JankMan-極致的卡頓分析系統(tǒng)
1.卡頓分析系統(tǒng)介紹
此系統(tǒng)擁有了端上采集兩個(gè)維度數(shù)據(jù)的能力
- 方法運(yùn)行數(shù)據(jù)：系統(tǒng)在編譯期間基于ASM9+AGP7+自定義方法ID映射+自定義字節(jié)碼指令集實(shí)現(xiàn)了方法運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集。
- 幀性能數(shù)據(jù)：系統(tǒng)在運(yùn)行期間基于FrameMatrix+自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)了端上幀數(shù)據(jù)的采集。
當(dāng)APP發(fā)生運(yùn)行卡頓時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)分析堆棧，并且關(guān)聯(lián)卡頓幀的方法調(diào)用鏈，并作出記錄最終導(dǎo)出至文件。整體基于協(xié)程制作，性能損耗僅需1%。
基于Compose KMP獨(dú)創(chuàng)了多端可用的線下還原器，將采集到的數(shù)據(jù)做格式效驗(yàn)，并作出二次還原解析，進(jìn)行了perfetto的二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了可視化展示整體信息的能力。
2.思路介紹
2.1方法運(yùn)行數(shù)據(jù)采集
2.1.1方法ID映射
由于系統(tǒng)會(huì)在運(yùn)行期間會(huì)采集大量數(shù)據(jù)，所以需要將龐大的方法名映射為指定ID的能力，如下
//方法ID`方法具體全路徑和行參 24`com.d.hookplus.HookApplication$onCreate$1.onActivitySaveInstanceState[android.app.Activity,android.os.Bundle,]
此處的方法名包含了全路徑和行參，如果通過(guò)字符串記錄是十分龐大的，所以在編譯期間使用ASM技術(shù)將其對(duì)應(yīng)成ID，降低空間復(fù)雜度
2.2.2函數(shù)記錄能力
在ASM輪訓(xùn)期間，在方法開(kāi)始和結(jié)束位置各插入對(duì)應(yīng)的指令用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)記功能
override fun onMethodEnter() {
//方法進(jìn)入
methodVisitor?.perfettoVisitMethodDelegate(PerfettoCentre.const.METHOD_ENTER, methodId)
super.onMethodEnter()
}
?
override fun onMethodExit(opcode: Int) {
//方法退出
methodVisitor?.perfettoVisitMethodDelegate(PerfettoCentre.const.METHOD_EXIT, methodId)
super.onMethodExit(opcode)
}處理退出指令時(shí)，catch和return指令也有對(duì)應(yīng)的記錄
在對(duì)應(yīng)的時(shí)機(jī)插入對(duì)應(yīng)的代碼
this.let { methodVisitor ->
methodVisitor.visitFieldInsn(
GETSTATIC,
"com/d/hookcore/perfetto/PerfettoCore",
"Companion",
"Lcom/d/hookcore/perfetto/PerfettoCore$Companion;"
)
methodVisitor.visitIntInsn(BIPUSH, enterOrExit)
methodVisitor.visitIntInsn(SIPUSH, methodId)
methodVisitor.visitMethodInsn(
INVOKEVIRTUAL,
"com/d/hookcore/perfetto/PerfettoCore$Companion",
"getTraceLine",
"(II)V",
false
)
}
例：
private fun initRecycler() {
//方法開(kāi)始，第一個(gè)參數(shù)用于標(biāo)記進(jìn)入或者退出，第二個(gè)參數(shù)用于標(biāo)記映射的方法ID
PerfettoCore.getTraceLine(0,12)
var recyclerView: RecyclerView = findViewById(R.id.rec)
recyclerView.adapter = NodeAdapter(messageList)
PerfettoCore.getTraceLine(1,12)
}
- 插入完代碼的例子如下：
2.2.3.運(yùn)行方法記錄內(nèi)容
方法記錄后的結(jié)果如下
如：main-1,942155.120954153,1,39,1
| 說(shuō)明 | 例 |
|---|---|
| 當(dāng)前線程 | Main |
| 當(dāng)前線程ID | 1 |
| 當(dāng)前時(shí)間秒值 | 942155.120954153 |
| 當(dāng)前方法標(biāo)記(進(jìn)入或退出) | 1 |
