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[24293] 2015-09-16_Android代码性能优化建议

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2015-09-16_Android代码性能优化建议 A n d r o i d   代 码 性 能 优 化 建 议 k e s e n h o o   L i n u x 中 国   2 0 1 5 - 0 9 - 1 6 这 篇 文 章 主 要 介 绍 一 些 小 细 节 的 优 化 技 巧 ， 当 这 些 小 技 巧 综 合 使 用 起 来 的 时 候 ， 对 于 整 个 A p p 的 性 能 提 升 还 是 有 作 用 的 ， 只 是 不 能 较 大 幅 度 的 提 升 性 能 而 已 。 选 择 合 适 的 算 法 与 数 据 结 构 才 应 该 是 你 首 要 考 虑 的 因 素 ， 在 这 篇 文 章 中 不 会 涉 及 这 方 面 。 你 应 该 使 用 这 篇 文 章 中 的 小 技 巧 作 为 平 时 写 代 码 的 习 惯 ， 这 样 能 够 提 升 代 码 的 效 率 。 通 常 来 说 ， 高 效 的 代 码 需 要 满 足 下 面 两 个 规 则 ： 不 要 做 冗 余 的 工 作 如 果 能 避 免 ， 尽 量 不 要 分 配 内 存 在 优 化 A p p 时 最 难 解 决 的 问 题 之 一 就 是 让 A p p 能 在 各 种 类 型 的 设 备 上 运 行 。 不 同 版 本 的 虚 拟 机 在 不 同 的 处 理 器 上 会 有 不 同 的 运 行 速 度 。 你 甚 至 不 能 简 单 的 认 为 “ 设 备 X 的 速 度 是 设 备 Y 的 F 倍 ” ， 然 后 还 用 这 种 倍 数 关 系 去 推 测 其 他 设 备 。 特 别 的 是 ， 在 模 拟 器 上 的 运 行 速 度 和 在 实 际 设 备 上 的 速 度 没 有 半 点 关 系 。 同 样 ， 设 备 有 没 有 J I T （ 即 时 编 译 ， 译 者 注 ） 也 对 运 行 速 度 有 重 大 影 响 ： 在 有 J I T 情 况 下 的 最 优 化 代 码 不 一 定 在 没 有 J I T 的 情 况 下 也 最 优 化 。 为 了 确 保 A p p 在 各 设 备 上 都 能 良 好 运 行 ， 就 要 确 保 你 的 代 码 在 不 同 档 次 的 设 备 上 都 尽 可 能 的 优 化 。 避 免 创 建 不 必 要 的 对 象 创 建 对 象 从 来 不 是 无 代 价 的 。 在 线 程 分 配 池 里 的 逐 代 垃 圾 回 收 器 可 以 使 临 时 对 象 的 分 配 变 得 廉 价 一 些 ， 但 是 分 配 内 存 总 是 比 不 分 配 更 昂 贵 。 随 着 你 在 A p p 中 分 配 更 多 的 对 象 ， 你 可 能 需 要 强 制 G C （ 垃 圾 回 收 ， 译 者 注 ） ， 为 用 户 体 验 做 一 个 小 小 的 减 压 。 A n d r o i d   2 . 3   中 引 入 的 并 发 G C 会 帮 助 你 做 这 件 事 情 ， 但 毕 竟 不 必 要 的 工 作 应 该 尽 量 避 免 因 此 请 尽 量 避 免 创 建 不 必 要 的 对 象 ， 有 下 面 一 些 例 子 来 说 明 这 个 问 题 ： 如 果 你 需 要 返 回 一 个 S t r i n g 对 象 ， 并 且 你 知 道 它 最 终 会 需 要 连 接 到 一 个 S t r i n g B u f f e r ， 请 修 改 你 的 函 数 签 名 和 实 现 方 式 ， 避 免 直 接 进 行 连 接 操 作 ， 应 该 采 用 创 建 一 个 临 时 对 象 来 做 这 个 操 作 . 当 从 输 入 的 数 据 集 中 抽 取 出 S t r i n g 的 时 候 ， 尝 试 返 回 原 数 据 的 s u b s t r i n g 对 象 ， 而 不 是 创 建 一 个 重 复 的 对 象 。 你 将 会   n e w   一 个   S t r i n g 对 象 ， 但 是 它 应 该 和 原 数 据 共 享 内 部 的 （ 代 价 是 如 果 你 只 是 用 原 数 据 中 的 一 小 部 分 ， 你 只 需 要 保 存 这 一 小 部 分 的 对 象 在 内 存 中 ） 一 个 稍 微 激 进 点 的 做 法 是 把 所 有 多 维 的 数 据 分 解 成 一 维 的 数 组 : c h a r [ ]
