Android性能調(diào)優(yōu)利器StrictMode應(yīng)用分析

更新時(shí)間：2018年01月10日 11:09:36 作者：zhangjundi

StrictMode意思為嚴(yán)格模式，是用來(lái)檢測(cè)程序中違例情況的開(kāi)發(fā)者工具。最常用的場(chǎng)景就是檢測(cè)主線程中本地磁盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)等耗時(shí)的操作。這篇文章給大家介紹Android性能調(diào)優(yōu)利器StrictMode應(yīng)用分析，感興趣的朋友一起看看吧

作為Android開(kāi)發(fā)，日常的開(kāi)發(fā)工作中或多或少要接觸到性能問(wèn)題，比如我的Android程序運(yùn)行緩慢卡頓，并且常常出現(xiàn)ANR對(duì)話框等等問(wèn)題。既然有性能問(wèn)題，就需要進(jìn)行性能優(yōu)化。正所謂工欲善其事，必先利其器。一個(gè)好的工具，可以幫助我們發(fā)現(xiàn)并定位問(wèn)題，進(jìn)而有的放矢進(jìn)行解決。本文主要介紹StrictMode 在Android 應(yīng)用開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用和一些問(wèn)題。

什么是StrictMode

StrictMode意思為嚴(yán)格模式，是用來(lái)檢測(cè)程序中違例情況的開(kāi)發(fā)者工具。最常用的場(chǎng)景就是檢測(cè)主線程中本地磁盤(pán)和網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)等耗時(shí)的操作。

嚴(yán)在哪里

既然叫做嚴(yán)格模式，那么又嚴(yán)格在哪些地方呢？

在Android中，主線程，也就是UI線程，除了負(fù)責(zé)處理UI相關(guān)的操作外，還可以執(zhí)行文件讀取或者數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)操作（從Android 4.0 開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)操作禁止在主線程中執(zhí)行，否則會(huì)拋出NetworkOnMainThreadException）。使用嚴(yán)格模式，系統(tǒng)檢測(cè)出主線程違例的情況會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)，如日志打印，彈出對(duì)話框亦或者崩潰等。換言之，嚴(yán)格模式會(huì)將應(yīng)用的違例細(xì)節(jié)暴露給開(kāi)發(fā)者方便優(yōu)化與改善。

具體能檢測(cè)什么

嚴(yán)格模式主要檢測(cè)兩大問(wèn)題，一個(gè)是線程策略，即TreadPolicy，另一個(gè)是VM策略，即VmPolicy。

ThreadPolicy

線程策略檢測(cè)的內(nèi)容有

自定義的耗時(shí)調(diào)用使用detectCustomSlowCalls()開(kāi)啟
磁盤(pán)讀取操作使用detectDiskReads()開(kāi)啟
磁盤(pán)寫(xiě)入操作使用detectDiskWrites()開(kāi)啟
網(wǎng)絡(luò)操作使用detectNetwork()開(kāi)啟

VmPolicy

虛擬機(jī)策略檢測(cè)的內(nèi)容有

Activity泄露使用detectActivityLeaks()開(kāi)啟
未關(guān)閉的Closable對(duì)象泄露使用detectLeakedClosableObjects()開(kāi)啟
泄露的Sqlite對(duì)象使用detectLeakedSqlLiteObjects()開(kāi)啟
檢測(cè)實(shí)例數(shù)量使用setClassInstanceLimit()開(kāi)啟

工作原理

其實(shí)StrictMode實(shí)現(xiàn)原理也比較簡(jiǎn)單，以IO操作為例，主要是通過(guò)在open，read，write，close時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。libcore.io.BlockGuardOs文件就是監(jiān)控的地方。以open為例，如下進(jìn)行監(jiān)控。

@Override
public FileDescriptor open(String path, int flags, int mode) throws ErrnoException {
 BlockGuard.getThreadPolicy().onReadFromDisk();
 if ((mode & O_ACCMODE) != O_RDONLY) {
 BlockGuard.getThreadPolicy().onWriteToDisk();
 }
 return os.open(path, flags, mode);
}

