一、Systrace 基础认知：为什么它是性能分析的「显微镜」？
Systrace 是 Android 系统提供的底层性能分析工具，通过跟踪系统内核和应用进程的关键事件，以可视化方式展示系统运行状态。它能精准定位：
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主线程卡顿：布局、绘制、输入处理等耗时操作
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渲染瓶颈：GPU 渲染、Buffer 队列阻塞
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CPU 调度问题：核心负载不均衡、频率限制
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线程同步阻塞：锁竞争、IO 等待
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系统服务耗时：SurfaceFlinger、InputDispatcher 等系统进程的性能表现
核心优势：相比其他工具，Systrace 能从「系统全局视角」展示各组件的协同耗时，避免片面分析。
二、环境准备：工欲善其事，必先利其器
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工具安装
- Android SDK Platform Tools：确保
adb命令可用（最新版 SDK 已包含）。 - Perfetto：Google 新一代性能分析工具，兼容 Systrace 格式，功能更强大（下载地址：perfetto.dev）。
- Chrome 浏览器：旧版 Systrace 可直接用 Chrome 打开（地址栏输入
chrome://tracing）。
- Android SDK Platform Tools：确保
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设备配置
- 开启开发者选项：进入「设置 > 关于手机 > 版本号」连续点击 7 次，返回「系统」菜单找到「开发者选项」。
- 启用「USB 调试」和「GPU 呈现模式分析」（可选，用于辅助判断渲染问题）。
- 关闭后台无关应用，确保测试场景纯净。
三、抓取 Systrace：精准捕获性能问题现场
1. 命令行抓取（推荐高级场景）
通过 python systrace.py 脚本命令可灵活配置跟踪事件，示例：
bash
# 抓取 10 秒系统关键事件（CPU、GPU、主线程等）
cd D:\Android\Sdk\platform-tools\systrace
python systrace.py -t 10 -o mytrace.html gfx input view wm am sm cpuinfo sched freq
# 抓取指定应用的主线程和渲染线程
a ```
cd D:\Android\Sdk\platform-tools\systrace
python systrace.py -t 8 -o apptrace.html --app=com.tencent.mm gfx input view
高级配置：指定 CPU 核心、跟踪 Java 方法耗时
cd D:\Android\Sdk\platform-tools\systrace
python systrace.py -t 15 -o advanced_trace.html --cpu-list=0-3 --from-file=my_categories.txt
**关键参数解析**：
- `-t`：跟踪时长（秒）
- `-o`：输出文件名
- `--app`：指定跟踪的应用包名
- `gfx`：图形渲染相关事件
- `input`：输入事件处理
- `sched`：CPU 调度事件
- `freq`：CPU 频率变化
- `--from-file`：从文件加载自定义跟踪类别
##### **2. 可视化工具抓取（适合新手）**
- **Android Studio Profiler**：
打开 `Profiler` 面板 → 点击 `System Trace` → 选择跟踪类别 → 点击录制按钮，操作应用后停止，自动生成 trace 文件。
- **Perfetto UI**：
连接设备后，在 Perfetto 界面选择「Android Systrace」，勾选所需类别（如 `sched`、`gfx`、`view`），点击录制，操作完成后下载 trace 文件。
#### **四、分析 Systrace：从可视化数据到问题定位**
##### **1. 用 Perfetto 打开 trace 文件（推荐）**
Perfetto 相比旧版 Chrome Tracing 支持更丰富的分析功能：
- 导入 trace 文件后，左侧面板显示「Tracks」（事件轨道），右侧是时间轴可视化。
- 常用 Track 解析：
- **CPU Usage**：各 CPU 核心的负载率，红色区域表示高占用。
- **Processes**：各进程 / 线程的事件耗时，重点关注主线程（如 `com.example.app:main`）。
- **Scheduling**：线程调度事件，查看是否有长时间等待（`sleep`）或频繁切换。
- **Graphics**：渲染流程事件，包括 Vsync、绘制、Buffer 队列状态。
##### **2. 核心耗时分析维度**
#### **维度一：主线程（UI 线程）耗时**
- **识别卡顿帧**：
在 `Graphics` 轨道中，找到 `Frame` 事件，正常帧耗时应 < 16ms（60fps），超过则可能卡顿。点击帧事件，下方详情页会显示：
- `Input handling`：输入处理耗时
- `Animation`：动画计算耗时
- `Layout`：布局计算耗时
- `Draw`：绘制耗时
- `Sync`：与渲染线程同步耗时
- `Upload`：数据上传到 GPU 耗时
- **典型问题场景**：
- **布局嵌套过深**：查看 `Layout` 事件耗时是否过长，可能需要优化 XML 布局（如用 `ConstraintLayout` 替代多层嵌套）。
- **主线程 GC**：在 `System Server` 或应用进程轨道中，若出现 `GC` 事件且耗时 > 5ms，可能导致主线程暂停。
- **IO 操作阻塞**：查看是否有 `disk` 或 `network` 相关事件在主线程执行（如文件读写、网络请求）。
