Android开发优化的几点建议

前言

安卓开发大军浩浩荡荡，经过近十年的发展，Android技术优化日异月新，Android系统性能也已经非常流畅，可以在体验上完全媲美iOS。
但是，到了各大厂商手里，改源码、自定义系统，使得Android原生系统变得鱼龙混杂，然后到了不同层次的开发工程师手里，因为技术水平的参差不齐，即使很多手机在跑分软件性能非常高，打开应用依然存在卡顿现象。另外，随着产品内容迭代，功能越来越复杂，UI页面也越来越丰富，也成为流畅运行的一种阻碍。综上所述，对APP进行性能优化已成为开发者该有的一种综合素质，也是开发者能够完成高质量应用程序作品的保证。

在Android应用优化方面，我们主要从以下4个方面进行优化：

1. 稳定（内存溢出、崩溃）
2. 流畅（卡顿）
3. 耗损（耗电、流量、网络）
4. 安装包（APK瘦身）

内存优化

由于Android应用的沙箱机制，每个应用所分配的内存大小是有限度的，内存太低就会触发LMK(Low Memory Killer)机制，进而会出现闪退现象。如果要对内存进行优化，就需要先搞懂java的内存是如何分配和回收的。

分析工具

Memory Monitor 工具

Memory Monitor是Android Studio自带的一个内存监视工具，它可以很好地帮助我们进行内存实时分析。通过点击Android Studio右下角的Memory Monitor标签，打开工具可以看见较浅蓝色代表free的内存，而深色的部分代表使用的内存从内存变换的走势图变换，可以判断关于内存的使用状态，例如当内存持续增高时，可能发生内存泄漏；当内存突然减少时，可能发生GC等。

Memory Analyzer工具

MAT 是一个快速，功能丰富的 Java Heap 分析工具，通过分析 Java 进程的内存快照 HPROF 分析，从众多的对象中分析，快速计算出在内存中对象占用的大小，查看哪些对象不能被垃圾收集器回收，并可以通过视图直观地查看可能造成这种结果的对象。

LeakCanary工具

LeakCanary是一个内存监测工具，该工具是Square公司出品的，所谓Square出品必属精品，LeakCanary的官方地址为https://github.com/square/lea…，我们可以在Gradle里引用它。

Android Lint 工具

Android Lint 是Android Sutido种集成的一个Android代码提示工具，它可以给布局、代码提供非常强大的帮助。如果在布局文件中写了三层冗余的LinearLayout布局，就会在编辑器右边看到提示。当然这个是一个简单的举例，Lint的功能非常强大，大家应该养成写完代码查看Lint的习惯，这不仅让你及时发现代码种隐藏的一些问题，更能让你养成良好的代码风格，要知道，这些Lint提示可都是Google大牛们汗水合智慧的结晶。

其他建议

在Android应用开发中，影响稳定性的原因很多，比如内存使用不合理、代码异常场景考虑不周全、代码逻辑不合理等，都会对应用的稳定性造成影响。
其中最常见的两个场景是：Crash 和 ANR，这两个错误将会使得程序无法使用。所以做好Crash监控，把崩溃信息、异常信息收集记录起来，以便后续分析；合理使用主线程处理业务，不要在主线程中做耗时操作，防止ANR程序无响应发生。

交互优化

交互是与用户体验最直接的方面，交互场景大概可以分为四个部分：UI 绘制、应用启动、页面跳转、事件响应。对于上面四个方面，大致可以从以下两个方面来进行优化：

• 界面绘制：主要原因是绘制的层级深、页面复杂、刷新不合理，由于这些原因导致卡顿的场景更多出现在 UI 和启动后的初始界面以及跳转到页面的绘制上。
• 数据处理：导致这种卡顿场景的原因是数据处理量太大，一般分为三种情况，一是数据在处理 UI 线程，二是数据处理占用 CPU 高，导致主线程拿不到时间片，三是内存增加导致 GC 频繁，从而引起卡顿。

我们知道，Android的绘制需要经过onMeasure、onLayout、onDraw等几个步骤，所以布局的层级越深、元素越多、耗时也就越长。还有就是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。如果某个操作花费的时间是 24ms ，系统在得到 VSYNC 信号时就无法正常进行正常渲染，这样就发生了丢帧现象。

之所以出现卡顿现象，是因为有两个原因：

• 绘制任务太重，绘制一帧内容耗时太长
• 主线程太忙，根据系统传递过来的 VSYNC 信号来时还没准备好数据导致丢帧

基于问题产生的原因，我们可以从以下几个方面进行优化：

布局优化

在Android种系统对View进行测量、布局和绘制时，都是通过对View数的遍历来进行操作的。如果一个View数的高度太高就会严重影响测量、布局和绘制的速度。Google也在其API文档中建议View高度不宜哦过10层。现在版本种Google使用RelativeLayout替代LineraLayout作为默认根布局，目的就是降低LineraLayout嵌套产生布局树的高度，从而提高UI渲染的效率。
在布局优化方面，我们可以从以下几个方面进行优化：

• 布局复用，使用<include>标签重用layout；
• 提高显示速度，使用<ViewStub>延迟View加载；
• 减少层级，使用<merge>标签替换父级布局；
• 注意使用wrap_content，会增加measure计算成本；
• 删除控件中无用属性；

渲染优化

过度绘制是指在屏幕上的某个像素在同一帧的时间内被绘制了多次。在多层次重叠的 UI 结构中，如果不可见的 UI 也在做绘制的操作，就会导致某些像素区域被绘制了多次，从而浪费了多余的 CPU 以及 GPU 资源。我们可以通过开启手机的过渡绘制功能来检测页面是否被过度绘制。

