Android卡顿检查-BlockCanary浅析

2023年1月30日 455次阅读 来源: niknowzcd

BlockCanary是什么？

BlockCanary是国内开发者MarkZhai开发的一套性能监控组件,主要通过监控Handler中的dispatchMessage过程所消耗的时间是否超过阀值来判断是否发生卡顿。

检测原理

界面卡顿主要是因为消息分发处理的不及时导致的,Android的消息分发机制主要是由Message/Looper/Handler

构建的,不熟悉Message/Looper/Handler可以参考我之前的文章 Android消息循环机制浅析

由于主线程只存在一个Looper,并且Android系统所有更新UI的操作都是在主线程里面执行的.

因此所有的UI操作都会经过主线程的Looper消息循环。

其中Looper#loop中有那么段代码

public static void loop() {
    ...
    for (;;) {
        ...
        //默认为null，可通过setMessageLogging()方法来指定输出，用于debug功能
        Printer logging = me.mLogging;
        if (logging != null) {
            //事件分发之前的时间T1
            logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                    msg.callback + ": " + msg.what);
        }
        msg.target.dispatchMessage(msg);
        if (logging != null) {
            //事件分发之后的时间T2
            logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
        }
        ...
    }
}

如果T2-T1的时间差大于某个阀值,就可以判断发生了卡顿,在BlockCanary中,阀值是3000ms。超过阀值之后,BlockCanary就会将一些必要的log日志输出.输出的展现方法类似leakCanary

另外要注意的一点是能不能检测到卡顿主要看对应的事件经不经过Handler分发,

在issues中,有人提到用adb input keyevent E的方法让主线程休眠30s,这时BlockCanary就不能检测出ANR的问题,因为模拟按键缺少Handler的分发。

具体讨论在issues

基本使用

  1. 引用
dependencies {
    compile 'com.github.markzhai:blockcanary-android:1.5.0'

    // 仅在debug包启用BlockCanary进行卡顿监控和提示的话，可以这么用
    debugCompile 'com.github.markzhai:blockcanary-android:1.5.0'
    releaseCompile 'com.github.markzhai:blockcanary-no-op:1.5.0'
}
  1. 初始化
public class DemoApplication extends Application {

    private static Context sContext;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        sContext = this;
        BlockCanary.install(this, new AppContext()).start();
    }

    public static Context getAppContext() {
        return sContext;
    }
}

源码解读

BlockCanary.install(this, new AppContext()).start();

初始化过程实际上做了两件事情,install和start

install

public static BlockCanary install(Context context, BlockCanaryContext blockCanaryContext) {         
    //这里保存applicationContext和用户设置的参数
    //其中所有的配置参数都可以自定义BlockCanaryContext的子类来实现
    BlockCanaryContext.init(context, blockCanaryContext);
    //开启或者关闭DisplayActivity视图以账号堆栈信息,这里会单开一个io信息来存储堆栈日志
    setEnabled(context, DisplayActivity.class, BlockCanaryContext.get().
                displayNotification());
    return get();
}

install最后的get()方法会创建BlockCanary

//
public static BlockCanary get() {
    if (sInstance == null) {
        synchronized (BlockCanary.class) {
            if (sInstance == null) {
                sInstance = new BlockCanary();
            }
        }
    }
    return sInstance;
}

 //核心类BlockCanaryInternals拦截器，作用整个block流程
 private BlockCanary() {
     BlockCanaryInternals.setContext(BlockCanaryContext.get());
     mBlockCanaryCore = BlockCanaryInternals.getInstance();
     mBlockCanaryCore.addBlockInterceptor(BlockCanaryContext.get());
     //DisplayService只在开启了通知栏时才会添加,当卡顿发生时将通过DisplayService发起通知栏消息,调起
     //DisplayActivity来展示堆栈信息
     if (!BlockCanaryContext.get().displayNotification()) {
         return;
     }
     mBlockCanaryCore.addBlockInterceptor(new DisplayService());
 }
BlockCanaryInternals
public BlockCanaryInternals() {
    stackSampler = new StackSampler(
        Looper.getMainLooper().getThread(),
        sContext.provideDumpInterval());

    cpuSampler = new CpuSampler(sContext.provideDumpInterval());

    setMonitor(new LooperMonitor(new LooperMonitor.BlockListener() {

        @Override
        public void onBlockEvent(long realTimeStart, long realTimeEnd,
                                 long threadTimeStart, long threadTimeEnd) {
            // Get recent thread-stack entries and cpu usage
            ArrayList<String> threadStackEntries = stackSampler
                .getThreadStackEntries(realTimeStart, realTimeEnd);
            if (!threadStackEntries.isEmpty()) {
                BlockInfo blockInfo = BlockInfo.newInstance()
                    .setMainThreadTimeCost(realTimeStart, realTimeEnd, threadTimeStart,                                             threadTimeEnd)
                    .setCpuBusyFlag(cpuSampler.isCpuBusy(realTimeStart, realTimeEnd))
                    .setRecentCpuRate(cpuSampler.getCpuRateInfo())
                    .setThreadStackEntries(threadStackEntries)
                    .flushString();
                LogWriter.save(blockInfo.toString());

                if (mInterceptorChain.size() != 0) {
                    for (BlockInterceptor interceptor : mInterceptorChain) {
                        interceptor.onBlock(getContext().provideContext(), blockInfo);
                    }
                }
            }
        }
    }, getContext().provideBlockThreshold(), getContext().stopWhenDebugging()));

