Android 性能优化之 Systrace 工具介绍(一)

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 2015/01/30

技术复核（2026-10-13）：本文原写于 2015 年。Systrace 的事件时间线仍有参考价值，Eclipse / Device Monitor 入口已过期；旧脚本参数以下文核对的 AOSP android-5.0.0_r1 为准。新增命令以 Android 11 / API 30 及以上的 Perfetto 为例，旧系统差异另列。后续文章见 Android Perfetto 系列目录。

旧流程	现在的对应方式
Eclipse / Device Monitor 的 Systrace 按钮	Android 9 / API 28 起可用设备端 System Tracing；也可通过 ADB 采集
`systrace.py` 调用 atrace 并生成 HTML	Perfetto 采集命令生成二进制 trace；具体事件由类别或配置文件决定
浏览器直接打开旧 HTML	使用 Perfetto UI 导入 trace，也可用 Trace Processor 做 SQL 分析
把 user 构建理解为不能采集	user 构建可以采集系统 trace；可见数据取决于系统、数据源、应用配置与厂商策略

本文是Android性能优化工具系列的第一篇，这个系列主要介绍Android性能优化过程中会使用到的一些工具，以及如何用这些工具来发现问题和解决问题。在性能优化方面，Android有不少性能工具供大家来使用，按照我们一贯地 “发现问题-解决问题”的思路来看，发现问题才是最主要的，一上来就想着如何去解决问题，反而会事倍功半。

这一篇先来简单介绍一下Systrace这个工具。

Systrace 简单介绍

Systrace 随 Android 4.1 / SDK Tools R20 推出，是系统事件跟踪与可视化工具。它把 CPU 调度、SurfaceFlinger、WindowManager、View 等已启用的事件放到同一条时间线上，帮助开发者寻找系统行为之间的关系。它不会自动采样每一个 Java 方法，也不等于完整调用栈分析器。当年的 SDK Tools R20 公告

旧流程主要由三部分组成：

内核事件：依赖内核已启用的 ftrace 功能和可访问的事件。调度、I/O、频率等类别的可用性要在设备上确认。
用户态标记与采集：系统组件通过 ATrace 写入标记，atrace 配置类别并读取跟踪数据。应用添加自己的区间可使用 android.os.Trace.beginSection() / endSection()；这组公开 API 从 Android 4.3 / API 18 才提供，不是从 Android 4.1 就能直接调用。
主机端报告：旧 systrace.py 通过 ADB 调用设备的 atrace，处理数据并生成带查看器的 HTML。采集已有系统事件不要求先修改应用代码；只有自定义业务区间需要相应埋点。

当前 Perfetto 还能接入更多数据源，不能把它的全部功能概括为 ftrace 封装。android.os.Trace 的标记仍可被 Perfetto 读取，接口说明见 Trace 和 Perfetto ATrace 文档。

Systrace 简单使用

无论采用哪种工具，基本顺序都一样：先准备目标页面，开始采集，在设备上重现操作，停止并保存 trace，再确认目标事件是否真的包含在文件里。文件生成成功并不等于已经采到了问题发生的那段时间。

旧图形界面入口（已过期）

下面保留原工具的位置，方便阅读历史资料。Android Device Monitor 已在 Android Studio 3.1 弃用、3.2 移除。

Eclipse：进入 DDMS perspective，在 Devices 中选择设备，再点击 Systrace 按钮设置采集选项。
早期 Android Studio：通过 Tools → Android → Monitor 打开 Device Monitor，选择设备后点击 Systrace。
独立 Device Monitor：运行旧 SDK tools 目录里的 monitor，操作与上面相同。这些按钮不属于当前 Android Studio。

现在可以在设备的开发者选项中打开 System Tracing。Android 9 的设备端输出是 Systrace .ctrace；Android 10 / API 29 起输出 Perfetto 格式。选择需要的类别，开始录制、重现操作、停止后取出文件即可。

命令行使用：Perfetto

我更推荐命令行：配置好一次，后面重复抓取就方便多了。下面以 Android 11 / API 30 及以上、ADB 已连接且授权的设备为例。先查看设备支持的类别，再选择要采集的内容：

adb shell atrace --list_categories
adb shell perfetto --help

adb shell perfetto -t 10s -b 64mb \
  sched freq idle am wm gfx view binder_driver \
  --out /data/misc/perfetto-traces/trace_file.perfetto-trace

adb pull /data/misc/perfetto-traces/trace_file.perfetto-trace .

