【Android性能优化】冷启动

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【Android性能优化】冷启动

本文介绍了Android应用性能优化的方法论和实例

冷启动概念和流程

在 Android 应用开发中，冷启动（Cold Start） 是指应用从完全关闭状态（进程不存在）到用户看到第一个界面（通常是 Launcher 或 SplashActivity）的启动过程。

冷启动是用户感知应用性能的关键环节之一，如果冷启动时间过长，会导致用户流失或体验下降。一般的测试流程里，将手指点击图标后，应用首帧显示到屏幕上的时长作为指标，这个比较符合用户的真实体验。

因此，冷启动优化是 Android 性能优化的重要部分。以下是常见的冷启动优化手段，按优化方向分类进行详细说明。

简单来说，冷启动可以分为以下几个阶段：

应用进程创建，系统接收到启动应用的请求后，首先会创建应用的进程（Zygote 进程 fork 出新进程）。应用进程创建后，会初始化 Application 对象，执行 Application.onCreate() 方法。如果在 Application 的 onCreate 中执行了耗时操作（如初始化第三方库、加载大量数据等），会导致冷启动时间变长。然后系统会创建目标 Activity 的实例，并调用其生命周期方法（如 onCreate()、onStart()、onResume()）。然后是Activity 的布局加载、视图测量与绘制（Measure、Layout、Draw）。

详细流程可以看这一篇：

Android 冷启动流程分析

优化手段

分析trace文件

首先，采集trace性能文件，查看主要耗时在哪里。

具体的分析流程可以参考：

Android trace文件分析

减少 Application.onCreate() 和 Activity.onCreate() 中的工作量

Application 是应用的入口点，很多开发者会在 Application.onCreate() 中初始化各种第三方库、框架或服务。如果这些初始化操作耗时较长，会直接影响冷启动时间。有些第三方库或服务并不需要在应用启动时立即初始化（如统计 SDK、日志 SDK、推送 SDK 等），可以在应用启动后，真正需要使用这些库时再进行初始化。也可以将非关键的初始化操作移到后台线程中执行。

异步加载，将数据加载、图片处理、网络请求等耗时操作放到后台线程中执行，避免阻塞主线程。可以使用 Kotlin Coroutines、RxJava 或 Executor 来处理异步任务。

优化数据加载，如果需要从本地存储或网络加载数据，只加载初始屏幕所需的数据，而不是一次性加载所有数据。可以考虑分页加载或按需加载。

优化布局和视图层次结构

减少布局的嵌套层级。过深的视图层次会增加测量和绘制时间。

对于简单的线性布局，LinearLayout 和 FrameLayout 通常比 ConstraintLayout 更快。对于复杂布局，ConstraintLayout 可以帮助减少嵌套，从而提升性能。

对于不经常显示或在启动时不需要显示的 UI 部分，可以使用 ViewStub 作为占位符，在需要时再动态加载。这可以减少初始布局的膨胀时间。

同时，减少不必要的背景、重叠视图等，这些都会增加 GPU 的绘制负担。

利用 Android 平台提供的优化工具

  • Baseline Profiles (基线配置文件)，这是 Google 推荐的重要优化手段。Baseline Profiles 可以在首次启动时将代码执行速度提高 30%，使应用启动、屏幕导航、内容滚动等用户交互更加流畅。它通过在编译时优化 DEX 布局来提高启动速度。
  • App Startup 库，这个库允许你定义一个内容提供者来统一初始化多个组件，而不是为每个组件都定义一个单独的内容提供者，从而显著提高应用启动时间。
  • R8 优化编译器，启用 R8 的完整模式可以进行更激进的代码优化，包括代码缩减、资源优化、DEX 布局优化等，从而减少应用大小并提高运行时性能，包括启动速度。

图片和资源优化

确保图片大小合适，并进行有效压缩。对于显示在 ImageView 中的图片，将其尺寸调整为与 ImageView 匹配，避免加载过大的图片。

  • 考虑使用 WebP 等高效的图片格式。
  • 使用 Glide、Picasso 等图片加载库在后台线程加载和缓存图片。
  • 如果应用包含大量功能，可以考虑将其拆分为动态模块，按需下载和安装，从而减小初始安装包大小，加快启动速度。

其他技巧

  • 闪屏页优化： 如果使用 Splash 闪屏页，可以在闪屏页显示期间进行一些必要的初始化工作，从而充分利用用户等待的时间。
  • 如果应用中注册了多个 ContentProvider，系统会在应用启动时初始化这些 ContentProvider，可能导致冷启动时间变长。可以保留必要的 ContentProvider，移除不必要的 ContentProvider。
  • 同样的，如果应用注册了大量的广播接收器（尤其是静态注册的广播接收器），系统会在应用启动时加载这些接收器，可能导致冷启动时间变长。尽量使用动态注册的广播接收器，避免静态注册。只注册必要的广播接收器，移除不必要的广播接收器。
  • 在冷启动时，如果频繁调用系统服务（如 LocationManager、SensorManager 等），可能会导致系统资源竞争，增加冷启动时间。可以延迟调用系统服务，避免在 Application.onCreate() 或 Activity.onCreate() 中立即调用。或者使用缓存机制，避免重复调用系统服务。

需要注意的是

  • 冷启动优化不能以牺牲功能为代价。例如，延迟初始化某些 SDK 可能会导致功能不可用，需要根据实际场景权衡。
  • 还有，冷启动时间可能因设备性能、系统版本等因素而异。建议在多种设备上进行测试，确保优化效果。
  • 冷启动优化的最终目标是提升用户体验。可以通过启动主题、加载动画等方式掩盖部分初始化时间，提高用户感知的流畅性。