#### **维度二：渲染流程瓶颈**
- **BufferQueue 分析**：
在 `SurfaceFlinger` 轨道中，查看 `BufferQueue` 状态：
- `dequeueBuffer`：应用获取 Buffer 耗时，若频繁 > 3ms，可能受限于 Triple Buffer 满。
- `queueBuffer`：应用提交 Buffer 耗时，若过长可能是 GPU 渲染慢或 CPU 计算慢。
- `acquireBuffer`：SurfaceFlinger 获取 Buffer 耗时，过长可能因 SurfaceFlinger 负载高。
- **GPU 渲染问题**：
查看 `GPU` 轨道中的 `RenderThread` 事件，若 `draw` 或 `swapBuffers` 耗时过长，可能是：
- 过度绘制（UI 元素重叠过多），可通过「开发者选项 > 调试 GPU 过度绘制」验证。
- 复杂特效（如离屏渲染），可尝试简化特效或使用 `Hardware Layer` 优化。
#### **维度三：CPU 调度与频率**
- **CPU 核心负载**：
在 `CPU Usage` 轨道中，查看问题时间段内各核心负载：
- 若小核（如 CPU0-3）负载过高，可能导致高优先级任务被调度到小核，引发卡顿（可通过 `CPU Info` 轨道查看任务绑核情况）。
- 若大核（如 CPU4-7）频率被限制（查看 `Clock Frequency` 事件），可能因过热或电源管理策略，需检查是否触发温控。
- **线程调度延迟**：
在 `Scheduling` 轨道中，查看 `sched_switch` 事件：
- `prev_state=D`：前一个任务处于磁盘睡眠（IO 等待），可能因主线程读文件阻塞。
- `next_prio` 过低：新任务优先级低，被高优先级任务抢占，导致调度延迟。
#### **维度四：系统服务耗时**
- **InputDispatcher 延迟**：
在 `system_server` 进程中，查看 `InputDispatcher` 轨道，若 `dispatchInputEvent` 耗时过长，可能是：
- 系统正在处理大量输入事件（如多任务并发）。
- 应用主线程阻塞，无法及时响应输入。
- **SurfaceFlinger 合成耗时**：
在 `SurfaceFlinger` 进程中，查看 `handleMessageRefresh` 事件，若合成耗时 > 16ms，可能因：
- 多图层合成压力大（如多窗口叠加）。
- GPU 性能不足（可对比同类设备确认是否硬件瓶颈）。
#### **五、实战案例：从 trace 到优化方案**
##### **案例一：列表滑动卡顿**
- **Trace 现象**：
- 滑动时 `Frame` 事件频繁超过 16ms，`Layout` 和 `Draw` 耗时占比高。
- 主线程轨道中出现大量 `measure` 和 `layout` 事件，且间隔不均匀。
- **优化方案**：
1. 检查列表适配器是否在 `getView` 中执行复杂操作（如图片解码、网络请求），移至后台线程。
1. 启用 `RecyclerView` 的 `ItemViewPool` 和 `Prefetch` 机制，减少布局重复计算。
1. 对列表项使用 `ViewHolder` 模式，避免频繁创建 View。
##### **案例二：应用启动白屏过长**
- **Trace 现象**：
- 启动阶段主线程被 `bindApplication`、`createActivity` 等事件阻塞，耗时 > 500ms。
- `GC` 事件频繁出现，且伴随长时间暂停。
- **优化方案**：
1. 分析 `Application.onCreate` 和 `Activity.onCreate` 中的耗时操作，如数据库初始化、大图加载，移至后台线程或使用懒加载。
1. 减少启动时的类加载数量，可通过 `ProGuard` 优化代码，或使用 `App Startup` 库管理初始化顺序。
1. 优化内存分配，避免启动时大量对象创建导致频繁 GC（如使用对象池复用资源）。
#### **六、进阶技巧：提升分析效率**
1. **自定义跟踪事件**：
在应用中插入 `Trace.beginSection("MyTask")` 和 `Trace.endSection()`，可在 trace 中标记自定义任务耗时，便于定位具体代码段。
java
```
import android.os.Trace;
Trace.beginSection("LoadImage");
try {
// 耗时的图片加载操作
} finally {
Trace.endSection();
}
```
1. **对比分析**：
抓取正常场景和卡顿场景的两份 trace，用 Perfetto 的「Compare Traces」功能对比差异，重点关注耗时增加的事件类别。
1. **结合其他工具**：
- 用 `Logcat` 过滤 `Choreographer` 日志（`Logcat -s Choreographer`），查看帧耗时详情。
- 用 `Android Profiler` 分析内存分配和 CPU 线程栈，定位具体方法耗时。
#### **七、性能优化最佳实践**
1. **主线程原则**：
- 禁止主线程执行 IO 操作（文件、网络）、复杂计算（JSON 解析、图片压缩）。
- 使用 `HandlerThread`、`WorkManager` 或 `Coroutines` 处理后台任务。
1. **渲染优化**：
- 减少过度绘制，使用「开发者选项 > 显示过度绘制区域」可视化优化。
- 对频繁动画的 View 使用 `Hardware Layer`（`setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)`）。
1. **CPU 调度优化**：
- 高优先级任务（如指纹解锁）可通过 `Process.setThreadGroup` 绑定大核运行。
- 避免频繁唤醒 CPU，合并后台任务（如批量网络请求）。
#### **八、总结：Systrace 分析的核心思维**
Systrace 的价值不仅在于定位问题，更在于建立「系统级性能认知」：
- **从事件流视角**理解应用与系统的交互逻辑
- **用数据驱动**替代经验猜测，精准量化优化效果
- **关注协同瓶颈**而非单一模块，避免「头痛医头脚痛医脚」
通过持续实践，你将能从密密麻麻的 trace 事件中，快速识别出影响用户体验的关键痛点，让性能优化真正「有的放矢」。
