前言
《支付寶客戶端架構解析》系列將從支付寶客戶端的架構設計方案入手，細分拆解客戶端在“容器化框架設計”、“網路優化”、“效能啟動優化”、“自動化日誌收集”、“RPC 元件設計”、“移動應用監控、診斷、定位”等具體實現，帶領大家進一步瞭解支付寶在客戶端架構上的迭代與優化歷程。
本節將結合禾兮在 OSChina 珠海站現場的分享《移動端分析方案在螞蟻金服 mPaaS 中的實踐》，介紹支付寶客戶端自動化日誌收集與分析的具體思路。內容將分成三個部分展開：
- 支付寶客戶端分析方案的探索；
- MAS 移動分析框架淺析；
- mPaaS 技術架構與助力。
支付寶客戶端分析方案的探索
正如我們在《開篇 | 模組化與解耦式開發在螞蟻金服 mPaaS 深度實踐探討》已經對支付寶的架構演變與開發團隊規模發展做過介紹：
截止目前，在研發上面，支付寶僅 Android、iOS 客戶端開發人員近千人，客戶端程式碼行數超過了數百萬行，按業務劃分的工程數也已近千個，每個工程都有獨立的開發 owner 負責某一個具體的模組。雖然工程師團隊及工程量越發龐大，支付寶依舊能夠做到日釋出的頻率以確保業務快速迭代，同時在業務功能日益複雜的環境，保證 App 閃退率僅 0.01%。
那麼，在如此大體量的使用者規模和研發團隊下，支付寶又是如何確保使用者使用過程中的使用者體驗呢？我們主要從以下兩個維度衡量客戶端使用者體驗：
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靜態：指應用開發過程中，關注 App 本身的安裝包大小、儲存、涉及到的使用者隱私許可權、安全策略等，決定使用者是否願意安裝並使用你的應用
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動態：指應用釋出上線後，使用者在使用過程中，App 的啟動速度，閃退、卡死卡頓等穩定性資料，網路請求，記憶體以及電量流量等使用者實際的使用感受
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框架治理：
- 梳理啟動流程並重構，遵守啟動過程中按需載入原則
- 引用 Pipeline 機制，根據業務優先順序規定業務初始化時機
- 制定統一的開發規範，儘量降低業務方流程對啟動效能的影響
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業務治理：
- 按需載入，延時執行
- 執行緒治理：統一管理已有執行緒，並調整執行緒優先順序
- I/O 治理：關注主執行緒 I/O，優化合並頻繁讀寫的 I/O 操作，儘量使用統一儲存
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技術突破：
- 防止啟動過程中的 UI 重刷操作
- 虛擬機器優化，包括 JIT 關閉，降低 GC 次數
- 基礎模組調優，分析主執行緒耗時操作並優化
另外，使用者使用過程中 App 的記憶體、儲存、電量及流量等消耗，也是重要的衡量指標。具體的優化點如下：
- 記憶體：
- 記憶體分析：memtrace hprof 線下記憶體分析，遍歷物件，根據生命週期標記記憶體洩露，同時根據 object 建立引用確定業務歸屬
- Native 記憶體：影象庫切換到 native 層，4.x bitmap 畫素資料放到 ashme 共享記憶體，降低 GC
- 記憶體優化：物件池複用，減小 bitmap 對記憶體佔用，使用更小的圖，尤其注意三方 H5 頁面
- 儲存：
- 儲存分析：檢視應用儲存大小
- 儲存優化：使用共享庫，業務定向優化，壓縮儲存等
- 流量：
- 耗流量原因：分析各種網路請求
- 流量異常捕獲：hook 所有網路請求，根據host聚合流量，超過閾值確定異常
- 流量優化：PC 底層協議優化，資源增量按需下載，同時通過切面資訊呼叫方
- 電量：
- 耗電原因：監控 CPU 使用率，各種 sensor、gps、weaklock、網路連線等耗電操作
- 耗電異常捕獲：遍歷執行緒，獲取所有執行緒執行時間，與主執行緒比較確定異常
- 耗電優化：高效能 dump 執行緒棧優化，通過執行緒對映呼叫方，評估呼叫邏輯進行優化
針對以上每個優化點，支付寶都投入了大量精力進行研究和實踐，啟動速度優化的詳細內容可以查閱文件《支付寶客戶端架構解析：iOS 客戶端啟動效能優化初探》和《支付寶客戶端架構解析：Android 客戶端啟動速度優化之「垃圾回收」》，其他優化點請持續關注“客戶端架構解析”系列文章。
基於這些對使用者體驗優化的內容，支付寶構建了一套完整的超級 App 線上運維體系，實時監控線上 App 發生的異常問題，針對這些問題，以最快的時間定位問題原因並找到對應的解決方案，最後通過動態熱修復的技術及時修復線上問題，最終形成一個線上質量保障的閉環，保障應用執行的穩定性。
MAS 移動分析框架淺析
接下來，詳細介紹超級 App 運維體系中的移動監控框架具體是如何實現的。 移動分析 MAS（Mobile Analysis Service）通過對移動客戶端、H5、小程式、PC等多端埋點資料的採集與分析，實現產品核心指標監控，提供頁面、裝置、留存、效能等基礎分析，並支援自定義事件分析、漏斗分析等高階分析，幫助企業更好地完成業務監控、使用者洞察與行為分析，指導產品迭代，精細化產品運營，輔助營銷決策，加速業務商業化。主要分為以下四個階段：