其中onReadFromDisk()方法的實(shí)現(xiàn)，代碼位于StrictMode.java中。

public void onReadFromDisk() {
 if ((mPolicyMask & DETECT_DISK_READ) == 0) {
 return;
 }
 if (tooManyViolationsThisLoop()) {
 return;
 }
 BlockGuard.BlockGuardPolicyException e = new StrictModeDiskReadViolation(mPolicyMask);
 e.fillInStackTrace();
 startHandlingViolationException(e);
}

如何使用

關(guān)于StrictMode如何使用，最重要的就是如何啟用嚴(yán)格模式。

放在哪里

嚴(yán)格模式的開(kāi)啟可以放在Application或者Activity以及其他組件的onCreate方法。為了更好地分析應(yīng)用中的問(wèn)題，建議放在Application的onCreate方法中。

簡(jiǎn)單啟用

以下的代碼啟用全部的ThreadPolicy和VmPolicy違例檢測(cè)

if (IS_DEBUG && Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.GINGERBREAD) {
 StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder().detectAll().penaltyLog().build());
 StrictMode.setVmPolicy(new VmPolicy.Builder().detectAll().penaltyLog().build());
}

嚴(yán)格模式需要在debug模式開(kāi)啟，不要在release版本中啟用。

同時(shí)，嚴(yán)格模式自API 9 開(kāi)始引入，某些API方法也從 API 11 引入。使用時(shí)應(yīng)該注意 API 級(jí)別。

如有需要，也可以開(kāi)啟部分的嚴(yán)格模式。

查看結(jié)果

嚴(yán)格模式有很多種報(bào)告違例的形式，但是想要分析具體違例情況，還是需要查看日志，終端下過(guò)濾StrictMode就能得到違例的具體stacktrace信息。

adb logcat | grep StrictMode

解決違例

如果是主線程中出現(xiàn)文件讀寫(xiě)違例，建議使用工作線程（必要時(shí)結(jié)合Handler）完成。
如果是對(duì)SharedPreferences寫(xiě)入操作，在API 9 以上建議優(yōu)先調(diào)用apply而非commit。
如果是存在未關(guān)閉的Closable對(duì)象，根據(jù)對(duì)應(yīng)的stacktrace進(jìn)行關(guān)閉。
如果是SQLite對(duì)象泄露，根據(jù)對(duì)應(yīng)的stacktrace進(jìn)行釋放。

舉個(gè)例子

以主線程中的文件寫(xiě)入為例，引起違例警告的代碼

public void writeToExternalStorage() {
 File externalStorage = Environment.getExternalStorageDirectory();
 File destFile = new File(externalStorage, "dest.txt");
 try {
 OutputStream output = new FileOutputStream(destFile, true);
 output.write("droidyue.com".getBytes());
 output.flush();
 output.close();
 } catch (FileNotFoundException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
 }
}

引起的警告為

D/StrictMode( 9730): StrictMode policy violation; ~duration=20 ms: android.os.StrictMode$StrictModeDiskReadViolation: policy=31 violation=2
D/StrictMode( 9730): at android.os.StrictMode$AndroidBlockGuardPolicy.onReadFromDisk(StrictMode.java:1176)
D/StrictMode( 9730): at libcore.io.BlockGuardOs.open(BlockGuardOs.java:106)
D/StrictMode( 9730): at libcore.io.IoBridge.open(IoBridge.java:390)
D/StrictMode( 9730): at java.io.FileOutputStream.<init>(FileOutputStream.java:88)
D/StrictMode( 9730): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.writeToExternalStorage(MainActivity.java:56)
D/StrictMode( 9730): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:30)
D/StrictMode( 9730): at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:4543)

因?yàn)樯鲜鰧儆谥骶€程中的IO違例，解決方法就是講寫(xiě)入操作放入工作線程。

public void writeToExternalStorage() {
 new Thread() {
 @Override
 public void run() {
 super.run();
 File externalStorage = Environment.getExternalStorageDirectory();
 File destFile = new File(externalStorage, "dest.txt");
 try {
 OutputStream output = new FileOutputStream(destFile, true);
 output.write("droidyue.com".getBytes());
 output.flush();
 output.close();
 } catch (FileNotFoundException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
 }.start();
}

