然后才能完成它的工作。
灰色： 表示线程正在休眠且没有消耗任何 CPU 时间。当线程需要访问尚不可用的资源时偶尔会发生这种情况。线程进入自主休眠或内核将此线程置于休眠状态，直到所需的资源可用。
记录配置： 允许您选择以下选项之一以确定分析器记录函数跟踪的方式。
Sampled： 一个默认配置，在应用执行期间频繁捕获应用的调用堆栈。 分析器比较捕获的数据集以推导与应用代码执行有关的时间和资源使用信息。 基于“Sampled”的跟踪的固有问题是，如果应用在捕获调用堆栈后进入一个函数并在下一次捕获前退出该函数，则分析器不会记录该函数调用。 如果您对此类生命周期很短的跟踪函数感兴趣，您应使用“Instrumented”跟踪。
Instrumented： 一个默认配置，在运行时设置应用以在每个函数调用的开始和结束时记录时间戳。 它收集时间戳并进行比较，以生成函数跟踪数据，包括时间信息和 CPU 使用率。 请注意，与设置每个函数关联的开销会影响运行时性能，并可能会影响分析数据，对于生命周期相对较短的函数，这一点更为明显。 此外，如果应用短时间内执行大量函数，则分析器可能会迅速超出它的文件大小限制，且不能再记录更多跟踪数据。
Edit configurations： 允许您更改上述“Sampled”和“Instrumented”记录配置的某些默认值，并将它们另存为自定义配置。 如需了解更多信息，请转到[创建记录配置](
)部分。
记录按钮： 用于开始和停止记录函数跟踪。 如需了解更多信息，请转到[记录和检查函数跟踪](
)部分。
注： 分析器还会报告 Android Studio 和 Android 平台添加到您的应用进程（如 JDWP、Profile Saver、Studio:VMStats、Studio:Perfa 以及 Studio:Heartbeat，尽管它们在线程活动时间线中显示的确切名称可能有所不同）的线程 CPU 使用率。 这表示 CPU 时间线中应用的 CPU 使用率还可反映这些线程使用的 CPU 时间。 您可以在线程活动时间线中查看其中的一些线程并监控其活动。 （不过，由于分析器线程执行原生代码，因此，您无法为它们记录函数跟踪数据。）Android Studio 将报告此数据，以便当线程活动及 CPU 使用率实际上是由应用代码引发时，您可以轻松识别。
记录和检查函数跟踪
要开始记录函数跟踪，从下拉菜单中选择 Sampled 或 Instrumented 记录配置，或选择您创建的[自定义记录配置](
)，然后点击 Record
。 与应用交互并在完成后点击 Stop recording
。 分析器将自动选择记录的时间范围，并在函数跟踪窗格中显示其跟踪信息。如果您想检查另一个线程的函数跟踪，只需从线程活动时间线中选中它。 记录函数跟踪后的 CPU Profiler 视图，如下图所示：
如图所示，记录函数跟踪后的 CPU Profiler 视图包括以下内容：
选择时间范围： 用于确定您要在跟踪窗格中检查所记录时间范围的哪一部分。 当您首次记录函数跟踪时，CPU Profiler 将在 CPU 时间线中自动选择您的记录的完整长度。 如果您想仅检查所记录时间范围一小部分的函数跟踪数据，您可以点击并拖动突出显示的区域边缘以修改其长度。
时间戳： 用于表示所记录函数跟踪的开始和结束时间（相对于分析器从设备开始收集 CPU 使用率信息的时间）。 在选择时间范围时，您可以点击时间戳以自动选择完整记录，如果您有多个要进行切换的记录，则此做法尤其有用。
跟踪窗格： 用于显示您所选的时间范围和线程的函数跟踪数据。 仅在您至少记录一个函数跟踪后此窗格才会显示。 在此窗格中，您可以选择想如何查看每个堆叠追踪（使用跟踪标签），以及如何测量执行时间（使用时间引用下拉菜单）。
选择后，可通过 Top Down 树、Bottom Up 树、调用图表或火焰图的形式显示您的函数跟踪。 您可以在下文中了解每个跟踪窗格标签的更多信息。
从下拉菜单中选择以下选项之一，以确定如何测量每个函数调用的时间信息：
Wall clock time： 壁钟时间信息表示实际经过的时间。
Thread time： 线程时间信息表示实际经过的时间减去线程没有消耗 CPU 资源的任意时间部分。对于任何给定函数，其线程时间始终少于或等于其壁钟时间。 使用线程时间可以让您更好地了解线程的实际 CPU 使用率中有多少是给定函数消耗的。
