App性能优化——内存、CPU、耗电、启动时间指标获取分析

最近公司要求对App进行性能优化。考虑到既然是优化性能，那首先要获取App的相关性能指标，比如： 内存占用、CPU利用率、App启动时间、App耗电量等情况，获取以上各指标后，才能针对性分析确定是否存在优化的可能。

查看App启动时间（冷启动、热启动）
查看进程内存占用
查看进程CPU使用率
查看App耗电量

一、App启动时间

本小节记录以下三个adb shell 命令：

adb shell am start -W [包名]
启动APP，查询App的启动时间
adb shell am start -n [包名]/[包名.Activity]
启动一个Activity（不记录启动时间）
adb shell am force-stop [包名]
关闭一个APP进程

1.1、App启动时间

查询App的启动时间，可以用以下命令：

// 启动APP，查询App的启动时间
// adb shell am start -W [包名]
adb shell am start -W com.xiaxl.demo

查询结果中，对应的时间参数详细解析如下：

ThisTime：对应activity启动耗时；
TotalTime：应用自身启动耗时 = ThisTime + 应用application等资源启动时间
WaitTime：系统启动应用耗时 = TotalTime + 系统资源启动时间

1.2、启动一个Activity（不记录启动时间）

单纯启动一个Activity，不记录启动时间，可以使用以下命令。

// 启动一个Activity（不记录启动时间）
// adb shell am start -n [包名]/[包名.Activity]
adb shell am start -n com.xiaxl.demo/com.volley.demo.DmTestActivity

示例图中，对应Activity在AndroidManifest.xml中的声明方式如下：

<activityandroid:name="com.volley.demo.DmTestActivity"android:exported="true"></activity>

1.3、关闭一个App进程

关闭一个App进程用如下命令。

// 关闭一个APP进程用如下命令。
// adb shell am force-stop [包名]
adb shell am force-stop com.xiaxl.demo

二、进程内存占用

本小节记录以下四个adb shell 命令：

adb shell dumpsys meminfo [进程名]
Android系统中，查看某一进程的内存占用情况
adb shell ps
Android系统中，显示全部系统进程
adb shell ps | grep [keyword]
Android系统中，筛选包含特定关键词的进程
adb shell cat /proc/meminfo
Android系统中，查看整个系统的内存详情

2.1、查看进程内存占用

Android系统中，查看某一进程的内存占用情况可以使用以下命令。

// 查看Android系统中，某一进程的内存占用情况
// adb shell dumpsys meminfo [进程名]
adb shell dumpsys meminfo com.xiaxl.demo

以上截图中 TOTAL 字段，为对应进程占用的系统总内存；其他字段不再做详细介绍。

2.2、显示全部系统进程

Android系统中，若不了解对应进程的进程名称，可用如下命令显示全部系统进程：

// Android系统中，显示全部系统进程
adb shell ps

2.3、筛选进程

Android系统中，亦可根据特定关键词，筛选包含特定关键词的进程：

// Android系统中，筛选包含特定关键词的进程
adb shell ps | grep [keyword]

