第24章 性能分析工具：Systrace与Perfetto、SimplePerf与FlameGraph、Heap Profiling

性能分析，说白了就是回答三个问题：慢在哪？为什么慢？怎么改？

我在Android Runtime领域摸爬滚打这些年，见过太多“我觉得这里慢”的猜测式优化。嗯，结果往往是把不慢的地方改快了，真正慢的地方纹丝不动。所以这一章，我想跟你聊聊我平时最常用的三套工具链——从宏观的Trace到微观的CPU采样，再到内存的深度剖析。

24.1 宏观Trace：Systrace与Perfetto

先说说Systrace。这工具我用了快十年，它本质上是把Android系统里各个进程的“时间线”画出来。你想想看，一个App卡顿，可能是主线程在等Binder调用，也可能是SurfaceFlinger在等GPU。Systrace能让你一眼看出谁在等谁。

我个人习惯是这么用的：

# 抓取10秒的trace，重点关注应用包名和sched、freq
python systrace.py -t 10 -o mytrace.html sched freq gfx view am wm

抓出来的HTML文件，用Chrome打开，按W放大、S缩小、M标记区间。我一般先看SurfaceFlinger的vsync信号，再看App主线程的doFrame标记。如果doFrame间隔超过16ms，那肯定掉帧了。

Trace.beginSection("mySlowFunction");
// 你的代码
Trace.endSection();

但Systrace有个硬伤——它只能抓几秒的数据，而且对多核CPU的调度信息展示不够细。所以Google后来推出了Perfetto，算是Systrace的全面升级版。

Perfetto能抓更长时间，支持SQL查询，还能看内存、I/O、网络等更多维度。我最近的项目里，基本都切到Perfetto了。抓取命令也很简单：

# 使用Perfetto命令行抓取
adb shell perfetto -o /data/misc/perfetto-traces/trace.perfetto-trace -t 10s sched freq gfx view

抓完拉到 ui.perfetto.dev 打开，界面比Systrace清爽很多。我最喜欢的是它的SQL分析模式——你可以直接写SQL查某个进程的CPU占用率，比如：

SELECT process.name, SUM(dur) / 1e9 AS cpu_seconds
FROM sched_slice
JOIN process USING(upid)
WHERE process.name LIKE 'com.example%'
GROUP BY process.name

嗯，这比肉眼盯着时间线找快多了。

24.2 微观采样：SimplePerf与FlameGraph

Trace工具能告诉你“哪个时间段慢”，但说不清“哪行代码最耗CPU”。这时候就需要SimplePerf出场了。

SimplePerf是Android自带的CPU性能采样工具，原理就是每隔一段时间打断CPU，记录当前正在执行的函数调用栈。采样频率越高，结果越精确，但开销也越大。

我一般这么用：

# 对指定进程采样10秒，频率4000Hz
adb shell simpleperf record -p $(pidof com.example.app) -f 4000 --duration 10 -o perf.data

采样完生成报告：

adb shell simpleperf report -i perf.data --sort comm,dso,symbol -o report.txt

但光看文本报告不够直观。我习惯把数据转成FlameGraph（火焰图）。火焰图这东西，说白了就是把函数调用栈按占比画成矩形，越宽的矩形表示这个函数占CPU越多。

生成火焰图的步骤：

# 1. 把perf.data转成脚本可读的格式
adb shell simpleperf report -i perf.data --full-callgraph -o report.folded

# 2. 用FlameGraph脚本生成SVG
./stackcollapse-perf.pl report.folded > out.folded
./flamegraph.pl out.folded > flame.svg

打开生成的SVG，你会看到类似这样的结构：

你看这个图，最宽的是JSON解析那块，占了45%的CPU。我当时在一个项目里就遇到过类似情况——一个列表页卡顿，火焰图一看，全是Gson在parse。后来换成手动解析，流畅度直接翻倍。

24.3 内存深潜：Heap Profiling

CPU问题搞定了，接下来是内存。Android的内存问题，说白了就两种：泄漏和抖动。

泄漏是对象该回收没回收，抖动是频繁创建临时对象导致GC频繁。Perfetto的Heap Profiling功能，能帮你精确找到问题所在。

启动Heap Profiling：

# 对指定进程进行堆采样，每分配512KB记录一次
adb shell perfetto -c - --txt -o /data/misc/perfetto-traces/heap.profiling \
  <

public class RectPool {
    private static final int POOL_SIZE = 50;
    private final Rect[] pool = new Rect[POOL_SIZE];
    private int index = 0;

    public Rect obtain() {
        if (index > 0) {
            return pool[--index];
        }
        return new Rect();
    }

    public void recycle(Rect rect) {
        if (index < POOL_SIZE) {
            pool[index++] = rect;
        }
    }
}