使用 Memory Profiler 查看 Java 堆和内存分配
Memory Profiler 是 [Android Profiler](
) 中的一个组件，可帮助您识别导致应用卡顿、冻结甚至崩溃的内存泄漏和流失。 它显示一个应用内存使用量的实时图表，让您可以捕获堆转储、强制执行垃圾回收以及跟踪内存分配。点击 Android Profiler 窗口中的 MEMORY 时间线中的任意位置即可打开 Memory Profiler。或者，您可以在命令行中使用 [dumpsys](
) 检查您的应用内存，同时[查看 logcat 中的 GC Event](
)。
为什么应分析您的应用内存
Android 提供一个[托管内存环境](
)—当它确定您的应用不再使用某些对象时，垃圾回收器会将未使用的内存释放回堆中。 虽然 Android 查找未使用内存的方式在不断改进，但对于所有 Android 版本，系统都必须在某个时间点短暂地暂停您的代码。 大多数情况下，这些暂停难以察觉。 不过，如果您的应用分配内存的速度比系统回收内存的速度快，则当收集器释放足够的内存以满足您的分配需要时，您的应用可能会延迟。 此延迟可能会导致您的应用跳帧，并使系统明显变慢。
尽管您的应用不会表现出变慢，但如果存在内存泄漏，则即使应用在后台运行也会保留该内存。 此行为会强制执行不必要的垃圾回收 Event，因而拖慢系统的内存性能。 最后，系统被迫终止您的应用进程以回收内存。 然后，当用户返回您的应用时，它必须完全重启。
为帮助防止这些问题，您应使用 Memory Profiler 执行以下操作：
在时间线中查找可能会导致性能问题的不理想的内存分配模式。
转储 Java 堆以查看在任何给定时间哪些对象耗尽了使用内存。长时间进行多个堆转储可帮助识别内存泄漏。
记录正常用户交互和极端用户交互期间的内存分配以准确识别您的代码在何处短时间分配了过多对象，或分配了泄漏的对象。
如需了解可减少应用内存使用的编程做法，请阅读[管理您的应用内存](
)。
Memory Profiler 概览
当您首次打开 Memory Profiler 时，您将看到一条表示应用内存使用量的详细时间线，并可访问用于强制执行垃圾回收、捕捉堆转储和记录内存分配的各种工具。Memory Profiler 的默认视图如下图所示：
如图所示，Memory Profiler 的默认视图包括以下各项：
用于强制执行垃圾回收 Event 的按钮。
[用于捕获堆转储的按钮](
)。3. [用于记录内存分配情况的按钮](
)。 此按钮仅在连接至运行 Android 7.1 或更低版本的设备时才会显示。4. 用于放大/缩小时间线的按钮。5. 用于跳转至实时内存数据的按钮。6. Event 时间线，其显示活动状态、用户输入 Event 和屏幕旋转 Event。7. 内存使用量时间线，其包含以下内容：
一个显示每个内存类别使用多少内存的堆叠图表，如左侧的 y 轴以及顶部的彩色键所示。
虚线表示分配的对象数，如右侧的 y 轴所示。
用于表示每个垃圾回收 Event 的图标。
不过，如果您使用的是运行 Android 7.1 或更低版本的设备，则默认情况下，并不是所有分析数据均可见。 如果您看到一条消息，其显示“Advanced profiling is unavailable for the selected process”，则需要[启用高级分析](
)以查看下列内容：
Event 时间线
分配的对象数
垃圾回收 Event
在 Android 8.0 及更高版本上，始终为可调试应用启用高级分析。
如何计算内存
您在 Memory Profiler 顶部看到的数字取决于您的应用根据 Android 系统机制所提交的所有私有内存页面数。 此计数不包含与系统或其他应用共享的页面。 Memory Profiler 顶部的内存计数图例，如下图所示：
内存计数中的类别如下所示：
Java： 从 Java 或 Kotlin 代码分配的对象内存。
Native： 从 C 或 C++ 代码分配的对象内存。
