Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

Gracker發表於2015-11-22
Android優化

0. 應用啟動優化概述

在 Android 開發中,應用啟動速度是一個非常重要的點,應用啟動優化也是一個非常重要的過程.對於應用啟動優化,其實核心思想就是在啟動過程中少做事情,具體實踐的時候無非就是下面幾種:

  • 非同步載入
  • 延時載入
  • 懶載入

不用一一去解釋,做過啟動優化的估計都使用過,本篇文章將詳細講解一下一種延時載入的實現以及其原理.其實這種載入的實現是非常簡單的,但是其中的原理可能比較複雜,還涉及到Looper/Handler/MessageQueue/VSYNC等.以及其中碰到的一些問題,還會有一些我自己額外的思考.

1. 優化後的DelayLoad的實現

一提到DelayLoad,大家可能第一時間想到的就是在 onCreate 裡面呼叫 Handler.postDelayed方法, 將需要 Delay 載入的東西放到這裡面去初始化, 這個也是一個比較方便的方法. Delay一段時間再去執行,這時候應用已經載入完成,介面已經顯示出來了, 不過這個方法有一個致命的問題: 延遲多久?大家都知道,在 Android 的高階機型上,應用的啟動是非常快的 , 這時候只需要 Delay 很短的時間就可以了, 但是在低端機型上,應用的啟動就沒有那麼快了,而且現在應用為了相容舊的機型,往往需要 Delay 較長的時間,這樣帶來體驗上的差異是很明顯的.

這裡先說優化方案:

  1. 首先 , 建立 Handler 和 Runnable 物件, 其中 Runnable 物件的 run方法裡面去更新 UI 執行緒. 
    private Handler myHandler = new Handler();
private Runnable mLoadingRunnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
updateText(); //更新UI執行緒
}
};
  2. 在主 Activity 的 onCreate 中加入下面的程式碼 
    getWindow().getDecorView().post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
myHandler.post(mLoadingRunnable);
}
});

其實實現的話非常簡單,我們來對比一下三種方案的效果.

2. 三種寫法的差異對比

為了驗證我們優化的 DelayLoad的效果,我們寫了一個簡單的app , 這個 App 中包含三張不同大小的圖片,每張圖片下面都會有一個 TextView , 來標記圖片的顯示高度和寬度. MainActivity的程式碼如下:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private static final int DEALY_TIME = 300 ;

private ImageView imageView1;
private ImageView imageView2;
private ImageView imageView3;
private TextView textView1;
private TextView textView2;
private TextView textView3;

private Handler myHandler = new Handler();
private Runnable mLoadingRunnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
updateText();
}
};

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);

imageView1 = (ImageView) findViewById(R.id.image1);
imageView2 = (ImageView) findViewById(R.id.image2);
imageView3 = (ImageView) findViewById(R.id.image3);

textView1 = (TextView) findViewById(R.id.text1);
textView2 = (TextView) findViewById(R.id.text2);
textView3 = (TextView) findViewById(R.id.text3);

//      第一種寫法:直接Post
myHandler.post(mLoadingRunnable);

//      第二種寫法:直接PostDelay 300ms.
//        myHandler.postDelayed(mLoadingRunnable, DEALY_TIME);

//      第三種寫法:優化的DelayLoad
//      getWindow().getDecorView().post(new Runnable() {
//            @Override
//            public void run() {
//                myHandler.post(mLoadingRunnable);
//            }
//        });

// Dump當前的MessageQueue資訊.
getMainLooper().dump(new Printer() {
@Override
public void println(String x) {
Log.i("Gracker",x);
}
},"onCreate");
}

private void updateText() {
TraceCompat.beginSection("updateText");
textView1.setText("image1 : w=" + imageView1.getWidth() +
" h =" + imageView1.getHeight());
textView2.setText("image2 : w=" + imageView2.getWidth() +
" h =" + imageView2.getHeight());
textView3.setText("image3 : w=" + imageView3.getWidth() +
" h =" + imageView3.getHeight());
TraceCompat.endSection();
}

我們需要關注兩個點:

  • updateText 這個函式是什麼時候被執行的?
  • App 啟動後,三個圖片的長寬是否可以被正確地顯示出來?
  • 是否有 Delay Load 的效果?

2.1 第一種寫法

  1. updateText執行的時機?

