【小知识】Android APP 性能测试指标汇总（一）

盆友圈的小可爱
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前言

众所周知，目前移动端设备的系统主要分为Android 和 IOS两大系统阵营。其中，Android系统是开源的，因此很多厂商都是以Android系统为基础进行开发应用软件。

对安卓设备中APP测试包括：功能测试、UI测试、性能测试、兼容性测试、压力测试、边界值测试、中断测试等等

image.png

其中，设备性能出现的问题，会直接对用户在使用APP产品带来不好的体验。

本期将关于安卓APP性能测试指标进行汇总和学习，Let's go~~

1. 内存

在Android系统中，每个APP内存包括两部分：

  • 与其他进程共享内存（shared drity）
  • APP独占的私有内存（private dirty）

在行业内，我们通常会使用PSS（USS+共享的内存）来判断APP的内存开销

查看指令为：adb shell dumpsys meminfo 应用包名或者 adb shell procrank

例如：我们查看Youtube应用的内存运行情况：

image.png

  • 内存测试测试项中，需要对系统不同情况进行测试

    1. 空闲状态下，应用内存消耗
    2. 中等规格状态下（操作时间较长），应用内存消耗
    3. 满格状态下（操作时间较短），应用内存消耗
    4. 测试过程中，同时要关注内存峰值、泄漏、内存释放、压测后内存使用情况

  • 内存场景问题

    1. 内存抖动：频繁的GC，导致UI卡顿
    2. 内存溢出：应用申请的内存不够引发的
    3. 内存泄漏：应用结束后无法释放内存空间，存在大量次数就会导致内存泄漏
    4. 频繁GC

更多细节，可查看之前的性能测试指标之内存

2. CPU

CPU 是衡量APP应用程序占用系统资源情况。

如果APP应用程序占用过多的CPU资源，会导致整个系统的稳定性，系统操作会异常的卡顿。

因此，Android CPU指标我们需要关注两点：

  • CPU 总体使用率
  • 应用程序CPU占有率

我们可以通过下列命令查看CPU资源使用情况：

  • adb shell dumpsys cpuinfo | grep packagename

  • adb shell dumpsys top -n 10 -s cpu 显示占比CPU最高的钱10个程序 (-t 显示进程名称，-s按指定行排序,-n 在退出前刷新几次，-d 刷新间隔，-m显示最大数量)

使用adb shell cat /proc/stat读取/proc文件。它以文件系统方式为内核与进程提供通信接口，用户和应用程序可以通过/proc文件，得到系统信息，并改变内核的某些参数。

在使用性能检测功能工具CPU指标，会有一个概念CPU利用率（默认显示第一种）

  • CPU Usage: 传统CPU利用率，也称为未规范化CPU利用率

    计算方法： 当前时刻CPU频率下，CPU Usage = CPU执行时间/CPU总时间

  • CPU Usage（normalized）:规范化CPU利用率

    计算方法：CPU usage（normalized）= (CPU执行时间/CPU总时间)*（当下时刻所有CPU频率之后/所有CPU频率最大值之后）

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user ：从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的jiffies ，不包含nice值为负进程；
nice ：从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的jiffies；
system ：从系统启动开始累计到当前时刻，系统态的jiffies；
idle ：从系统启动开始累计到当前时刻，除硬盘IO等待时间以外其它等待的jiffies；
iowait ： 从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待的jiffies；
irq ： 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断的jiffies；
softirq ：从系统启动开始累计到当前时刻，软中断的jiffies

注：jiffies（时间片）为Linux核心变数

total=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

cpu usage=[(user_end +sys_end+nice_end) - (user_begin + sys_begin+nice_begin)]/(total_end - total_begin)*100

同样，需要在系统空闲、中等、满格三种情况下，查看CPU指标变化情况。

我们在面对问题如：APP操作时出现发烫、卡顿、ANR现象，排查是否是CPU问题时：

  • 如果是ANR，则在logcat文件里搜索ANR in,以及adb pull 拉取trace文件
  • 如果没有ANR则使用上述方法获取到CPU占用率，如果某个场景CPU占用率走势异常，峰值存在异常均值大于基线，则可以使用traceview查看分析Trace文件，反馈给RD解决。

更多细节，可查看性能测试指标之CPU

3. GPU

当一个APP操作过程中，出现卡顿，存在的原因可以有CPU问题，也有可能是GPU问题。

GPU指标专门衡量一个APP画面渲染的速度，当过度绘制对画面性能影响是极其严重的。

  • GPU指标中需要关注点：

    1. 过度绘制：界面显示的activity嵌套多层
    2. 屏幕滑动帧率
    3. 屏幕滑动平滑度

  • GPU数据获取步骤

    1. adb shell dumpsys gfxinfo 包名 > GPU.txt
    2. pull GPU.txt 文件到本地
    3. 定位到Profile datain ms 复制到Excel中绘制表格展示

  • GPU测试点：

    1. 过度绘制测试：

      • 打开开发者选项
      • 进行操作测试APP
      • 测试指标：
        • 控制过度绘制为2X
        • 不允许存在4X过度绘制
        • 不允许在面积超过屏幕1/4的3X过度绘制

  • 画面卡顿

4. FPS

FPS指标是衡量APP画面每秒传输的帧数，每秒钟帧数越多，操作APP的动作越流畅。

FPS指标是显示指标一种，显示指标主要有两大类：

  1. 系统层级的指标仅有FPS，本身的Surface的合成需要在SurfaceFlinger中进行

  2. 应用层级的指标有三类：

    • Aggregate frame stats，属于HWUI功能。HWUI进行Surface绘制后才能分析
    • Jankiness count、MAx accumulate frames、Frame rate适合范围广
    • SM、Skipped frames 需要Choreographer 绘制Surface 才能正常工作

  • FPS指标普遍要求：

    • 在android 屏幕中刷新率为60帧/秒
    • 每一帧时间不超过16.6ms，画面流畅不卡顿

  • FPS 数据获取命令：

    1. adb shell dumpsys SurfaceFlinger --latency 当前activity
    2. adb shell dumpsys gfxinfo 包名

通常情况下，FPS和GPU两个是结合的一起看的，两者的关系是相辅相成。

总结

本期，我们主要对安卓性能测试中CPU、内存、GPU和FPS四个指标相关概念进行学习。

以上是本期内容，欢迎大佬们点赞评论，下期见~~~

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