即使您的应用中不使用 C++，您也可能会看到此处使用的一些原生内存，因为 Android 框架使用原生内存代表您处理各种任务，如处理图像资源和其他图形时，即使您编写的代码采用 Java 或 Kotlin 语言。
Graphics： 图形缓冲区队列向屏幕显示像素（包括 GL 表面、GL 纹理等等）所使用的内存。（请注意，这是与 CPU 共享的内存，不是 GPU 专用内存。）
Stack： 您的应用中的原生堆栈和 Java 堆栈使用的内存。 这通常与您的应用运行多少线程有关。
Code： 您的应用用于处理代码和资源（如 dex 字节码、已优化或已编译的 dex 码、.so 库和字体）的内存。
Other： 您的应用使用的系统不确定如何分类的内存。
Allocated： 您的应用分配的 Java/Kotlin 对象数。 它没有计入 C 或 C++ 中分配的对象。
当连接至运行 Android 7.1 及更低版本的设备时，此分配仅在 Memory Profiler 连接至您运行的应用时才开始计数。 因此，您开始分析之前分配的任何对象都不会被计入。 不过，Android 8.0 附带一个设备内置分析工具，该工具可记录所有分配，因此，在 Android 8.0 及更高版本上，此数字始终表示您的应用中待处理的 Java 对象总数。
与以前的 Android Monitor 工具中的内存计数相比，新的 Memory Profiler 以不同的方式记录您的内存，因此，您的内存使用量现在看上去可能会更高些。 Memory Profiler 监控的类别更多，这会增加总的内存使用量，但如果您仅关心 Java 堆内存，则“Java”项的数字应与以前工具中的数值相似。
然而，Java 数字可能与您在 Android Monitor 中看到的数字并非完全相同，这是因为应用的 Java 堆是从 Zygote 启动的，而新数字则计入了为它分配的所有物理内存页面。 因此，它可以准确反映您的应用实际使用了多少物理内存。
注：目前，Memory Profiler 还会显示应用中的一些误报的原生内存使用量，而这些内存实际上是分析工具使用的。 对于大约 100000 个对象，最多会使报告的内存使用量增加 10MB。 在这些工具的未来版本中，这些数字将从您的数据中过滤掉。
查看内存分配
内存分配显示内存中每个对象是如何分配的。 具体而言，Memory Profiler 可为您显示有关对象分配的以下信息：
分配哪些类型的对象以及它们使用多少空间。
每个分配的堆叠追踪，包括在哪个线程中。
对象在何时被取消分配（仅当使用运行 Android 8.0 或更高版本的设备时）。
如果您的设备运行 Android 8.0 或更高版本，您可以随时按照下述方法查看您的对象分配： 只需点击并按住时间线，并拖动选择您想要查看分配的区域。 不需要开始记录会话，因为 Android 8.0 及更高版本附带设备内置分析工具，可持续跟踪您的应用分配。如下如所示：
如果您的设备运行 Android 7.1 或更低版本，则在 Memory Profiler 工具栏中点击 Record memory allocations
。 记录时，Android Monitor 将跟踪您的应用中进行的所有分配。 操作完成后，点击 Stop recording
（同一个按钮）以查看分配。如下如所示：
在选择一个时间线区域后（或当您使用运行 Android 7.1 或更低版本的设备完成记录会话时），已分配对象的列表将显示在时间线下方，按类名称进行分组，并按其堆计数排序。
注：在 Android 7.1 及更低版本上，您最多可以记录 65535 个分配。 如果您的记录会话超出此限值，则记录中仅保存最新的 65535 个分配。 （在 Android 8.0 及更高版本中，则没有实际的限制。）
要检查分配记录，请按以下步骤操作：
浏览列表以查找堆计数异常大且可能存在泄漏的对象。 为帮助查找已知类，点击 Class Name 列标题以按字母顺序排序。 然后点击一个类名称。 此时在右侧将出现 Instance View 窗格，显示该类的每个实例，如下图中所示。
在 Instance View 窗格中，点击一个实例。 此时下方将出现 Call Stack 标签，显示该实例被分配到何处以及哪个线程中。