    下面是第一種寫法的Trace圖:

    Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

    可以看到 updateText 是在 Activity 的 onCreate/onStart/onResume三個回撥執行完成後才去執行的.

  2. 圖片的寬高是否正確顯示?

    Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

    從圖片看一看到,寬高並沒有顯示. 這是為什麼呢? 這個問題就要從Activity 的 onCreate/onStart/onResume三個回撥說起了. 其實Activity 的 onCreate/onStart/onResume三個回撥中,並沒有執行Measure和Layout操作, 這個是在後面的performTraversals中才執行的. 所以在這之前寬高都是0.

  3. 是否有 Delay Load 的效果?並沒有. 因為我們知道, 應用啟動的時候,要等兩次 performTraversals 都執行完成之後才會顯示第一幀, 而 updateText 這個方法在第一個 performTraversals 執行之前就執行了. 所以 updateText 方法的執行時間是算在應用啟動的時間裡面的.

2.2 第二種寫法

第二種寫法我們Delay了300ms .我們來看一下表現.

  1. updateText執行的時機?

    Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

    可以看到,這種寫法的話,updateText是在兩個performTraversals 執行完成之後(這時候 APP 的第一幀才顯示出來)才去執行的, 執行完成之後又呼叫了一次 performTraversals 將 TextView 的內容進行更新.

  2. 圖片的寬高是否正確顯示?

    Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

    從上圖可以看到,圖片的寬高是正確顯示了出來. 原因上面已經說了,measure/layout執行完成後,寬高的資料就可以獲取了.

  3. 是否有 Delay Load 的效果?

    不一定,取決於 Delay的時長.

    從前面的 Trace 圖上我們可以看到 , updateText 方法由於 Delay 了300ms, 所以在應用第一幀顯示出來170ms之後, 圖片的文字資訊才進行了更新. 這個是有 Delay Load 的效果的.

    但是這裡只是一個簡單的TextView的更新, 如果是較大模組的載入 , 使用者視覺上會有很明顯的 “ 空白->內容填充” 這個過程, 或者會附加”閃一下”特效…這顯然是我們不想看到的.

    有人會說:可以把Delay的時間減小一點嘛,這樣就不會閃了. 話是這麼說,但是由於 Android 機器的多元性(其實就是有很多高階機器,也有很多低端機器) , 在這個機子上300ms的延遲算是快,在另外一個機子上300ms算是很慢.

    我們將Delay時間調整為50ms, 其Trace圖如下:

    Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

    可以看到,updateText 方法在第一個 performTraversals 之後就執行了,所以也沒有 Delay Load 的效果(雖然寬高是正確顯示了,因為在第一個 performTraversals 方法中就執行了layout和measure).

2.3 第三種寫法

經過前兩個方法 , 我們就會想, 如果能不使用Delay方法, updateText 方法能在 第二個performTraversals 方法執行完成後(即APP第一幀在螢幕上顯示),馬上就去執行,那麼即起到了 Delay Load的作用,又可以正確顯示圖片的寬高.第三種寫法就是這個效果:

  1. updateText執行的時機?

    Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

    可以看到這種寫法. updateText 在第二個 performTraversals 方法執行完成後馬上就執行了, 然後下一個 VSYNC 訊號來了之後, TextView就更新了.

  2. 圖片的寬高是否正確顯示?

    當然是正確顯示的.如圖:

    Android應用啟動優化:一種DelayLoad的實現和原理

  3. 是否有 Delay Load 的效果?
    從 Trace 圖上看, 是有 Delay Load的效果的, 而且可以在應用第一幀顯示後馬上進行資料 Load , 不用考慮 Delay時間的長短.

3. 一些思考

關於優化的 Delay Load 的實現,從程式碼層面來看其實是非常簡單的.其帶來的效果也是很讚的.但是實現之後我們還需要思考一下,為何這麼做就可以實現這種功能呢?很顯然要回答這個問題,我們需要知道更底層的一些東西.這個還涉及到 Handler/Message/MessageQueue/Looper/VSYNC/ViewRootImpl等知識. 往大里說應該還涉及到AMS/WMS等.由於涉及到的東西比較多,我就不在這一篇裡面闡述了, 下一篇文章將會從從原理上講解一下為何優化的 Delay Load 會起作用.

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