整個移動分析的完整鏈路從左往右看，就是客戶端通過呼叫埋點 SDK的介面進行資料埋點，埋點 SDK 對日誌進行格式化後，先寫入客戶端本地檔案，滿足日誌上報觸發條件後，將本地日誌上報到日誌伺服器並清理本地日誌檔案以減少儲存大小；日誌伺服器接收到客戶端上報的日誌後同步到計算平臺，經過離線計算和實時計算後，將結果進行展示，用來監控、分析、搜尋、推薦等。
結合上圖，接下來從移動分析框架的四個階段，詳細介紹資料分析的整個鏈路邏輯。
1. 資料採集
根據採集資料時機、應用場景，最終用途的不同，我們把客戶端採集的資料分為了以下幾類。其中結合 mPaaS 模組化開發框架，報活埋點、押後臺埋點、頁面自動化埋點、效能埋點及 H5 埋點，由客戶端 SDK 自動採集，無需開發者手動呼叫介面實現，開發者只需要關注自己的業務邏輯，在需要監控的邏輯除埋點統計。
為了降低頻繁上報日誌對應用效能的影響，客戶端採集到資料後，會預先儲存在應用本地，通過以下三種方式同步到日誌伺服器
- 自動上報：滿足一定條件後自動上報
- 程式每次冷啟動都會觸發檢查日誌上報的邏輯。
- 程式進入後臺會立即觸發上報。
- 寫日誌時，某種型別的日誌預設到達 40 條就觸發上報。
- 實時監控：對於比較重要的客戶端日誌，如異常、應用閃退日誌等，可實時上報，產生一條上報一條，便於後臺實時監控。
- 動態控制：在自動上報的基礎上，通過服務端下發的開關值，修改客戶端日誌寫入和日誌上報觸發的條件。如在大流量併發的情況下，為減少日誌伺服器的壓力，控制客戶端只寫入並上報異常或閃退日誌，忽略行為日誌的統計。
2. 資料計算
上報到日誌伺服器的日誌，會同步到計算平臺進行計算，後臺主要包含以下幾個系統：
- mdap：日誌採集閘道器，負責收集客戶端埋點日誌，收到日誌後，直接傳輸至 JStorm 叢集進行計算。
- JStorm：實時計算引擎，根據處理規則對日誌進行實時解析並將需要的資料儲存入庫。
- SSDB： kv 資料儲存層，底層使用 leveldb，支援單表十億級記錄。
- ZooKeeper：叢集管理、元件間服務發現。
3. 資料應用
計算平臺計算出來的結果，可以為使用者提供使用者分析、事件分析、行為、效能等資料分析服務。
- 基礎分析： 關注於 App 的通用分析，包括每日登入使用者、新增使用者、使用時長、使用者留存、頁面分析、訪問路徑等基礎分析。
- 高階分析： 用於 App 專注業務的特定分析需求，提供一種靈活的多維分析能力；提供熱修復報告，幫助您瞭解 RPC、修復、回滾相關資訊等。
- 效能分析： 提供閃退、卡死、卡頓的統計功能。當客戶端發生效能問題後，移動分析服務提供實時檢視效能分析的統計資料。
- 日誌管理： 支援按關鍵字實時搜尋查詢日誌，或通過服務端開關實時控制客戶端日誌上報邏輯。
4. 資料決策
在上一步資料應用的基礎上，可以與大資料、營銷平臺及推送平臺結合，根據移動分析得到的埋點資料，通過大資料平臺進行打標、圈人、使用者畫像及建模後，可以在營銷平臺上發起一次營銷活動，指定活動的型別，活動演算法，參與人群及活動獎品，通過訊息推送、資料同步，動態釋出等形式，觸達到客戶端，實現客戶端拉新促活、活動推廣及操作引導的目的。同時結合運營活動的場景需求，形成了一套完整的數字化運營體系，監控一次運營活動的參與人數、活動發放率、核銷率等，觀察活動的有效性。
mPaaS 技術架構與助力
上面介紹的支付寶內移動端分析方案的技術積累和架構實踐，已經通過 mPaaS 移動開發平臺作為螞蟻金服金融科技的一部分對外開放。
在 mPaaS 移動開放平臺上，我們將移動分析框架中的本地日誌、埋點、自動化埋點、效能監控、Crash報告、診斷日誌等模組，作為一個個獨立的元件來進行輸出。任何一個 App 都可以通過 mPaaS 外掛，新增對應的元件，在當前應用中整合這些功能，只需要這樣簡單的操作，就可以讓你的應用具有和支付寶一樣強大的移動端分析監控能力。
客戶端整合了這些移動分析相關的元件後，使用者在使用 App 過程中會產生相應的日誌，經過資料採集、資料上報、資料計算等處理後，計算的結果會同步到 mPaaS 移動分析的大盤上展示，包括應用的基礎應用概況、效能穩定資料、流量走向等等，方便開發者實時監控 App 的概況大盤和穩定性等，實時發現線上問題並修復。
目前，mPaaS 移動開發平臺已經服務了眾多企業，包括螞蟻金服內部的香港支付寶、網商銀行、口碑商家等，同時還有大量的外部螞蟻生態合作伙伴，包括12306、上海地鐵、廣州地鐵、廣發銀行等。秉承著「給世界帶來小而美的變化」的理念，我們通過 mPaaS 幫助 12306 這樣的國民級 App 重構了客戶端，使得大家可以用上一個好的體驗的 App 進行出行購票，用 mPaaS 這樣成熟的底層框架搭建一個 12306 僅需要 2-3 個月的時間。 除了 12306 還有支付寶香港版，廣發銀行手機銀行和 發現精彩多個客戶端，同樣在短短几個月的時間內便完成了業務重構。
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