一 组 i n t 数 据 要 比 一 组 I n t e g e r 对 象 要 好 很 多 。 可 以 得 知 ， 两 组 一 维 数 组 要 比 一 个 二 维 数 组 更 加 的 有 效 率 。 同 样 的 ， 这 个 道 理 可 以 推 广 至 其 他 原 始 数 据 类 型 。 如 果 你 需 要 实 现 一 个 数 组 用 来 存 放 ( F o o , B a r ) 的 对 象 ， 记 住 使 用 F o o [ ] 与 B a r [ ] 要 比 ( F o o , B a r ) 好 很 多 。 ( 例 外 的 是 ， 为 了 某 些 好 的 A P I 的 设 计 ， 可 以 适 当 做 一 些 妥 协 。 但 是 在 自 己 的 代 码 内 部 ， 你 应 该 多 多 使 用 分 解 后 的 容 易 ） 。 通 常 来 说 ， 需 要 避 免 创 建 更 多 的 临 时 对 象 。 更 少 的 对 象 意 味 者 更 少 的 G C 动 作 ， G C 会 对 用 户 体 验 有 比 较 直 接 的 影 响 。 选 择 S t a t i c 而 不 是 V i r t u a l 如 果 你 不 需 要 访 问 一 个 对 象 的 值 域 , 请 保 证 这 个 方 法 是 s t a t i c 类 型 的 , 这 样 方 法 调 用 将 快 1 5 % - 2 0 % 。 这 是 一 个 好 的 习 惯 ， 因 为 你 可 以 从 方 法 声 明 中 得 知 调 用 无 法 改 变 这 个 对 象 的 状 态 。 常 量 声 明 为 S t a t i c   F i n a l 考 虑 下 面 这 种 声 明 的 方 式 编 译 器 会 使 用 一 个 初 始 化 类 的 函 数 ， 然 后 当 类 第 一 次 被 使 用 的 时 候 执 行 。 这 个 函 数 将 4 2 存 入 ， 还 从 c l a s s 文 件 的 常 量 表 中 提 取 了 的 引 用 。 当 之 后 使 用 或 的 时 候 ， 他 们 会 直 接 被 查 询 到 。 我 们 可 以 用 关 键 字 来 优 化 ： 这 时 再 也 不 需 要 上 面 的 方 法 了 ， 因 为 f i n a l 声 明 的 常 量 进 入 了 静 态 d e x 文 件 的 域 初 始 化 部 分 。 调 用 的 代 码 会 直 接 使 用 4 2 ， 调 用 1 .   s t a t i c   i n t   i n t V a l   =   4 2 ; 2 .   s t a t i c   S t r i n g   s t r V a l   =   " H e l l o ,   w o r l d ! " ; i n t V a l s t r V a l i n t V a l s t r V a l f i n a l 1 .   s t a t i c   f i n a l   i n t   i n t V a l   =   4 2 ; 2 .   s t a t i c   f i n a l   S t r i n g   s t r V a l   =   " H e l l o ,   w o r l d ! " ; i n t V a l s t r V a l
的 代 码 也 会 使 用 一 个 相 对 廉 价 的 “ 字 符 串 常 量 ” 指 令 ， 而 不 是 查 表 。 注 意 ： 这 个 优 化 方 法 只 对 原 始 类 型 和 S t r i n g 类 型 有 效 ， 而 不 是 任 意 引 用 类 型 。 不 过 ， 在 必 要 时 使 用 是 个 很 好 的 习 惯 避 免 内 部 的 G e t t e r s / S e t t e r s 像 C + + 等 n a t i v e   l a n g u a g e , 通 常 使 用 g e t t e r s ( i   =   g e t C o u n t ( ) ) 而 不 是 直 接 访 问 变 量 ( i   =   m C o u n t ) 。 这 是 编 写 C + + 的 一 种 优 秀 习 惯 ， 而 且 通 常 也 被 其 他 面 向 对 象 的 语 言 所 采 用 ， 例 如 C # 与 J a v a ， 因 为 编 译 器 通 常 会 做 i n l i n e 访 问 ， 而 且 你 需 要 限 制 或 者 调 试 变 量 ， 你 可 以 在 任 何 时 候 在 g e t t e r / s e t t e r 里 面 添 加 代 码 。 然 而 ， 在 A n d r o i d 上 ， 这 是 一 个 糟 糕 的 写 法 。 