2.4、查看系统内存详情

Android系统中，如果需要查看整个系统的内存详情，可以使用以下命令。

// Android系统中，查看整个系统的内存详情
adb shell cat /proc/meminfo

相关参数的详细解释如下所示：

MemTotal:         688576 kB     总内存
MemFree:          153736 kB     空闲内存
MemAvailable:     339884 kB     可用内存
Buffers:              16 kB     给文件的缓冲大小
Cached:           267672 kB     高速缓冲存储器
SwapCached:           36 kB     被高速缓冲存储用的交换空间的大小
Active:           222900 kB     活跃使用中的高速缓冲存储器页面文件大小
Inactive:         123700 kB     不经常使用中的告诉缓冲存储器文件大小
Active(anon):      31800 kB     活跃的匿名内存（进程中堆上分配的内存,是用malloc分配的内存）
Inactive(anon):    57272 kB     不活跃的匿名内存
Active(file):     191100 kB     活跃的file内存
Inactive(file):    66428 kB　　　　不活跃的file内存
Unevictable:           0 kB　　　　不能被释放的内存页
Mlocked:               0 kB　　　　mlock()系统调用锁定的内存大小
SwapTotal:       2097148 kB　　　　交换空间总大小
SwapFree:        2096884 kB　　　　空闲交换空间
Dirty:                 0 kB　　　　等待被写回到磁盘的大小
Writeback:             0 kB　　　　正在被写回的大小
AnonPages:         78876 kB       未映射页的大小
Mapped:            28556 kB　　　　设备和文件映射大小
Shmem:             10160 kB　　　　已经被分配的共享内存大小
Slab:             102916 kB　　　　内核数据结构缓存大小
SReclaimable:      49616 kB　　　 可收回slab的大小
SUnreclaim:        53300 kB　　　 不可回收的slab的大小
KernelStack:        4416 kB      kernel消耗的内存
PageTables:         6028 kB      管理内存分页的索引表的大小
NFS_Unstable:          0 kB      不稳定页表的大小
Bounce:                0 kB      在低端内存中分配一个临时buffer作为跳转，把位于高端内存的缓存数据复制到此处消耗的内存
WritebackTmp:          0 kB      USE用于临时写回缓冲区的内存
CommitLimit:     2441436 kB      系统实际可分配内存总量
Committed_AS:     308028 kB      当前已分配的内存总量
VmallocTotal:   34359738367 kB   虚拟内存大小
VmallocUsed:      179588 kB　　　 已经被使用的虚拟内存大小
VmallocChunk:   34359310332 kB   malloc 可分配的最大的逻辑连续的内存大小
HardwareCorrupted:     0 kB      删除掉的内存页的总大小(当系统检测到内存的硬件故障时)
AnonHugePages:      6144 kB      匿名 HugePages 数量
CmaTotal:              0 kB　　　 总的连续可用内存
CmaFree:               0 kB      空闲的连续内存
HugePages_Total:       0　　　　  预留HugePages的总个数
HugePages_Free:        0　　　　　池中尚未分配的 HugePages 数量
HugePages_Rsvd:        0      　 表示池中已经被应用程序分配但尚未使用的 HugePages 数量
HugePages_Surp:        0　　　　  这个值得意思是当开始配置了20个大页，现在修改配置为16，那么这个参数就会显示为4，一般不修改配置，这个值都是0
Hugepagesize:       2048 kB     每个大页的大小
DirectMap4k:      108416 kB　　　映射TLB为4kB的内存数量
DirectMap2M:      940032 kB　　　映射TLB为2M的内存数量
DirectMap1G:           0 kB     映射TLB为1G的内存数量

三、进程CPU占用

本小节记录以下两个adb shell 命令：

adb shell dumpsys cpuinfo | grep [进程名]
Android系统中，查看某一进程的CPU占用情况情况
adb shell cat /proc/cpuinfo
Android系统中，查看CPU各核心详情

3.1、进程CPU占用

Android系统中，筛选查看某一进程的CPU占用情况可以使用以下命令。

// 查看Android系统中，筛选某一进程的CPU占用情况
adb shell dumpsys cpuinfo | grep [进程名]// 查看Android系统，CPU占用情况（各进程CPU占用，总的CPU占用）
adb shell dumpsys cpuinfo

adb shell dumpsys cpuinfo | grep [进程名] 命令可以筛选特定进程的CPU占用信息。

adb shell dumpsys cpuinfo 命令可以展示出每一个进程的CPU占用信息，同时打印总的CPU占用信息。

3.2、CPU各核心详情

Android系统中，如果需要查看CPU各个核心的详细信息，可以使用以下命令。

// Android系统中，查看CPU各个核心的详细信息
adb shell cat /proc/cpuinfo

相关参数的详细解释如下所示：

// CPU 架构， 64bit
Processor   : AArch64 Processor rev 14 (aarch64)
// 系统中逻辑处理核的编号，0~7表示8核CPU。
processor   : 0
// 在系统内核启动时粗略测算的CPU速度（Million Instructions Per Second）
BogoMIPS    : 38.40
Features    : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32 atomics fphp asimdhp cpuid asimdrdm lrcpc dcpop asimddp
// ARM 架构
CPU implementer : 0x51
// 8核
CPU architecture: 8
CPU variant : 0xd
CPU part    : 0x805
CPU revision    : 14// 品牌
Hardware    : Qualcomm Technologies, Inc LITO