然而這并非完善，因?yàn)镺utputStream.write方法可能拋出IOException，導(dǎo)致存在OutputStream對(duì)象未關(guān)閉的情況，仍然需要改進(jìn)避免出現(xiàn)Closable對(duì)象未關(guān)閉的違例。改進(jìn)如下

public void writeToExternalStorage() {
 new Thread() {
 @Override
 public void run() {
 super.run();
 File externalStorage = Environment.getExternalStorageDirectory();
 File destFile = new File(externalStorage, "dest.txt");
 OutputStream output = null;
 try {
 output = new FileOutputStream(destFile, true);
 output.write("droidyue.com".getBytes());
 output.flush();
 output.close();
 } catch (FileNotFoundException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
 } finally {
 if (null != output) {
  try {
  output.close();
  } catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
  }
 }
 }
 }
 }.start();
}

檢測(cè)內(nèi)存泄露

通常情況下，檢測(cè)內(nèi)存泄露，我們需要使用MAT對(duì)heap dump 文件進(jìn)行分析，這種操作不困難，但也不容易。使用嚴(yán)格模式，只需要過(guò)濾日志就能發(fā)現(xiàn)內(nèi)存泄露。

這里以Activity為例說(shuō)明，首先我們需要開(kāi)啟對(duì)檢測(cè)Activity泄露的違例檢測(cè)。使用上面的detectAll或者detectActivityLeaks()均可。其次寫(xiě)一段能夠產(chǎn)生Activity泄露的代碼。

public class LeakyActivity extends Activity{
 @Override
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 super.onCreate(savedInstanceState);
 MyApplication.sLeakyActivities.add(this);
 }
}

MyApplication中關(guān)于sLeakyActivities的部分實(shí)現(xiàn)

public class MyApplication extends Application {
 public static final boolean IS_DEBUG = true;
 public static ArrayList<Activity> sLeakyActivities = new ArrayList<Activity>();
}

當(dāng)我們反復(fù)進(jìn)入LeakyActivity再退出，過(guò)濾StrictMode就會(huì)得到這樣的日志

E/StrictMode( 2622): class com.example.strictmodedemo.LeakyActivity; instances=2; limit=1
E/StrictMode( 2622): android.os.StrictMode$InstanceCountViolation: class com.example.strictmodedemo.LeakyActivity; instances=2; limit=1
E/StrictMode( 2622): at android.os.StrictMode.setClassInstanceLimit(StrictMode.java:1)

分析日志，LeakyActivity本應(yīng)該是只存在一份實(shí)例，但現(xiàn)在出現(xiàn)了2個(gè)，說(shuō)明LeakyActivity發(fā)生了內(nèi)存泄露。

嚴(yán)格模式除了可以檢測(cè)Activity的內(nèi)存泄露之外，還能自定義檢測(cè)類(lèi)的實(shí)例泄露。從API 11 開(kāi)始，系統(tǒng)提供的這個(gè)方法可以實(shí)現(xiàn)我們的需求。

public StrictMode.VmPolicy.Builder setClassInstanceLimit (Class klass, int instanceLimit)

舉個(gè)栗子，比如一個(gè)瀏覽器中只允許存在一個(gè)SearchBox實(shí)例，我們就可以這樣設(shè)置已檢測(cè)SearchBox實(shí)例的泄露

StrictMode.setVmPolicy(new VmPolicy.Builder().setClassInstanceLimit(SearchBox.class, 1).penaltyLog().build());

noteSlowCall

StrictMode從 API 11開(kāi)始允許開(kāi)發(fā)者自定義一些耗時(shí)調(diào)用違例，這種自定義適用于自定義的任務(wù)執(zhí)行類(lèi)中，比如我們有一個(gè)進(jìn)行任務(wù)處理的類(lèi)，為T(mén)askExecutor。

public class TaskExecutor {
 public void execute(Runnable task) {
 task.run();
 }
}

先需要跟蹤每個(gè)任務(wù)的耗時(shí)情況，如果大于500毫秒需要提示給開(kāi)發(fā)者，noteSlowCall就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，如下修改代碼

public class TaskExecutor {
 private static long SLOW_CALL_THRESHOLD = 500;
 public void executeTask(Runnable task) {
 long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
 task.run();
 long cost = SystemClock.uptimeMillis() - startTime;
 if (cost > SLOW_CALL_THRESHOLD) {
 StrictMode.noteSlowCall("slowCall cost=" + cost);
 }
 }
}