虚 函 数 的 调 用 比 起 直 接 访 问 变 量 要 耗 费 更 多 。 在 面 向 对 象 编 程 中 ， 将 g e t t e r 和 s e t t i n g 暴 露 给 公 用 接 口 是 合 理 的 ， 但 在 类 内 部 应 该 仅 仅 使 用 域 直 接 访 问 。 在 没 有 J I T ( J u s t   I n   T i m e   C o m p i l e r ) 时 ， 直 接 访 问 变 量 的 速 度 是 调 用 g e t t e r 的 3 倍 。 有 J I T 时 , 直 接 访 问 变 量 的 速 度 是 通 过 g e t t e r 访 问 的 7 倍 。 请 注 意 ， 如 果 你 使 用 P r o G u a r d ,   你 可 以 获 得 同 样 的 效 果 ， 因 为 P r o G u a r d 可 以 为 你 i n l i n e   a c c e s s o r s . 使 用 增 强 的 F o r 循 环 增 强 的 F o r 循 环 （ 也 被 称 为   f o r - e a c h   循 环 ） 可 以 被 用 在 实 现 了   I t e r a b l e   接 口 的   c o l l e c t i o n s   以 及 数 组 上 。 使 用 c o l l e c t i o n 的 时 候 ， I t e r a t o r   ( 迭 代 器 ， 译 者 注 )   会 被 分 配 ， 用 于 f o r - e a c h 调 用 和 方 法 。 使 用 A r r a y L i s t 时 ， 手 写 的 计 数 式 f o r 循 环 会 快 3 倍 （ 不 管 有 没 有 J I T ） ， 但 是 对 于 其 他 c o l l e c t i o n ， 增 强 的 f o r - e a c h 循 环 写 法 会 和 迭 代 器 写 法 的 效 率 一 样 。 请 比 较 下 面 三 种 循 环 的 方 法 ： 4 .   6 .   s t a t i c   f i n a l h a s N e x t ( ) n e x t ( ) 1 .   s t a t i c   c l a s s   F o o   { 2 .           i n t   m S p l a t ; 3 .   } 5 .   F o o [ ]   m A r r a y   =   . . . 7 .   p u b l i c   v o i d   z e r o ( )   { 8 .           i n t   s u m   =   0 ; 9 .           f o r   ( i n t   i   =   0 ;   i   <   m A r r a y . l e n g t h ;   + + i )   { 1 0 .                   s u m   + =   m A r r a y [ i ] . m S p l a t ; 1 1 .           }
1 3 .   1 8 .   2 3 .   z e r o ( ) 是 最 慢 的 ， 因 为 J I T 没 有 办 法 对 它 进 行 优 化 。 o n e ( ) 稍 微 快 些 。 t w o ( )   在 没 有 做 J I T 时 是 最 快 的 ， 可 是 如 果 经 过 J I T 之 后 ， 与 方 法 o n e ( ) 是 差 不 多 一 样 快 的 。 它 使 用 了 增 强 的 循 环 方 法 f o r - e a c h 。 所 以 请 尽 量 使 用 f o r - e a c h 的 方 法 ， 但 是 对 于 A r r a y L i s t ， 请 使 用 方 法 o n e ( ) 。 你 还 可 以 参 考   J o s h   B l o c h   的   《 E f f e c t i v e   J a v a 》 这 本 书 的 第 4 6 条 使 用 包 级 访 问 而 不 是 内 部 类 的 私 有 访 问 参 考 下 面 一 段 代 码 1 1 .           } 1 2 .   } 1 4 .   p u b l i c   v o i d   o n e ( )   { 1 5 .           i n t   s u m   =   0 ; 1 6 .           F o o [ ]   l o c a l A r r a y   =   m A r r a y ; 1 7 .           