本文是 Android Perfetto 系列的第六篇，主要介绍 Android 设备上 120Hz 刷新率的相关知识。如今，120Hz 已成为 Android 旗舰手机的标配，本文将讨论高刷新率带来的优势和挑战，以及从系统角度解析 120Hz 的工作原理。
在过去的几年中，移动设备的屏幕刷新率经历了从 60Hz 到 90Hz，再到现在普遍的 120Hz 的演进过程。这种提升不仅带来了更流畅的视觉体验，也对系统架构和应用开发提出了新的要求。通过 Perfetto 工具，我们可以更直观地理解高刷新率设备上帧渲染的过程和性能表现。
本文介绍了 App 开发者不经常接触到但在 Android Framework 渲染链路中非常重要的一个类 Choreographer，包括 Choreographer 的引入背景、简介、部分源码解析、与 MessageQueue 的交互、在 APM 中的应用，以及手机厂商基于 Choreographer 的一些优化思路。
Choreographer 的引入主要是配合 Vsync，为上层应用的渲染提供稳定的 Message 处理时机。当 Vsync 信号到来时，系统通过对 Vsync 信号周期的调整，控制每一帧绘制操作的时机。目前主流手机的屏幕刷新率已达到 120Hz，即每 8.3ms 刷新一次，系统为配合屏幕刷新频率，相应调整 Vsync 周期。每个 Vsync 周期到来时，Vsync 信号唤醒 Choreographer 执行应用的绘制操作，这正是引入 Choreographer 的主要作用。了解 Choreographer 还可以帮助应用开发者深入理解每一帧的运行原理，同时加深对 Message、Handler、Looper、MessageQueue、Input、Animation、Measure、Layout、Draw 等核心组件的认识。许多 APM（应用性能监控）工具也利用了 Choreographer（通过 FrameCallback + FrameInfo）、MessageQueue（通过 IdleHandler）和 Looper（通过自定义 MessageLogging）这些组合机制进行性能监测。深入理解这些机制后，开发者可以更有针对性地进行性能优化，形成系统化的优化思路。
In his book Hackers & Painters, Paul Graham asserted, “The disparity in the efficiency of languages is becoming more pronounced, hence the rising importance of profilers. Currently, performance analysis isn’t given the attention it deserves. Many still seem to hold onto the belief that the key to accelerating program execution lies in developing compilers that generate faster code. As the gap between code efficiency and machine performance widens, it will become increasingly apparent that enhancing the execution speed of application software hinges on having a good profiler to guide program development.” by Paul Graham, Hackers & Painters
A Google search for “Android optimization tools” yields an abundance of related content. The issue with these results is that they either contain highly repetitive content or directly explain usage methods. Rarely do they introduce a holistic architecture, inadvertently instilling a misguided belief of “one tool fixes all”. Drawing from the extensive experience of my team, I can assert that in the realm of performance analysis, no such magic bullet tool exists. Tools evolve, old problems re-emerge in new forms, and without mastering core logic, one remains on the technological surface.
This article first systematically untangles the observability technology in performance analysis, encompassing data types, capture methods, and analysis techniques. Subsequently, we introduce the “big three” analysis tools provided by Google. The aim is to impart immutable theoretical knowledge and corresponding tools available in the Android environment to the reader. This wealth of information can facilitate a more direct application of predecessors’ experiences, circumventing unnecessary detours.
