线上UI卡顿检测方案
线上检测方案比较流行的是BlockCanary和WatchDog，下面我们就看看它们是怎么做到检测UI卡顿的并反馈给开发人员。
BlockCanary
- BlockCanary能检测到主线程的卡顿, 并将结果记录下来, 以友好的方式展示,很类似于LeakCanary的展示。
BlockCanary的使用很简单，只要在Application中进行设置一下就可以如下：
BlockCanary.install(this, new AppBlockCanaryContext()).start();
- AppBlockCanaryContext继承自BlockCanaryContext是对BlockCanary中各个参数进行配置的类
可配置参数如下：
//卡顿阀值 int getConfigBlockThreshold(); boolean isNeedDisplay(); String getQualifier(); String getUid(); String getNetworkType(); Context getContext(); String getLogPath(); boolean zipLogFile(File[] src, File dest); //可将卡顿日志上传到自己的服务 void uploadLogFile(File zippedFile); String getStackFoldPrefix(); int getConfigDumpIntervalMillis();
- 在某个消息执行时间超过设定的标准时会弹出通知进行提醒，或者上传。
原理
熟悉Android的Handler机制的同学一定知道，Handler中重要的组成部分，looper，并且应用的主线程只有一个Looper存在，不管有多少handler，最后都会回到这里。 我们注意到Looper.loop()中有这么一段代码：
public static void loop() { ...
for (;;) { ...
// 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); }
... } }
注意到两个很关键的地方是logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " + msg.callback + ": " + msg.what);和logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);这两行代码，它调用的时机正好在dispatchMessage(msg)的前后，而主线程卡也就是在dispatchMessage(msg)卡住了。
BlockCanary的流程图
（图片来自网络）
BlockCanary就是通过替换系统的Printer来增加了一些我们想要的堆栈信息，从而满足我们的需求。
替换原有的Printer是通过以下方法：
Looper.getMainLooper().setMessageLogging(mainLooperPrinter);
并在mainLooperPrinter中判断start和end，来获取主线程dispatch该message的开始和结束时间，并判定该时间超过阈值(如2000毫秒)为主线程卡慢发生，并dump出各种信息，提供开发者分析性能瓶颈。如下所示：
@Override public void println(String x) { if (!mStartedPrinting) { mStartTimeMillis = System.currentTimeMillis(); mStartThreadTimeMillis = SystemClock.currentThreadTimeMillis(); mStartedPrinting = true; startDump(); } else { final long endTime = System.currentTimeMillis(); mStartedPrinting = false; if (isBlock(endTime)) { notifyBlockEvent(endTime); } stopDump(); } }
private boolean isBlock(long endTime) { return endTime - mStartTimeMillis > mBlockThresholdMillis; }
- BlockCanary dump的信息包括如下：
基本信息：安装包标示、机型、api等级、uid、CPU内核数、进程名、内存、版本号等 耗时信息：实际耗时、主线程时钟耗时、卡顿开始时间和结束时间 CPU信息：时间段内CPU是否忙，时间段内的系统CPU/应用CPU占比，I/O占CPU使用率 堆栈信息：发生卡慢前的最近堆栈，可以用来帮助定位卡慢发生的地方和重现路径
- 获取系统状态信息是通过如下代码实现：
threadStackSampler = new ThreadStackSampler(Looper.getMainLooper().getThread(), sBlockCanaryContext.getConfigDumpIntervalMillis()); cpuSampler = new CpuSampler(sBlockCanaryContext.getConfigDumpIntervalMillis());
下面看一下ThreadStackSampler是怎么工作的？
protected void doSample() { // Log.d("BlockCanary", "sample thread stack: [" + mThreadStackEntries.size() + ", " + mMaxEntryCount + "]"); StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
// Fetch thread stack info for (StackTraceElement stackTraceElement : mThread.getStackTrace()) { stringBuilder.append(stackTraceElement.toString()) .append(Block.SEPARATOR); } // Eliminate obsolete entry synchronized (mThreadStackEntries) { if (mThreadStackEntries.size() == mMaxEntryCount && mMaxEntryCount > 0) { mThreadStackEntries.remove(mThreadStackEntries.keySet().iterator().next()); } mThreadStackEntries.put(System.currentTimeMillis(), stringBuilder.toString()); } }
直接去拿主线程的栈信息, 每半秒去拿一次, 记录下来, 如果发生卡顿就显之显示出来 拿CPU的信息较麻烦, 从/proc/stat下面拿实时的CPU状态, 再从/proc/" + mPid + "/stat中读取进程时间, 再计算各CPU时间占比和CPU的工作状态.
基于系统WatchDog原理来实现
- 启动一个卡顿检测线程，该线程定期的向UI线程发送一条延迟消息，执行一个标志位加1的操作，如果规定时间内，标志位没有变化，则表示产生了卡顿。如果发生了变化，则代表没有长时间卡顿，我们重新执行延迟消息即可。
public class WatchDog { private final static String TAG = "budaye"; //一个标志 private static final int TICK_INIT_VALUE = 0; private volatile int mTick = TICK_INIT_VALUE; //任务执行间隔 public final int DELAY_TIME = 4000; //UI线程Handler对象 private Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()); //性能监控线程 private HandlerThread mWatchDogThread = new HandlerThread("WatchDogThread"); //性能监控线程Handler对象 private Handler mWatchDogHandler;
//定期执行的任务 private Runnable mDogRunnable = new Runnable() { @Override public void run() { if (null == mHandler) { Log.e(TAG, "handler is null"); return; } mHandler.post(new Runnable() { @Override public void run() {//UI线程中执行 mTick++; } }); try { //线程休眠时间为检测任务的时间间隔 Thread.sleep(DELAY_TIME); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //当mTick没有自增时，表示产生了卡顿，这时打印UI线程的堆栈 if (TICK_INIT_VALUE == mTick) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); //打印堆栈信息 StackTraceElement[] stackTrace = Looper.getMainLooper().getThread().getStackTrace(); for (StackTraceElement s : stackTrace) { sb.append(s.toString() + "\n"); } Log.d(TAG, sb.toString()); } else { mTick = TICK_INIT_VALUE; }