    LogWriter.cleanObsolete();
}
  1. stackSampler 表示线程堆栈采样
  2. CpuSampler 表示Cpu相关数据采样
  3. LooperMonitor的onBlockEvent函数会在发生block事件的时候,将相关的log输出
  4. BlockInfo表示block各类数据的集合

start过程

public void start() {
    if (!mMonitorStarted) {
        mMonitorStarted = true;
        //设置Looper对象在分发消息的时候打印debug日志,传入的是之前定义的LooperMonitor对象
        Looper.getMainLooper().setMessageLogging(mBlockCanaryCore.monitor);
    }
}

接下来主要看LooperMonitor的println函数,因为主线程的消息分发在dispatchMessage前后分别会打印一次日志，

public void println(String x) {
    if (mStopWhenDebugging && Debug.isDebuggerConnected()) {
        return;
    }
    if (!mPrintingStarted) {
        mStartTimestamp = System.currentTimeMillis();
        //SystemClock.currentThreadTimeMillis() 表示线程处于running状态的时候,如果现场进入休眠状        //态,这个函数是不会计入时间的
        mStartThreadTimestamp = SystemClock.currentThreadTimeMillis();
        mPrintingStarted = true;
        startDump();
    } else {
        final long endTime = System.currentTimeMillis();
        mPrintingStarted = false;
        if (isBlock(endTime)) {
            notifyBlockEvent(endTime);
        }
        stopDump();
    }
}
  1. 在dispatchMessage前执行一次println方法,记录开始时间并调用startDump记录堆栈信息
  2. 在dispatchMessage后在执行一次println方法,并对比执行时间，
if (isBlock(endTime)) {
    notifyBlockEvent(endTime);
}

private boolean isBlock(long endTime) {
    return endTime - mStartTimestamp > mBlockThresholdMillis;
}

private void notifyBlockEvent(final long endTime) {
    //注意这里需要重新创建long对象来对时间进行赋值,不然会因为浅拷贝的问题导致时间错落
    final long startTime = mStartTimestamp;
    final long startThreadTime = mStartThreadTimestamp;
    final long endThreadTime = SystemClock.currentThreadTimeMillis();
    HandlerThreadFactory.getWriteLogThreadHandler().post(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            mBlockListener.onBlockEvent(startTime, endTime, startThreadTime,                            endThreadTime);
        }
    });
}

对比的逻辑十分简单,结束时间大于开始时间大于预先设置的阀值,即可理解发生block,这时调用notifyBlockEvent,将发生block的时间信息回传给BlockCanaryInternals

public BlockCanaryInternals() {
    ...
    setMonitor(new LooperMonitor(new LooperMonitor.BlockListener() {
        @Override
        public void onBlockEvent(long realTimeStart, long realTimeEnd,
                                 long threadTimeStart, long threadTimeEnd) {
            // Get recent thread-stack entries and cpu usage
            ArrayList<String> threadStackEntries = stackSampler
                .getThreadStackEntries(realTimeStart, realTimeEnd);
            if (!threadStackEntries.isEmpty()) {
                BlockInfo blockInfo = BlockInfo.newInstance()
                    .setMainThreadTimeCost(realTimeStart, realTimeEnd, threadTimeStart,                                             threadTimeEnd)
                    .setCpuBusyFlag(cpuSampler.isCpuBusy(realTimeStart, realTimeEnd))
                    .setRecentCpuRate(cpuSampler.getCpuRateInfo())
                    .setThreadStackEntries(threadStackEntries)
                    .flushString();
                //将发生block时的线程堆栈和cpu堆栈记录下来
                LogWriter.save(blockInfo.toString());
                
                //回调给DisplayService,DisplayService的逻辑很简单,创建一个NotificationManager                //对象，点击事件设置成跳转到DisplayActivity
                if (mInterceptorChain.size() != 0) {
                    for (BlockInterceptor interceptor : mInterceptorChain) {
                        interceptor.onBlock(getContext().provideContext(), blockInfo);
                    }
                }
            }
        }
    }, getContext().provideBlockThreshold(), getContext().stopWhenDebugging()));
    ...
}

概括

  1. 自定义一个Looper的MessageLogging设置给主线程的Looper
  2. 在Looper.loop的dispatchMessage方法前打印线程和CPU的堆栈信息
  3. 在Looper.loop的dispatchMessage方法后判断是否发生block
  4. 发生block时调用DisplayService创建NotificationManager消息通过
  5. 点击NotificationManager窗口跳转到DisplayActivity,并展示发生block时的线程堆栈以及CPU堆栈

参考文章

Android UI卡顿监测框架BlockCanary原理分析

BlockCanary — 轻松找出Android App界面卡顿元凶

项目的github地址

    原文作者：niknowzcd
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/914520f1ea03
    本文转自网络文章，转载此文章仅为分享知识，如有侵权，请联系博主进行删除。
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