| 當(dāng)前方法ID | 39 |
| 當(dāng)前幀位下標(biāo) | 1 |
2.2幀數(shù)據(jù)采集
2.2.1于傳統(tǒng)方式的區(qū)別
區(qū)別于Choreographer Hook的方式，系統(tǒng)采用了FrameMatrix實(shí)現(xiàn)了幀數(shù)據(jù)采集
Choreographer的Hook點(diǎn)是在Looper.loop之中的Printer.println下，
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
//Hook點(diǎn)
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +msg.callback + ": " + msg.what);
}
缺點(diǎn)如下：
每次都需要字符串匹配，性能損耗嚴(yán)重
在API31之中被封掉了
2.2.2FrameMatrix的能力
FrameMatrix通過(guò)addOnFrameMetricsAvailableListener實(shí)現(xiàn)了幀數(shù)據(jù)獲取的能力
window.addOnFrameMetricsAvailableListener({ window, frameMetrics, dropCountSinceLastInvocation ->
//do something
}, frameMetricsHandler)
如果不對(duì)window進(jìn)行addOnFrameMetricsAvailableListener，數(shù)據(jù)也會(huì)保留在平臺(tái)層，所以沒(méi)有性能損耗
FrameMatrix是Android平臺(tái)層提供的幀數(shù)據(jù)采集，包含如下信息
| 類別 | 參數(shù) | 說(shuō)明 |
|---|---|---|
| 獲取每幀性能數(shù)據(jù) | FIRST_DRAW_FRAME | 表示當(dāng)前幀是否是當(dāng)前 Window 布局中繪制的第一幀 |
| INTENDED_VSYNC_TIMESTAMP | 當(dāng)前幀的預(yù)期開(kāi)始時(shí)間, 如果此值與 VSYNC_TIMESTAMP 不同，則表示 UI 線程上發(fā)生了阻塞，阻止了 UI 線程及時(shí)響應(yīng)vsync信號(hào) | |
| TOTAL_DURATION | 表示此幀渲染并發(fā)布給顯示子系統(tǒng)所花費(fèi)的總時(shí)間, 等于所有其他具有時(shí)間價(jià)值的指標(biāo)的值之和 | |
| VSYNC_TIMESTAMP | 在所有 vsync 監(jiān)聽(tīng)器和幀繪制中使用的時(shí)間值(Choreographer 的幀回調(diào), 動(dòng)畫(huà), View＃getDrawingTime等) | |
| cpuDuration | COMMAND_ISSUE_DURATION | 表示向 GPU 發(fā)出繪制命令的耗時(shí) |
| SWAP_BUFFERS_DURATION | 表示將此幀的幀緩沖區(qū)發(fā)送給顯示子系統(tǒng)所花的時(shí)間 | |
| uiDuration | UNKNOWN_DELAY_DURATION | 表示等待 UI 線程響應(yīng)并處理幀所經(jīng)過(guò)的時(shí)間, 大多數(shù)情況下應(yīng)為0 |
| INPUT_HANDLING_DURATION | 表示處理輸入事件回調(diào)的耗時(shí) | |
| ANIMATION_DURATION | 表示執(zhí)行動(dòng)畫(huà)回調(diào)的耗時(shí) | |
| LAYOUT_MEASURE_DURATION | 表示對(duì) View 樹(shù)進(jìn)行 measure 和 layout 所花的時(shí)間 | |
| DRAW_DURATION | 表示將 View 樹(shù)轉(zhuǎn)換為 DisplayList 的耗時(shí) | |
| SYNC_DURATION | 表示將 DisplayList 與渲染線程同步所花的時(shí)間 |
2.3.同步算法
同步算法是將方法運(yùn)行數(shù)據(jù)和幀性能數(shù)據(jù)自動(dòng)分析，裁剪，合并出問(wèn)題堆棧，并保存到指定位置的過(guò)程
在開(kāi)發(fā)者自定義連續(xù)卡頓多少幀后進(jìn)行Dump
如果每卡頓一幀就Dump，信息量太密集，并且意義不大，建議開(kāi)發(fā)者連續(xù)卡頓5幀起步
2.3.1.同步算法細(xì)節(jié)
整個(gè)同步的過(guò)程是在單獨(dú)的一個(gè)HandlerThread中進(jìn)行的，所以面臨了兩個(gè)難題：
由于HandlerThread接受幀數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)是不確定的，即可能方法數(shù)據(jù)已經(jīng)收集到很多幀以后了，但是幀數(shù)據(jù)才剛剛到來(lái)。如何精準(zhǔn)定位到卡頓范圍內(nèi)的全部函數(shù)
如何盡可能減小性能損耗，降低時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度