采集命令运行的 10 秒内，在手机上执行待测操作，等命令结束后再 pull。如果某个类别不可用，按设备返回的列表调整。-b 64mb 设置 Perfetto 的环形缓冲区容量，不能把它当作旧脚本 -b 的 KB 参数或最终文件大小保证。多设备连接时，为每条 ADB 命令加上同一个 adb -s 设备序列号。

这属于 Perfetto 的简化模式，主要配置 ftrace / atrace；它不会自动启用所有数据源。例如需要 FrameTimeline 时，还要单独配置对应数据源。参数说明见 Perfetto CLI。

Perfetto 从 Android 9 就包含在系统中，但 Android 9 / 10 的部分设备需要先启用 tracing service；Android 9 的文件拉取权限也与新版本不同。旧机应先查 Android 采集兼容说明，不要把上面的完整流程直接套到所有版本。

应用自定义事件

要包含应用的 ATrace 标记，可以指定应用进程名。默认主进程通常与包名相同；多进程应用需要确认实际进程。例如：

adb shell perfetto -t 10s -b 64mb -a com.example.app \
  sched freq idle am wm gfx view binder_driver \
  --out /data/misc/perfetto-traces/app_trace.perfetto-trace

adb pull /data/misc/perfetto-traces/app_trace.perfetto-trace .

-a 选择要启用的应用标记，不会替应用自动插入方法追踪。应用中必须已有框架、库或业务代码的 Trace 调用，并满足系统版本的可追踪条件。例如 Android 10 / 11 的 user 系统上，应用通常需要 debuggable，或在 <application> 内声明 API 29 引入的 <profileable android:shell="true" />。性能对比应优先使用合适的 profileable release 构建，避免把 debug 构建的额外开销当成线上表现。见 profileable 的版本与权限说明。

同步区间的 beginSection() 与 endSection() 必须在同一线程配对且正确嵌套，通常用 try/finally 保证结束。一个区间的持续时间也可能包含等待和被抢占的时间，不应直接称作 CPU 执行时间。

旧 Systrace 命令（Android 5.0 源码版本）

下面保留历史脚本的使用方法，按 AOSP android-5.0.0_r1 的 systrace.py 核对。它使用 Python 2 语法及同目录的报告资源，不能只下载单个脚本就假定能运行。SDK 曾把它放在 platform-tools/systrace 等位置；当前安装是否包含该目录，要以实际文件为准。

在包含脚本与配套资源的旧工具目录中执行：

1 2	python2 systrace.py --list-categories python2 systrace.py --time=10 -o mynewtrace.html sched gfx view wm

这里的 Python 2 只用于说明旧环境，不建议为了新设备采集去恢复过期解释器。现有 HTML 可以直接导入 Perfetto UI；不要依赖旧 HTML 内嵌查看器在新版 Chrome 中仍然正常工作。Perfetto 支持的外部格式

旧脚本的常见选项如下。它们属于上述脚本版本，不是 perfetto 参数表：

参数	作用
`-h`, `--help`	查看脚本帮助
`-o FILE`	输出 HTML，未指定时使用 `trace.html`
`-t N`, `--time=N`	采集 N 秒；此 Android 5.0 组合未指定时沿用 atrace 的 5 秒默认，其他版本应查帮助
`-b N`, `--buf-size=N`	传递给 atrace 的缓冲区 KB 设置；对应内核每 CPU 缓冲区，最终报告大小还受 CPU 数量、事件和压缩影响
`-k FUNCTIONS`, `--ktrace=FUNCTIONS`	选择逗号分隔的内核函数；能否使用取决于设备内核和权限
`-l`, `--list-categories`	列出连接设备可用的类别
`-a NAMES`, `--app=NAMES`	启用指定应用进程的标记，名称用逗号分隔
`--from-file=FILE`	从已有的压缩 trace 输入生成报告；不是给任意文件改后缀
`--link-assets`, `--asset-dir=DIR`	控制旧报告的 CSS / JavaScript 资源引用与目录
`-e SERIAL`, `--serial=SERIAL`	选择 ADB 设备

缓冲区的每 CPU 含义见 Linux ftrace 文档，5 秒默认值见 Android 5.0 atrace.cpp。

常见类别有 gfx、view、wm、am、input、sched、freq、idle。原文还列出 membus、load、sync、workq 等旧设备类别，它们并非所有版本都具备；dalvik 这个历史名称也不能用来判断设备仍使用 Dalvik 而非 ART。先运行 --list-categories，比复制一长串未知标签更可靠。

保存旧命令别名

如果仍维护匹配的旧环境，可以在 Bash / Zsh 中保存别名。先把变量里的示例路径换成实际路径，再加载配置：

SYSTRACE_SCRIPT='/path/to/legacy/systrace.py'
alias st-start='python2 "$SYSTRACE_SCRIPT"'
alias st-start-gfx-trace='st-start -t 8 gfx input view sched freq wm am'

st-start-gfx-trace -o scroll-before.html

别名赋值的 = 两侧不能有空格，引号必须是 shell 可识别的直引号。上面的类别仍须设备支持。输出使用 .html，既方便识别，也不会误以为改成 .Trace 就改变了文件格式。参数不用一次就记住，先把要看的事件抓下来，后面边分析边用，慢慢就熟悉了。