Android基準組態檔Baseline Profile方案提升啟動速度

引言

偶然在Youtube上看到一名國外安卓開發者分享了一個提升應用效能的視訊，其中使用到了macro benchmark來進行效能測量，包括啟動速度和列表影格率，方法是生成一個baseline-prof.txt檔案放於app/src/main/下。查閱google的官方檔案，其背後原理如下：

通過在應用或庫中分發基準組態檔，Android 執行時 (ART) 可以通過預先 (AOT) 編譯來優化包含的程式碼路徑，從而針對每位新使用者以及每個應用更新提升效能。這種組態檔引導的優化 (PGO) 可讓應用優化啟動、減少互動卡頓，並提高整體的執行時效能，從而讓使用者從首次啟動開始便獲得更好的使用體驗。

基準組態檔介紹

baseline-prof.txt檔案中定義了安裝時要預編譯的程式碼路徑，打包時會跟隨aab一起上傳到Google Play，通過Google play安裝時將獲得預編譯的收益。

這個方案看起來很不錯，相比於其它的那些難以上手的啟動優化方案，這個似乎比較好落地，於是乎我開始了接入嘗試，最後艱難成功了。

測量工具

官方建議使用Jetpack Macrobenchmark來測試應用在已啟動基準組態檔時的效能，然後將這些結果與已停用基準組態檔時的基準進行比較。接入的方式也很簡單，如果你的AS版本滿足要求，File/New Module/Benchmark就可以了。

會在benchmark Module生成一個ExampleStartupBenchmark測試類，將其修改一下變成如下。

@RunWith(AndroidJUnit4ClassRunner::class)
class ColdStartupBenchmark {
    @get:Rule
    val benchmarkRule = MacrobenchmarkRule()
    /**
    * 不使用基準組態檔
    */
    @Test
    fun startupNoCompilation() = startup(CompilationMode.None() )
    /**
    * 使用基準組態檔模式
    */
    @Test
    fun startupBaselineProfile() = startup(CompilationMode.Partial()) 
    @Test
    fun startupFullCompilation() = startup(CompilationMode.Full())
    private fun startup(compilationMode: CompilationMode) = benchmarkRule.measureRepeated(
        packageName = "com.example.macrobenchmark.target",
        metrics = listOf(StartupTimingMetric()),
        compilationMode = compilationMode, 
        iterations = 10,
        startupMode = StartupMode.COLD,
        setupBlock = {
            pressHome()
        }
    ) {
        // Waits for the first rendered frame, which represents time to initial display.
        startActivityAndWait()
        // Waits for content to be visible, which represents time to fully drawn.
        //此處可刪除，my-content根據自己專案首頁的佈局決定
        device.wait(Until.hasObject(By.res("my-content")), 5_000)
    }
}

選擇帶有Benchmark字尾的build variant，測試結果如下所示：

ExampleStartupBenchmark_startUpCompilationModePartial
timeToInitialDisplayMs   min 290.7,   median 310.5,   max 391.2
Traces: Iteration 0 1 2 3 4

ExampleStartupBenchmark_startUpCompilationModeNone
timeToInitialDisplayMs   min 359.4,   median 381.9,   max 420.6
Traces: Iteration 0 1 2 3 4

timeToInitialDisplayMs - 從系統收到啟動 intent 到渲染目標 activity 的第一幀的時間

timeToFullDisplayMs - 從系統收到啟動 intent 到應用通過 reportFullyDrawn 方法報告已完成繪製的時間。這個需要你手動呼叫activity.reportFullDrawn()才會有結果展示，表示此時已完全繪製。