四、App耗电量

App耗电量相关数据获取与分析可以采用以下几种方式：

获取App耗电量数据：adb shell dumpsys batterystats
采用该命令，获取对应包名应用耗电量数据；
分析App电量消耗：Battery-Historian分析工具
采用该分析工具，可以实现对应包名应用耗电量分析；
测试进程电量消耗：perfdog（第三方工具）
https://perfdog.qq.com/article_detail?id=10089&issue_id=0&plat_id=1

4.1、获取App耗电量消耗：dumpsys batterystats

Android系统中，查看对应包名应用电量消耗数据，可以采用如下方式。

a、重置电量数据（连接数据线操作）

首先要重置电量数据（重置电量数据，所有App的电量消耗数据将清零）；
然后打开全量日志数据（打开全量电量相关日志记录）。

// 重置电量数据
adb shell dumpsys batterystats --reset
// 打开全量日志记录
adb shell dumpsys batterystats --enable full-wake-history

b、APP相关场景测试（断开数据线）

重置电量数据后，需要拔掉数据线，进行相关APP场景测试。

c、导出（重新连接数据线）

重新连接数据线 通过以下命令可在命令行查看对应应用的电量消耗，亦可将电量消耗信息导出到文件中。

// 查看 应用电量消耗
adb shell dumpsys batterystats [应用包名] | more
// 导出 应用电量消息，这里使⽤命令more分篇查看电量相关数据
adb shell dumpsys batterystats [应用包名] >1.txt

4.2、分析App电量消耗：Battery-Historian

Battery Historain是谷歌开发的分析工具，其可以用来分析对应包名应用的耗电情况。

因本小节重点还是如何获取对应包名应用耗电相关数据，对于Battery Historain的安装与简单使用可参考我的文章
Mac 中 Battery Historain 安装与使用：
https://xiaxl.blog.csdn.net/article/details/117758299

对应包名应用耗电相关数据获取步骤如下：

a、重置电量数据（连接数据线操作）

首先要重置电量数据（重置电量数据，所有App的电量消耗数据将清零）；
然后打开全量日志数据（打开全量电量相关日志记录）。

// 重置电量数据
adb shell dumpsys batterystats --reset
// 打开全量日志记录
adb shell dumpsys batterystats --enable full-wake-history

b、APP相关场景测试（断开数据线）

重置电量数据后，需要拔掉数据线，进行相关APP场景测试。

c、导出（重新连接数据线）

重新连接数据线 通过以下命令导出对应应用的电量消耗数据。

// Android 7.0(包含) 以上设备执行如下命令：
adb bugreport > bugreport.zip
// Android 6.0(包含) 以下设备执行如下命令：
adb bugreport > bugreport.txt

d、battery-historian 工具分析电量消耗

上一步导出的bugreport文件，上传到battery-historian 工具进行分析。

注：
国内安装Battery Historain太繁琐，主要是各种依赖包国内都下载不下来。
昨天我安装Battery Historain 一下午没搞定，后来搞到半夜一点钟 终于安装完成（中途曾几度想放弃安装，总之安装太繁琐）。
后来发现，已经有人搭建了一个Battery Historain线上环境，相关网址为： https://bathist.ef.lc/

将导出的bugreport文件上传到 https://bathist.ef.lc/ ，便可以开始应用耗电分析了。

4.2、测试进程电量消耗perfdog

PerfDog是腾讯研发的一款性能测试工具，可以测试某一个App对应的某一进程的CPU、内存、电量消耗，具体操作说明：
https://perfdog.qq.com/article_detail?id=10089&issue_id=0&plat_id=1

因为这里说的是耗电量测试，我这里举例一小时内，我写的一个测试App后台服务进程耗电量情况如下：

// 我的测试Demo后台进程，一小时耗电量如下：
Sum(Battery)[mWh]：1259.2 （1小时电量消耗）
Avg(Power)[mW]：1259.2
Avg(Voltage)[mV]：3737.7 （1小时平均电压）
Avg(Current)[mA]：337.0 （1小时平均电流）

五、参考：

使用 Battery Historian 分析耗电情况：
https://developer.android.google.cn/topic/performance/power/battery-historian?hl=zh-cn

Battery Historian GitHub地址如下：
https://github.com/google/battery-historian?spm=a2c6h.12873639.0.0.10ed5c987lIJt6

Android 调试桥 (adb)
https://developer.android.google.cn/studio/command-line/adb?hl=zh-cn

android developer dumpsys：
https://developer.android.google.cn/studio/command-line/dumpsys?hl=zh-cn

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