i n t   l e n   =   l o c a l A r r a y . l e n g t h ; 1 9 .           f o r   ( i n t   i   =   0 ;   i   <   l e n ;   + + i )   { 2 0 .                   s u m   + =   l o c a l A r r a y [ i ] . m S p l a t ; 2 1 .           } 2 2 .   } 2 4 .   p u b l i c   v o i d   t w o ( )   { 2 5 .           i n t   s u m   =   0 ; 2 6 .           f o r   ( F o o   a   :   m A r r a y )   { 2 7 .                   s u m   + =   a . m S p l a t ; 2 8 .           } 2 9 .   } 1 .   p u b l i c   c l a s s   F o o   { 2 .           p r i v a t e   c l a s s   I n n e r   { 3 .                   v o i d   s t u f f ( )   { 4 .                           F o o . t h i s . d o S t u f f ( F o o . t h i s . m V a l u e ) ; 5 .                   }
7 .   9 .   1 5 .   这 里 重 要 的 是 ， 我 们 定 义 了 一 个 私 有 的 内 部 类 （ ） ， 它 直 接 访 问 了 外 部 类 中 的 私 有 方 法 以 及 私 有 成 员 对 象 。 这 是 合 法 的 ， 这 段 代 码 也 会 如 同 预 期 一 样 打 印 出 " V a l u e   i s   2 7 " 。 问 题 是 ， V M 因 为 和 是 不 同 的 类 ， 会 认 为 在 中 直 接 访 问 类 的 私 有 成 员 是 不 合 法 的 。 即 使 J a v a 语 言 允 许 内 部 类 访 问 外 部 类 的 私 有 成 员 。 为 了 去 除 这 种 差 异 ， 编 译 器 会 产 生 一 些 仿 造 函 数 ： 6 .           } 8 .           p r i v a t e   i n t   m V a l u e ; 1 0 .           p u b l i c   v o i d   r u n ( )   { 1 1 .                   I n n e r   i n   =   n e w   I n n e r ( ) ; 1 2 .                   m V a l u e   =   2 7 ; 1 3 .                   i n . s t u f f ( ) ; 1 4 .           } 1 6 .           p r i v a t e   v o i d   d o S t u f f ( i n t   v a l u e )   { 1 7 .                   S y s t e m . o u t . p r i n t l n ( " V a l u e   i s   "   +   v a l u e ) ; 1 8 .           } 1 9 .   } F o o $ I n n e r F o o F o o $ I n n e r F o o $ I n n e r F o o 1 .   / * p a c k a g e * /   s t a t i c   i n t   F o o . a c c e s s $ 1 0 0 ( F o o   f o o )   { 2 .           r e t u r n   f o o . m V a l u e ; 3 .   } 4 .   / * p a c k a g e * /   s t a t i c   v o i d   F o o . a c c e s s $ 2 0 0 ( F o o   f o o ,   i n t   v a l u e )   { 5 .           f o o . d o S t u f f ( v a l u e ) ; 6 .   }