所以我們整個(gè)同步的過(guò)程是圍繞著這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)的
2.3.2.算法合并過(guò)程
如果卡頓幀連續(xù)個(gè)數(shù)到達(dá)了開(kāi)發(fā)者定義的個(gè)數(shù)，那么開(kāi)始還原
將首個(gè)卡頓幀的開(kāi)始時(shí)間和連續(xù)卡頓幀后的第一個(gè)不卡頓幀的開(kāi)始時(shí)間作為時(shí)間范圍，與函數(shù)運(yùn)行數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。匹配到函數(shù)運(yùn)行的范圍區(qū)域，并通過(guò)兩個(gè)指針進(jìn)行標(biāo)記
具體匹配的過(guò)程是通過(guò)魔改版的二分查找實(shí)現(xiàn)
將標(biāo)記出的函數(shù)運(yùn)行范圍進(jìn)行導(dǎo)出
導(dǎo)出的能力是基于NIO實(shí)現(xiàn)的
導(dǎo)出完畢后將函數(shù)指針位移到開(kāi)始位置，重復(fù)利用空間
上述過(guò)程均在子線程進(jìn)行，對(duì)主線程無(wú)影響，現(xiàn)階段損耗為3%左右
2.4.可視化展示
- 將Dump出的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次改造，支持可視化展示
2.4.1.線下還原器
- 基于perfetto的構(gòu)造格式進(jìn)行二次改造，用于支持可視化展示
2.4.2.支持多端的線下還原器
基于Compose KMP實(shí)現(xiàn)了多端的可視化還原器，效果如下：
參數(shù)說(shuō)明如下：
- MappingFile：函數(shù)ID映射文件
- SourceFile：后綴為.zy_trace的文件，是系統(tǒng)自動(dòng)采集的格式
- OutputPath：輸出為perfetto識(shí)別格式的文件目錄
還原格式細(xì)節(jié)
如下：
com.d.hookplus|11116 main-1,942155.105176549,0,29,0 main-1,942155.105229674,1,29,0 main-1,942155.105313008,0,29,0 main-1,942155.105322383,1,29,0 main-1,942155.105492174,0,29,0 main-1,942155.105503112,1,29,0 main-1,942155.105524466,0,30,0 .......
# tracer: nop # # entries-in-buffer/entries-written: 30624/30624 #P:4 # # _-----=> irqs-off # / _----=> need-resched # | / _---=> hardirq/softirq # || / _--=> preempt-depth # ||| / delay # TASK-PID TGID CPU# |||| TIMESTAMP FUNCTION # | | | | |||| | | com.d.hookplus-main-1 [000]... 942155.105177: tracing_mark_write: B|11116|0com.d.hookplus.NodeAdapter.getItemCount.[] com.d.hookplus-main-1 [000]... 942155.105230: tracing_mark_write: E|11116|0com.d.hookplus.NodeAdapter.getItemCount.[] com.d.hookplus-main-1 [000]... 942155.105313: tracing_mark_write: B|11116|0com.d.hookplus.NodeAdapter.getItemCount.[] com.d.hookplus-main-1 [000]... 942155.105322: tracing_mark_write: E|11116|0com.d.hookplus.NodeAdapter.getItemCount.[] com.d.hookplus-main-1 [000]... 942155.105492: tracing_mark_write: B|11116|0com.d.hookplus.NodeAdapter.getItemCount.[] com.d.hookplus-main-1 [000]... 942155.105503: tracing_mark_write: E|11116|0com.d.hookplus.NodeAdapter.getItemCount.[] com.d.hookplus-main-1 [000]... 942155.105524: tracing_mark_write: .....
- 改造前：
- 改造后：
2.4.3.可視化展示
- 最終將還原器輸出的文件直接導(dǎo)入至perfetto系統(tǒng)中，效果如下
以上就是JankMan-極致的卡頓分析系統(tǒng)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于JankMan卡頓分析系統(tǒng)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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