執(zhí)行一個(gè)耗時(shí)2000毫秒的任務(wù)

TaskExecutor executor = new TaskExecutor();
executor.executeTask(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
 try {
 Thread.sleep(2000);
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
});

得到的違例日志，注意其中~duration=20 ms并非耗時(shí)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，而我們的自定義信息msg=slowCall cost=2000才包含了真正的耗時(shí)。

D/StrictMode(23890): StrictMode policy violation; ~duration=20 ms: android.os.StrictMode$StrictModeCustomViolation: policy=31 violation=8 msg=slowCall cost=2000
D/StrictMode(23890): at android.os.StrictMode$AndroidBlockGuardPolicy.onCustomSlowCall(StrictMode.java:1163)
D/StrictMode(23890): at android.os.StrictMode.noteSlowCall(StrictMode.java:1974)
D/StrictMode(23890): at com.example.strictmodedemo.TaskExecutor.executeTask(TaskExecutor.java:17)
D/StrictMode(23890): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:36)
D/StrictMode(23890): at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:4543)
D/StrictMode(23890): at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1071)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2158)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:2237)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.access$600(ActivityThread.java:139)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1262)
D/StrictMode(23890): at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:99)
D/StrictMode(23890): at android.os.Looper.loop(Looper.java:156)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:5005)
D/StrictMode(23890): at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
D/StrictMode(23890): at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:511)
D/StrictMode(23890): at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:784)
D/StrictMode(23890): at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:551)
D/StrictMode(23890): at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)

其他技巧

除了通過(guò)日志查看之外，我們也可以在開(kāi)發(fā)者選項(xiàng)中開(kāi)啟嚴(yán)格模式，開(kāi)啟之后，如果主線程中有執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)的操作，屏幕則會(huì)閃爍，這是一個(gè)更加直接的方法。

問(wèn)題來(lái)了

日志的時(shí)間靠譜么

在下面的過(guò)濾日志中，我們看到下面的一個(gè)IO操作要消耗31毫秒，這是真的么

D/StrictMode( 2921): StrictMode policy violation; ~duration=31 ms: android.os.StrictMode$StrictModeDiskReadViolation: policy=31 violation=2
D/StrictMode( 2921): at android.os.StrictMode$AndroidBlockGuardPolicy.onReadFromDisk(StrictMode.java:1176)
D/StrictMode( 2921): at libcore.io.BlockGuardOs.read(BlockGuardOs.java:148)
D/StrictMode( 2921): at libcore.io.IoBridge.read(IoBridge.java:422)
D/StrictMode( 2921): at java.io.FileInputStream.read(FileInputStream.java:179)
D/StrictMode( 2921): at java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:244)
D/StrictMode( 2921): at java.io.BufferedReader.fillBuf(BufferedReader.java:130)
D/StrictMode( 2921): at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:354)
D/StrictMode( 2921): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.testReadContentOfFile(MainActivity.java:65)
D/StrictMode( 2921): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:28)
D/StrictMode( 2921): at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:4543)

從上面的stacktrace可以看出testReadContentOfFile方法中包含了文件讀取IO操作，至于是否為31毫秒，我們可以利用秒表的原理計(jì)算一下，即在方法調(diào)用的地方如下記錄

long startTime = System.currentTimeMillis();
testReadContentOfFile();
long cost = System.currentTimeMillis() - startTime;
Log.d(LOGTAG, "cost = " + cost);

得到的日志中上述操作耗時(shí)9毫秒，非31毫秒。

D/MainActivity(20996): cost = 9

注：通常情況下StrictMode給出的耗時(shí)相對(duì)實(shí)際情況偏高，并不是真正的耗時(shí)數(shù)據(jù)。

注意

在線上環(huán)境即Release版本不建議開(kāi)啟嚴(yán)格模式。
嚴(yán)格模式無(wú)法監(jiān)控JNI中的磁盤(pán)IO和網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。
應(yīng)用中并非需要解決全部的違例情況，比如有些IO操作必須在主線程中進(jìn)行。

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的Android性能調(diào)優(yōu)利器StrictMode應(yīng)用分析，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！

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