每 当 内 部 类 需 要 访 问 外 部 类 中 的 m V a l u e 成 员 或 需 要 调 用 d o S t u f f ( ) 函 数 时 ， 它 都 会 调 用 这 些 静 态 方 法 。 这 意 味 着 ， 上 面 的 代 码 可 以 归 结 为 ， 通 过 a c c e s s o r 函 数 来 访 问 成 员 变 量 。 早 些 时 候 我 们 说 过 ， 通 过 a c c e s s o r 会 比 直 接 访 问 域 要 慢 。 所 以 ， 这 是 一 个 特 定 语 言 用 法 造 成 性 能 降 低 的 例 子 。 如 果 你 正 在 性 能 热 区 （ h o t s p o t : 高 频 率 、 重 复 执 行 的 代 码 段 ） 使 用 像 这 样 的 代 码 ， 你 可 以 把 内 部 类 需 要 访 问 的 域 和 方 法 声 明 为 包 级 访 问 ， 而 不 是 私 有 访 问 权 限 。 不 幸 的 是 ， 这 意 味 着 在 相 同 包 中 的 其 他 类 也 可 以 直 接 访 问 这 些 域 ， 所 以 在 公 开 的 A P I 中 你 不 能 这 样 做 。 避 免 使 用 f l o a t 类 型 A n d r o i d 系 统 中 f l o a t 类 型 的 数 据 存 取 速 度 是 i n t 类 型 的 一 半 ， 尽 量 优 先 采 用 i n t 类 型 。 就 速 度 而 言 ， 现 代 硬 件 上 ， f l o a t   和   d o u b l e   的 速 度 是 一 样 的 。 空 间 而 言 ， d o u b l e   是 两 倍 f l o a t 的 大 小 。 在 桌 面 机 上 ， 空 间 不 是 问 题 的 情 况 下 ， 你 应 该 使 用   d o u b l e   。 同 样 ， 对 于 整 型 ， 有 些 处 理 器 实 现 了 硬 件 几 倍 的 乘 法 ， 但 是 没 有 除 法 。 这 时 ， 整 型 的 除 法 和 取 余 是 在 软 件 内 部 实 现 的 ， 这 在 你 使 用 哈 希 表 或 大 量 输 血 操 作 时 要 考 虑 到 。 使 用 库 函 数 除 了 那 些 常 见 的 让 你 多 使 用 自 带 库 函 数 的 理 由 以 外 ， 记 得 系 统 函 数 有 时 可 以 替 代 第 三 方 库 ， 并 且 还 有 汇 编 级 别 的 优 化 ， 他 们 通 常 比 带 有 J I T 的 J a v a 编 译 出 来 的 代 码 更 高 效 。 典 型 的 例 子 是 ： A n d r o i d   A P I   中 的 ， D a l v i k 出 于 内 联 性 能 考 虑 将 其 替 换 。 同 样 函 数 也 被 替 换 ， 这 样 的 性 能 在 N e x u s   O n e 测 试 ， 比 手 写 的 f o r 循 环 并 使 用 J I T 还 快 9 倍 。 参 见   J o s h   B l o c h   的   《 E f f e c t i v e   J a v a 》 这 本 书 的 第 4 7 条 谨 慎 使 用 n a t i v e 函 数 结 合 A n d r o i d   N D K 使 用 n a t i v e 代 码 开 发 ， 并 不 总 是 比 J a v a 直 接 开 发 的 效 率 更 好 的 。 J a v a 转 n a t i v e 代 码 是 有 代 价 的 ， 而 且 J I T 不 能 在 这 种 情 况 下 做 优 化 。 如 果 你 在 n a t i v e 代 码 中 分 配 资 源 （ 比 如 n a t i v e 堆 上 的 内 存 ， 文 件 描 述 符 等 等 ） ， 这 会 对 收 集 这 些 资 源 造 成 巨 大 的 困 难 。 你 同 时 也 需 要 为 各 种 架 构 重 新 编 译 代 码 （ 而 不 是 依 赖 J I T ） 。 你 甚 至 对 已 同 样 架 构 的 设 备 都 需 要 编 译 多 个 版 本 ： 为 G 1 的 A R M 架 构 编 译 的 版 本 不 能 完 全 使 用 N e x u s   O n e 上 A R M 架 构 的 优 势 ， 反 之 亦 然 。 N a t i v e   代 码 是 在 你 已 经 有 本 地 代 码 ， 想 把 它 移 植 到 A n d r o i d 平 台 时 有 优 势 ， 而 不 是 为 了 优 化 已 有 的 A n d r o i d   J a v a 代 码 使 用 。 如 果 你 要 使 用 J N I , 请 学 习 J N I   T i p s 参 见   J o s h   B l o c h   的   《 E f f e c t i v e   J a v a 》 这 本 书 的 第 5 4 条 关 于 性 能 的 误 区 在 没 有 J I T 的 设 备 上 ， 使 用 一 种 确 切 的 数 据 类 型 确 实 要 比 抽 象 的 数 据 类 型 速 度 要 更 有 效 率 （ 例 如 ， 调 用 6 .   } S t r i n g . i n d e x O f ( ) S y s t e m . a r r a y c o p y ( )
