Android 应用启动优化 - 一种 DelayLoad 的实现和原理(上篇)

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 2015/11/18 

在 Android 开发中,应用启动速度是一个非常重要的点,应用启动优化也是一个非常重要的过程.对于应用启动优化,其实核心思想就是在启动过程中少做事情,具体实践的时候无非就是下面几种:

异步加载
延时加载
懒加载

不用一一去解释,做过启动优化的估计都使用过,本篇文章将详细讲解一下一种延时加载的实现以及其原理.
其实这种加载的实现是非常简单的,但是其中的原理可能比较复杂,还涉及到Looper/Handler/MessageQueue/VSYNC等.以及其中碰到的一些问题,还会有一些我自己额外的思考.

1. 优化后的DelayLoad的实现

一提到DelayLoad,大家可能第一时间想到的就是在 onCreate 里面调用 Handler.postDelayed方法, 将需要 Delay 加载的东西放到这里面去初始化, 这个也是一个比较方便的方法. Delay一段时间再去执行,这时候应用已经加载完成,界面已经显示出来了, 不过这个方法有一个致命的问题: 延迟多久?
大家都知道,在 Android 的高端机型上,应用的启动是非常快的 , 这时候只需要 Delay 很短的时间就可以了, 但是在低端机型上,应用的启动就没有那么快了,而且现在应用为了兼容旧的机型,往往需要 Delay 较长的时间,这样带来体验上的差异是很明显的.

这里先说优化方案:

首先 , 创建 Handler 和 Runnable 对象, 其中 Runnable 对象的 run方法里面去更新 UI 线程.

private Handler myHandler = new Handler();
private Runnable mLoadingRunnable = new Runnable() {

  @Override
  public void run() {
    updateText(); //更新UI线程
  }
};

在主 Activity 的 onCreate 中加入下面的代码

getWindow().getDecorView().post(new Runnable() {

  @Override
  public void run() {
    myHandler.post(mLoadingRunnable);
  }
});

其实实现的话非常简单,我们来对比一下三种方案的效果.

2. 三种写法的差异对比

为了验证我们优化的 DelayLoad的效果,我们写了一个简单的app , 这个 App 中包含三张不同大小的图片,每张图片下面都会有一个 TextView , 来标记图片的显示高度和宽度. MainActivity的代码如下:

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);

//  第一种写法:直接Post
    myHandler.post(mLoadingRunnable);

//  第二种写法:直接PostDelay 300ms.
//  myHandler.postDelayed(mLoadingRunnable, DEALY_TIME);

//  第三种写法:优化的DelayLoad
//  getWindow().getDecorView().post(new Runnable() {
//    @Override
//    public void run() {
//      myHandler.post(mLoadingRunnable);
//    }
//  });

    // Dump当前的MessageQueue信息.
    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();
}

我们需要关注两个点:

updateText 这个函数是什么时候被执行的?
App 启动后,三个图片的长宽是否可以被正确地显示出来?
是否有 Delay Load 的效果?

2.1 第一种写法

updateText执行的时机?
下面是第一种写法的Trace图:

可以看到 updateText 是在 Activity 的 onCreate/onStart/onResume三个回调执行完成后才去执行的.
图片的宽高是否正确显示?

从图片看一看到,宽高并没有显示. 这是为什么呢? 这个问题就要从Activity 的 onCreate/onStart/onResume三个回调说起了. 其实Activity 的 onCreate/onStart/onResume三个回调中,并没有执行Measure和Layout操作, 这个是在后面的performTraversals中才执行的. 所以在这之前宽高都是0.

是否有 Delay Load 的效果?
并没有. 因为我们知道, 应用启动的时候,要等两次 performTraversals 都执行完成之后才会显示第一帧, 而 updateText 这个方法在第一个 performTraversals 执行之前就执行了. 所以 updateText 方法的执行时间是算在应用启动的时间里面的.

2.2 第二种写法

第二种写法我们Delay了300ms .我们来看一下表现.

updateText执行的时机?

可以看到,这种写法的话,updateText是在两个performTraversals 执行完成之后(这时候 APP 的第一帧才显示出来)才去执行的, 执行完成之后又调用了一次 performTraversals 将 TextView 的内容进行更新.

图片的宽高是否正确显示?

从上图可以看到,图片的宽高是正确显示了出来. 原因上面已经说了,measure/layout执行完成后,宽高的数据就可以获取了.

是否有 Delay Load 的效果?
不一定,取决于 Delay的时长.
从前面的 Trace 图上我们可以看到 , updateText 方法由于 Delay 了300ms, 所以在应用第一帧显示出来170ms之后, 图片的文字信息才进行了更新. 这个是有 Delay Load 的效果的.
但是这里只是一个简单的TextView的更新, 如果是较大模块的加载 , 用户视觉上会有很明显的 “ 空白->内容填充” 这个过程, 或者会附加”闪一下”特效…这显然是我们不想看到的.

有人会说:可以把Delay的时间减小一点嘛,这样就不会闪了. 话是这么说,但是由于 Android 机器的多元性(其实就是有很多高端机器,也有很多低端机器) , 在这个机子上300ms的延迟算是快,在另外一个机子上300ms算是很慢.

我们将Delay时间调整为50ms, 其Trace图如下:

第二种写法:Delay 50ms

可以看到,updateText 方法在第一个 performTraversals 之后就执行了,所以也没有 Delay Load 的效果(虽然宽高是正确显示了,因为在第一个 performTraversals 方法中就执行了layout和measure).

2.3 第三种写法

经过前两个方法 , 我们就会想, 如果能不使用Delay方法, updateText 方法能在第二个performTraversals 方法执行完成后(即APP第一帧在屏幕上显示),马上就去执行,那么即起到了 Delay Load的作用,又可以正确显示图片的宽高.
第三种写法就是这个效果:

updateText执行的时机?

第三种写法

可以看到这种写法. updateText 在第二个 performTraversals 方法执行完成后马上就执行了, 然后下一个 VSYNC 信号来了之后, TextView就更新了.

图片的宽高是否正确显示?
当然是正确显示的.如图:
是否有 Delay Load 的效果?
从 Trace 图上看, 是有 Delay Load的效果的, 而且可以在应用第一帧显示后马上进行数据 Load , 不用考虑 Delay时间的长短.

3. 一些思考

关于优化的 Delay Load 的实现,从代码层面来看其实是非常简单的.其带来的效果也是很赞的.
但是实现之后我们还需要思考一下,为何这么做就可以实现这种功能呢?很显然要回答这个问题,我们需要知道更底层的一些东西.这个还涉及到 Handler/Message/MessageQueue/Looper/VSYNC/ViewRootImpl等知识. 往大里说应该还涉及到AMS/WMS等.由于涉及到的东西比较多,我就不在这一篇里面阐述了, 下一篇文章将会从从原理上讲解一下为何优化的 Delay Load 会起作用.