在 Call Stack 标签中，点击任意行以在编辑器中跳转到该代码。 有关每个已分配对象的详情在右侧的 Instance View 中的显示，如下图所示：
默认情况下，左侧的分配列表按类名称排列。在列表顶部，您可以使用右侧的下拉列表在以下排列方式之间进行切换：
Arrange by class： 基于类名称对所有分配进行分组。
Arrange by package： 基于软件包名称对所有分配进行分组。
Arrange by callstack： 将所有分配分组到其对应的调用堆栈。
捕获堆转储
堆转储显示在您捕获堆转储时您的应用中哪些对象正在使用内存。 特别是在长时间的用户会话后，堆转储会显示您认为不应再位于内存中却仍在内存中的对象，从而帮助识别内存泄漏。 在捕获堆转储后，您可以查看以下信息：
您的应用已分配哪些类型的对象，以及每个类型分配多少。
每个对象正在使用多少内存。
在代码中的何处仍在引用每个对象。
对象所分配到的调用堆栈（目前，如果您在记录分配时捕获堆转储，则只有在 Android 7.1 及更低版本中，堆转储才能使用调用堆栈）。
要捕获堆转储，在 Memory Profiler 工具栏中点击 Dump Java heap
。 在转储堆期间，Java 内存量可能会暂时增加。 这很正常，因为堆转储与您的应用发生在同一进程中，并需要一些内存来收集数据。
堆转储显示在内存时间线下，显示堆中的所有类类型，如下图所示：
注：如果您需要更精确地了解转储的创建时间，可以通过调用 [dumpHprofData()](
)) 在应用代码的关键点创建堆转储。
要检查您的堆，请按以下步骤操作：
浏览列表以查找堆计数异常大且可能存在泄漏的对象。 为帮助查找已知类，点击 Class Name 列标题以按字母顺序排序。 然后点击一个类名称。此时在右侧将出现 Instance View 窗格，显示该类的每个实例，如下图中所示。
在 Instance View 窗格中，点击一个实例。此时下方将出现 References，显示该对象的每个引用。 或者，点击实例名称旁的箭头以查看其所有字段，然后点击一个字段名称查看其所有引用。 如果您要查看某个字段的实例详情，右键点击该字段并选择 Go to Instance。
在 References 标签中，如果您发现某个引用可能在泄漏内存，则右键点击它并选择 Go to Instance。 这将从堆转储中选择对应的实例，显示您自己的实例数据。
默认情况下，堆转储不会向您显示每个已分配对象的堆叠追踪。 要获取堆叠追踪，在点击 Dump Java heap 之前，您必须先开始记录内存分配。然后，您可以在 Instance View 中选择一个实例，并查看 Call Stack 标签以及 References 标签，如下图所示。不过，在您开始记录分配之前，可能已分配一些对象，因此，调用堆栈不能用于这些对象。包含调用堆栈的实例在图标 上用一个“堆栈”标志表示。（遗憾的是，由于堆叠追踪需要您执行分配记录，因此，您目前无法在 Android 8.0 上查看堆转储的堆叠追踪。）
默认情况下，堆转储不会向您显示每个已分配对象的堆叠追踪。 要获取堆叠追踪，在点击 Dump Java heap 之前，您必须先开始记录内存分配。然后，您可以在 Instance View 中选择一个实例，并查看 Call Stack 标签以及 References 标签，如下图所示。不过，在您开始记录分配之前，可能已分配一些对象，因此，调用堆栈不能用于这些对象。包含调用堆栈的实例在图标
上用一个“堆栈”标志表示。（遗憾的是，由于堆叠追踪需要您执行分配记录，因此，您目前无法在 Android 8.0 上查看堆转储的堆叠追踪。）
在您的堆转储中，请注意由下列任意情况引起的内存泄漏：
长时间引用 Activity、Context、View、Drawable 和其他对象，可能会保持对 Activity 或 Context 容器的引用。
可以保持 Activity 实例的非静态内部类，如 Runnable。
对象保持时间超出所需时间的缓存。
捕获堆转储需要的持续时间标示在时间线中，如下图所示：
在类列表中，您可以查看以下信息：
Heap Count： 堆中的实例数。
还未添加个人签名 2021.10.31 加入
还未添加个人简介
评论