APP性能测试 安卓 App 性能专项测试指标之 CPU 深度解析

shakebabe · 2019年04月11日 · 最后由 scrum19 回复于 2020年03月24日 · 637 次阅读
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指标背景

很多场景下我们去使用App,可能会碰到手机会出现发热发烫的现象。这是因为CPU使用率过高、CPU过于繁忙,会使得整个系统无法响应用户,整体性能降低,用户体验变得相当差,也容易引起ANR等等一系列问题。 Android性能指标CPU主要关注两点:

  • CPU总体使用率
  • 应用程序CPU占用率

指标值获取

直接上干货,获取App CPU指标值的几种不同方式

  • 读取Linux proc文件系统(精确、方便自动化集成)
  • 使用外部第三方工具来辅助测试,比如:腾讯GT,网易Emagee等(其实这些工具的原理就是基于调用android系统底层的API完成),掌握adb或者第三方工具获取方法都可以。(精确,易获取,推荐)
  • Linux top命令(有误差,易获取)

proc文件获取方式

/proc文件系统是一个伪文件系统,它只存在内存当中,而不占用外存空间。它以文件系统的方式为内核与进程提供通信的接口。用户和应用程序可以通过/proc得到系统的信息,并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息,如进程,是动态改变的,所以用户或应用程序读取/proc目录中的文件时,/proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。
我们关注的安卓性能指标cpu总体使用率和应用程序cpu占用率主要与两个proc文件相关,分别是/proc/stat和/proc/进程id/stat文件.。
通过adb shell进入到手机内部shell模式,再通过cat /proc/stat 查看结果如下: 前面三行cpu cpu0 cpu1是我们需要关注的重点,cpu0、cpu1表示当前CPU的核心(双核),cpu为总的Jiffies,这里引入了Jiffies(时间片)的概念,Jiffies的介绍如下:

Jiffies 为Linux核心变数,是一个unsigned long类型的变量,它被用来记录系统自开机以来,已经过了多少tick。每发生一次timer interrupt,Jiffies变数会被加1

而上面每一列的数值含义如下:
user :从系统启动开始累计到当前时刻,用户态的jiffies ,不包含nice值为负进程;
nice :从系统启动开始累计到当前时刻,nice值为负的进程所占用的jiffies;
system :从系统启动开始累计到当前时刻,系统态的jiffies;
idle :从系统启动开始累计到当前时刻,除硬盘IO等待时间以外其它等待的jiffies;
iowait : 从系统启动开始累计到当前时刻,硬盘IO等待的jiffies;
irq : 从系统启动开始累计到当前时刻,硬中断的jiffies;
softirq :从系统启动开始累计到当前时刻,软中断的jiffies。
总的Jiffies就是上面所有项加起来的总和。因此我们计算一段时间的CPU占用率的时候就可以使用:
total=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq
cpu usage=[(user_end +sys_end+nice_end) - (user_begin + sys_begin+nice_begin)]/(total_end - total_begin)*100

上述方法统计的是当前系统所有进程的CPU总和使用率
如果我们要统计某个App的使用率可以进入到/proc/进程id/stat目录,其中就有包含某进程的CPU信息
首先,我们需要查询到App的进程ID,以柠檬班App举例

其中的进程ID为1228,再查询stat文件信息:

在第14行、15行有记录当前进程的Jiffies信息
utime=448 该任务在用户态运行的时间,单位为jiffies
stime=2380 该任务在核心态运行的时间,单位为jiffies
所以当前进程的Jiffies计算方式为utime+stime
通过shell脚本获取的方式:
cat /proc/进程id/stat | awk -F " " '{print $14,$15}'
要计算出一段时间内该进程的CPU使用率信息即可通过:
utime+stime(当前时间点)-utime+stime(旧时间点)/ total cpu Jiffies

腾讯GT工具

不熟悉的同学可以进入到官网先去了解一番https://gt.qq.com/:,这里贴出官方的介绍

GT(随身调)是APP的随身调测平台,它是直接运行在手机上的“集成调测环境”(IDTE, Integrated Debug Environment)。利用GT,仅凭一部手机,无需连接电脑,您即可对APP进行快速的性能测试(CPU、内存、流量、电量、帧率/流畅度等等)、开发日志的查看、Crash日志查看、网络数据包的抓取、APP内部参数的调试、真机代码耗时统计等。

使用GT获取Jiffies指标步骤如下

测试完毕之后可以保存为csv格式的数据,用Excel工具打开查看即可

top命令获取CPU使用率

top命令是Linux下常用的性能分析工具,能够实时显示系统中各个进程的资源占用状况,类似于Windows的任务管理器。top是一个动态显示过程,即可以通过用户按键来不断刷新当前状态。如果在前台执行该命令,它将独占前台,直到用户终止该程序为止。top命令提供了实时的对系统处理器的状态监视。
使用方式:
可查看占用cpu最高的前10个程序(-t 显示进程名称,-s 按指定行排序,-n 在退出前刷新几次,-d 刷新间隔,-m 显示最大数量):top -m 10 -s cpu
如果你想筛选出你自己的应用的话可以用下面这一命令:
adb shell top -n 1| grep PackageName

问题分析及建议

如果APP某场景进行操作时出现发烫、卡顿、ANR现象时,可以怀疑出现CPU问题,一般解决思路如下:
如果已经导致ANR, 则去logcat文件里面搜索"ANR in" ,以及adb pull拉取trace文件。
没有导致ANR则基于以上方法获取到的CPU占用率,如果某场景的CPU占用率走势异常、峰值存在异常、均值大于基线,则可以利用traceview查看分析Trace文件,或者使用Android studio里面的Android Monitor根据Monitor中的CPU可以看出目前CPU明细使用,由开发负责定位解决。

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shakebabe 将本帖设为了精华贴 04月11日 13:48

老师授业解惑,学生醍醐灌顶

生活因你而火热

0902164636小玉加油

老师授业解惑,学生醍醐灌顶_2020-03-24 14:27:01

老师授业解惑,学生醍醐灌顶_2020-03-24 15:21:27

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