原 文 ： h t t p : / / d e v e l o p e r . a n d r o i d . c o m / t r a i n i n g / a r t i c l e s / p e r f - t i p s . h t m l 译 文 ： h t t p : / / h u k a i . m e / a n d r o i d - t r a i n i n g - c o u r s e - i n - c h i n e s e / p e r f o r m a n c e / p e r f o r m a n c e - t i p s . h t m l 译 者 ：   k e s e n h o o 要 比 调 用 效 率 更 高 ） 。 有 误 传 效 率 要 高 一 倍 ， 实 际 上 只 是 6 % 左 右 。 而 且 ， 在 J I T 之 后 ， 他 们 直 接 并 没 有 大 多 差 异 。 在 没 有 J I T 的 设 备 上 ， 读 取 缓 存 域 比 直 接 读 取 实 际 数 据 大 概 快 2 0 % 。 有 J I T 时 ， 域 读 取 和 本 地 读 取 基 本 无 差 。 所 以 优 化 并 不 值 得 除 非 你 觉 得 能 让 你 的 代 码 更 易 读 （ 这 对   f i n a l ,   s t a t i c ,   s t a t i c   f i n a l   域 同 样 适 用 ） 。 关 于 测 量 在 优 化 之 前 ， 你 应 该 决 定 你 遇 到 了 性 能 问 题 。 你 应 该 确 保 你 能 够 准 确 测 量 出 现 在 的 性 能 ， 否 则 你 也 不 会 知 道 优 化 是 否 真 的 有 效 。 本 章 节 中 所 有 的 技 巧 都 需 要 B e n c h m a r k （ 基 准 测 试 ） 的 支 持 。 B e n c h m a r k 可 以 在   c o d e . g o o g l e . c o m   " d a l v i k "   p r o j e c t   中 找 到 B e n c h m a r k 是 基 于 J a v a 版 本 的   C a l i p e r   m i c r o b e n c h m a r k i n g （ 基 准 微 测 ， 译 者 注 ） 框 架 开 发 的 。 M i c r o b e n c h m a r k i n g 很 难 做 准 确 ， 所 以 C a l i p e r 帮 你 完 成 这 部 分 工 作 ， 甚 至 还 帮 你 测 了 你 没 想 到 需 要 测 量 的 部 分 （ 因 为 ， V M 帮 你 管 理 了 代 码 优 化 ， 你 很 难 知 道 这 部 分 优 化 有 多 大 效 果 ） 。 我 们 强 烈 推 荐 使 用 C a l i p e r 来 做 你 的 基 准 微 测 工 作 。 我 们 也 可 以 用 T r a c e v i e w   来 测 量 ， 但 是 测 量 的 数 据 是 没 有 经 过 J I T 优 化 的 ， 所 以 实 际 的 效 果 应 该 是 要 比 测 量 的 数 据 稍 微 好 些 。 关 于 如 何 测 量 与 调 试 ， 还 可 以 参 考 下 面 两 篇 文 章 ： P r o f i l i n g   w i t h   T r a c e v i e w   a n d   d m t r a c e d u m p A n a l y s i n g   D i s p l a y   a n d   P e r f o r m a n c e   w i t h   S y s t r a c e H a s h M a p   m a p M a p   m a p
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