Trace: Iteration可以看到每次啟動的trace記錄，點選數位會跳到Profiler分析介面

執行的時候可能會遇到的問題：

有設定多渠道(Flavor)，然後提示Run configuration ExampleStartupBenchmark is not supported in the current project.Cannot obtain the package.解決辦法是benchmark裡的flavor保持跟app模組一致就可以了

aar依賴找不到

Could not determine the dependencies of null.  
    Could not resolve all task dependencies for configuration':benchmark:flavorDemoBenchmarkTestedApks'.  
        Could not find :your_aar_name_in_testModule_libs:.  
           Required by:  
               project :benchmark > project :app > project :testModule

解決方案：在benchmark模組的build.gradle中新增

repositories {
    flatDir {
        dirs '../testModule/libs', '../app/libs'
    }
}

Unable to read any metrics during benchmark因為benchmark模組中的benchmark buildtype中debuggable要設為true才行

官方檔案

生成基準組態檔

在benchmark模組處新建一個測試類:

@ExperimentalBaselineProfilesApi
@RunWith(AndroidJUnit4::class)
class BaselineProfileGenerator {
    @get:Rule val baselineProfileRule = BaselineProfileRule()
    @Test
    fun startup() =
        baselineProfileRule.collectBaselineProfile(packageName = "com.example.app") {
            pressHome()
            // This block defines the app's critical user journey. Here we are interested in
            // optimizing for app startup. But you can also navigate and scroll
            // through your most important UI.
            startActivityAndWait()
        }
}

新建一個Android9以上版本模擬器（真機不行），注意系統選擇不包含Google Api的，執行adb root命令，修改ndk filter新增支援，之後就可以跑上面新建的測試了，執行完成之後基準組態檔會生成於benchmark/build/outputs/connected_android_test_additional_output/flavorDemoBenchmark/Pixel 2處，名字類似於BaselineProfileGenerator_generateBaselineProfile-baseline-prof-2023-01-30-07-29-28.txt，將之拷貝到app/src/main/目錄下，重新命名為baseline-prof.txt。

官方檔案

驗證優化效果

萬事俱備，只欠驚喜，驗證一下對啟動速度有多大提升。

在app模組新增以下依賴：

dependencies {
     implementation("androidx.profileinstaller:profileinstaller:1.3.0-alpha03")
}

連線真機再次跑ExampleStartupBenchmark測試，在不同機型分別得到的結果為：

Pixel 1: android 10

ExampleStartupBenchmark_compilationPartial  
timeToInitialDisplayMs   min 1,359.2,   median 1,422.4,   max 2,583.0  

ExampleStartupBenchmark_compilationNone  
timeToInitialDisplayMs   min 1,454.1,   median 1,556.7,   max 2,610.3 

三星S20: android 13

ExampleStartupBenchmark_compilationPartial
timeToInitialDisplayMs   min 597.2,   median 683.9,   max 763.4

ExampleStartupBenchmark_compilationNone
timeToInitialDisplayMs   min 699.5,   median 726.1,   max 753.5

三星S8+: android7

ExampleStartupBenchmark_compilationPartial  
timeToInitialDisplayMs   min 1,089.1,   median 1,121.6,   max 1,249.4 

ExampleStartupBenchmark_compilationNone  
timeToInitialDisplayMs   min 1,147.5,   median 1,166.2,   max 1,338.2

觀察資料可以看出，總體來說有一定的提升，特別是在效能低一點的機器會比較明顯，但相比於google官方給的檔案中的範例結果（提升20%+）還有一點差距，猜測應該跟生成的baseline-prof.txt有關，因為我這裡只生成了啟動過程到完成第一幀繪製時的熱點程式碼列表，google的例子是生成了到首頁並且切換tab的熱點程式碼。

此外，基準組態檔也可以用在提升首次開啟操作流暢性上，原理也是一樣的，只需要在BaselineProfileGenerator處新增首次進入之後的一些操作，比如像官方的例子一樣的切換tab、列表滑動，生成新的檔案即可。

以上就是Android基準組態檔Baseline Profile方案提升啟動速度的詳細內容，更多關於Android Baseline Profile提升啟動速度的資料請關注it145.com其它相關文章！