为了避免过度绘制，我们可以从以下几个方面进行优化：

• 布局上的优化，移除 XML 中非必须的背景，移除 Window 默认的背景、按需显示占位背景图片。
• 自定义View优化，使用 canvas.clipRect()来帮助系统识别那些可见的区域，只有在这个区域内才会被绘制。

启动优化

应用一般都有闪屏页，优化闪屏页的 UI 布局，可以通过 Profile GPU Rendering 检测丢帧情况。
也可以通过启动加载逻辑优化。可以采用分布加载、异步加载、延期加载策略来提高应用启动速度。
数据准备。数据初始化分析，加载数据可以考虑用线程初始化等策略。

刷新优化

Android开发中，通常是异步操作页面的，因此需要可以从刷新优化上来优化应用，主要有两个原则：

• 减少刷新次数；
• 缩小刷新区域；

动画优化

在实现动画效果时，需要根据不同场景选择合适的动画框架来实现。有些情况下，可以用硬件加速方式来提供流畅度。

耗电优化

在移动设备中，电池的重要性不言而喻，没有电什么都干不成。对于操作系统和设备开发商来说，耗电优化一致没有停止，去追求更长的待机时间，而对于一款应用来说，并不是可以忽略电量使用问题，特别是那些被归为“电池杀手”的应用，最终的结果是被卸载。因此，应用开发者在实现需求的同时，需要尽量减少电量的消耗。

在 Android5.0 以前，在应用中测试电量消耗比较麻烦，也不准确，5.0 之后专门引入了一个获取设备上电量消耗信息的 API，即Battery Historian。Battery Historian 是一款由 Google 提供的 Android 系统电量分析工具，和Systrace 一样，是一款图形化数据分析工具，直观地展示出手机的电量消耗过程，通过输入电量分析文件，显示消耗情况，最后提供一些可供参考电量优化的方法。

网络优化

对于网络的优化，可以从以下几个方面着手进行：

图片网络优化

例如，针对网络情况，返回不同的图片数据，一种是高清大图，一种是正常图片，一种是缩略小图。当用户处于wifi下给控件设置高清大图，当4g或者3g模式下加载正常图片，当弱网条件下加载缩略图。

网络数据优化

移动端获取网络数据优化可以从以下几点着手：

• 连接复用：节省连接建立时间，如开启 keep-alive。

对于Android来说默认情况下HttpURLConnection和HttpClient都开启了keep-alive。只是2.2之前HttpURLConnection存在影响连接池的Bug，具体可见：Android HttpURLConnection及HttpClient选择

• 请求合并：即将多个请求合并为一个进行请求，比较常见的就是网页中的CSS Image Sprites。如果某个页面内请求过多，也可以考虑做一定的请求合并。
• 减少请求数据的大小：对于post请求，body可以做gzip压缩的，header也可以做数据压缩。返回数据的body也可以做gzip压缩，body数据体积可以缩小到原来的30%左右。

异常拦截优化

在获取数据的流程中，访问接口和解析数据时都有可能会出错，我们可以通过拦截器在这两层拦截错误。

• 在访问接口时，我们不用设置拦截器，因为一旦出现错误，Retrofit会自动抛出异常。比如，常见请求异常404，500，503等等。
• 在解析数据时，我们设置一个拦截器，判断Result里面的code是否为成功，如果不成功，则要根据与服务器约定好的错误码来抛出对应的异常。比如，token失效，禁用同账号登陆多台设备，缺少参数，参数传递异常等等。

APK瘦身

应用安装包大小对应用使用没有影响，但应用的安装包越大，用户下载的门槛越高，特别是在移动网络情况下，用户在下载应用时，对安装包大小的要求更高，因此，减小安装包大小可以让更多用户愿意下载和体验产品。

在Android Studio工具栏里，打开build–>Analyze APK, 选择要分析的APK包 ，可以看到apk的相关信息，如下所示：

Android的apk主要有以下信息构成：

• assets文件夹。存放一些配置文件、资源文件，assets不会自动生成对应的 ID，而是通过 AssetManager 类的接口获取。
• res。res 是 resource 的缩写，这个目录存放资源文件，会自动生成对应的 ID 并映射到 .R 文件中，访问直接使用资源ID。
• META-INF。保存应用的签名信息，签名信息可以验证 APK 文件的完整性。
• AndroidManifest.xml。这个文件用来描述 Android 应用的配置信息，一些组件的注册信息、可使用权限等。
• classes.dex。Dalvik 字节码程序，让 Dalvik 虚拟机可执行，一般情况下，Android 应用在打包时通过Android SDK 中的 dx 工具将 Java 字节码转换为 Dalvik 字节码。
• resources.arsc。记录着资源文件和资源 ID 之间的映射关系，用来根据资源 ID 寻找资源。

基于上面的组成部分，那么优化也可以从以下几个方面着手：

• 代码混淆。使用proGuard 代码混淆器工具，它包括压缩、优化、混淆等功能。
• 资源优化。比如使用 Android Lint 删除冗余资源，资源文件最少化等。
• 图片优化。比如利用 AAPT 工具对 PNG 格式的图片做压缩处理，降低图片色彩位数等。
• 避免重复功能的库，使用 WebP图片格式等。
• 插件化，比如功能模块放在服务器上，按需下载，可以减少安装包大小。