Paul Graham 在其著作 <黑客与画家> 中断言：“不同语言的执行效率差距正变得越来越大，所以性能分析器（profiler）将变得越来越重要。目前，性能分析并没有受到重视。许多人好像仍然相信，程序运行速度提升的关键在于开发出能够生成更快速代码的编译器。代码效率与机器性能的差距正在不断加大，我们将会越来越清楚地看到，应用软件运行速度提升的关键在于有一个好的性能分析器帮助指导程序开发。”
by Paul Graham 黑客与画家
谷歌搜索 「Android 优化工具」，你会找到很多与此相关的内容。他们的问题在于要么是内容高度重复、要么是直接讲使用方法，很少会给你介绍整体性的架构，一不小心就会让人会种「一个工具搞定一切」的错误认知。以笔者团队的多年经验来看，在性能分析领域这种银弹级别的工具是不存在的。工具在发展，老问题会以新的方式变样出现，不掌握核心逻辑的话始终会让你浮于技术的表面。
本文首先系统性的梳理性能分析中的可观测性技术，它涵盖数据类型、抓取方法以及分析方法等三部分内容，之后是介绍谷歌提供的「三大件」分析工具。目的是想让你了解不变的理论性的知识，以及与之对应的在安卓环境中可用的工具，这些可以让你少走一些弯路，直接复用前辈们的经验。
当一个 Android App 退到后台之后，只要他没有被杀死，那么他做什么事情大家都不要奇怪，因为这就是 Android。但是当用户知道一个你一个 App 退到后台之后还在持续做无效的动画，而这个动画完全是无意义的，而且用户还不知道他在做动画，消耗用户那可怜的电量的时候，轻则被多任务杀掉，禁止后台运行，重则直接卸载。
一般的开发者很难发现这个问题，但是如果你经常使用 Systrace ，多开几十个应用然后退回到桌面，左右滑动抓取 Systrace ，就可以很容易发现，总有那么几个后台的应用，还在频繁地做无效的动画。
这里说的后台做动画，指的是由于某种原因，应用在退到后台之后，用户看不到任何这个 App 界面的时候，他仍然在后台不断地更新，耗费 CPU。引起这个问题的原因可能有好多个，毕竟 往 Choreographer 扔 CALLBACK_ANIMATION 的地方太多了，而且每个应用可能都不一样，但最终还是需要各个应用去做修复
本文介绍了 App 开发者不经常接触到但是在 Android Framework 渲染链路中非常重要的一个类 Choreographer。包括 Choreographer 的引入背景、Choreographer 的简介、部分源码解析、Choreographer 与 MessageQueue、Choreographer 和 APM，以及手机厂商基于 Choreographer 的一些优化思路
Choreographer 的引入，主要是配合 Vsync ，给上层 App 的渲染提供一个稳定的 Message 处理的时机，也就是 Vsync 到来的时候 ，系统通过对 Vsync 信号周期的调整，来控制每一帧绘制操作的时机. 目前大部分手机都是 60Hz 的刷新率，也就是 16.6ms 刷新一次，系统为了配合屏幕的刷新频率，将 Vsync 的周期也设置为 16.6 ms，每个 16.6 ms ， Vsync 信号唤醒 Choreographer 来做 App 的绘制操作 ，这就是引入 Choreographer 的主要作用. 了解 Choreographer 还可以帮助 App 开发者知道程序每一帧运行的基本原理，也可以加深对 Message、Handler、Looper、MessageQueue、Measure、Layout、Draw 的理解
写这篇文章的契机是因为一个实际遇到的问题 , 这个问题其实不难 , 不过在分析了这个问题然后写日记的时候 , 我突然觉得这个问题分析的过程有必要记录一下 , 分享给大家 . 分析过程中有用到一些工具 , 一些方法 , 也从另外一个聪明的小伙伴梅明那里学到了一些分析技巧和工具的使用技巧 .
这篇文章中分析过程包括我之前在Android 中的卡顿丢帧原因概述 - 方法论 里面提到的一些工具 , 包括 : 复现视频 \ Event Log \ Android Studio 源码和 App Debug \ Android Studio Profile \ Systrace \ Dumpsys \ PS 等 . 大多数工具大家都在开发过程中使用过 , 这次分析正是使用了这些工具相互配合 , 最终找到的问题的原因.
大家看下来可能会觉得 , 这么简单一个问题还需要写一篇文章 ? 我写这篇文章的目的一是为了记录给自己 , 二是觉得分析过程比较有普遍性 , 包括分析思路和工具的使用 , 如果可以帮助到大家 , 那么最好不过了 , 如果你也有好的思路或者独家调试技巧 , 欢迎大家扫描关于我 里面的讨论群二维码加入群聊 , 共同进步!