Android 启动优化说明、黑白屏处理

前言

正文

  在Android App使用过程中，对于应用的优化是一个加分项，举个例子，打开你的App需要2秒，人家0.5秒，这就是很大的用户体验上的优化。当然了目前我没见过有启动的这么快的App，因为什么呢?因为App在启动的时候做的事情太多了，这是对于那些商业的App来说，自己的App可以这么高，提升使用，首先我们来想一下启动优化。

一、启动来历

  这个启动优化最开始并不是用在App上的，是在网页上的，在零几年的时候，那时候的电脑还是那种大而笨重的电脑。

就比如这种电脑，我小时候在网吧…不，在学校的电脑房讲过，一周就上一节课，电脑还啥也没有，字也不怎么会打，说起来还是挺怀念的，最开始打开网页的时候有一个8秒定律，就是说如果你的网页打开的时间超过了8秒，用户流失会达到70%，因此，优化是很有必要的，这是对于网页来说，那么对于App来说是多长时间呢？

  现在都是移动互联网时代了，很多人可以不用电脑，但是不能不用手机。那么在手机上安装的App，常规的应用打开的时间是分为几个档次的，时间：2s、2 ~ 5s、 5 ~ 8s、8s+。

二、启动说明

  启动对于安装来说，有两种，一种就是Android系统的启动，一种就是App应用的启动。

  Android系统启动就是手机启动，整个过程就是手机开机到进入手机桌面，里面的流程是这样的：

1. 上电（开机）
2. BootLoader (系统引导芯片唤起)
3. Linux Kernel （init.rc）
4. Init进程 （ID为1）
5. Zygote进程
6. ART，SystemServer等系统服务
7. Binder（线程池）SSM（系统消息）、AMS（启动App）、PMS（包管理）等各种系统服务
8. Launcher（手机系统桌面）

  下面就是App的启动，这也是文章中主要说明的。App的启动就分为三个：

1. 冷启动
2. 热启动
3. 温启动

也许你对这几个说法会比较陌生，这里简单介绍一下：

1. 冷启动

  比如你开机之后第一次点击这个应用在手机桌面上的图标，打开这个App应用，或者说是你的App进程被杀死有一段时间之后，你又打开这个App，这是比较简单的说法。再简洁一点就是 首次启动，后台无应用进程。

2. 热启动

  用户退出当前应用但是进程未被杀死（销毁）。就比如我现在在使用某一个App，然后我收到了一个微信消息，我点击消息去微信了，然后这个App从前台进入后台。但是应用依然在后台运行，进程未被杀死。此时你再进入这个App就叫作热启动。

3. 温启动

  温启动就介于冷启动和热启动之间，说一个不太恰当的例子，中国古代刑场杀头，按照电视剧的手法，在刀斧手举刀要杀还没杀的时候，来一句刀下留人，那么这个人就又活过来了。换到应用中来就是，我结束应用的进程之后，马上又打开这个应用。此时它的进程会在内存中进行销毁，但是销毁是需要时间的，不是说销毁就销毁的。此时你又启动App，那么它的操作环节要比冷启动少，多热启动要多，折中的操作就是温启动。就好像你冷水兑热水，水会变温一样的道理。

三个启动简单说明了一下，实际上的热启动和温启动都会走冷启动的部分流程，因此我们优化冷启动就可以了。

4. 冷启动流程

1. 用户点击桌面上的App图标，Launcer进程采用Binder IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）方式向system_server发送startActivity请求。
2. system_server进程接收到请求后，向Zygote进程发送创建App进程的请求。
3. Zygote进程fork出新的子进程，即App进程。
4. App进程通过Binder IPC方式向system_server发送attachApplication请求。
5. system_server接收到相关请求后，做出一系列的准备工作，通过Binder IPC向App进程发送scheduleLaunchActivity的请求。
6. App进程的binder线程（即ActivityThread）在收到请求后，通过handler向主线程发送LAUNCH_ACTIVITY消息。
7. 主线程在收到message后，通过反射的方式创建相关的Activity，并回调Activity的onCreate等方法。
8. 至此，App便正式启动，开始进入Activity的生命周期，执行完onCreate/onStart/onResume，渲染完UI界面后便可以看到App的主界面。

5. 优化时间

  从上面的几点我们知道了启动优化的类型，内容，过程，那么我们优化的是什么？就是时间，在文章开头就提到了四个档次的时间，优化时间，就是缩短你的应用冷启动的时间，也通俗一点就是，从你点击桌面图标，到进入App的主页面需要多久。这个时间越快越好。

  那么首先我们应该获取启动时间，怎么去获取呢？通过CPU Profile，这个东西在哪里呢？

点击Edit Configurations…，在弹出的窗口中选择Profiling。

如上图所示这样设置一下，点击OK。这里我是创建了一个新项目，修改了一下MainActivity中的代码。

然后启动虚拟器。如果你想在运行的时候知道项目的方法执行花费了多少时间，可以点击下图中的这个类似仪表盘的图标。

点击之后同样会运行你的App，只不过在运行过程中会采集方法的使用时间。如下图所示：

此时右边的波形图，你观察是否稳定下来了，稳定后可以停止。

停止之后切换Top Down

刚才的方法是在onCreate中调用的，那么我们搜索一下，然后一直找下去。

找到了，这里我们发现abc()方法花费了300,054微秒，也就是300毫秒，这里我们就可以看到这个方法的耗时，知道哪个方法耗时就可以去针对方法做优化，同样你会看到onCreate，还会执行setContentView()，这里是加载xml去渲染页面，然后再是父类的onCreate()。

6. 优化方案

  针对于App的开发使用，有以下几个优化方案：

1. 减少xml布局的嵌套，避免过度绘制，这里就不得不提到约束布局(PS：这个我本身也用的少)
2. 尽量少在onCreate()方法中写初始化代码，可以在onWindowFocusChanged()中进行初始化。
3. 懒加载，延迟加载，通俗一点就是避免在主线程中执行耗时操作，比如访问网络、数据读写、数据库操作等。
4. 黑白屏，提升视觉效果，然后感觉很快的样子。

三、黑白屏处理

  在默认Android的App启动时会有一个预览页，这个预览页在Android低版本中是黑色的，高版本中是白色的，俗称黑白屏，比如这样，

你会看到有短暂的屏幕一片空白的情况。那么我们再来看看网易云音乐的启动。

可以看到没有白屏，实际上是利用了这个白屏的预览页，我们其实也可以仿照这个网易云的启动，怎么做呢。

1. 创建启动页

  首先我们创建一个启动页，新建SplashActivity，对应的布局是activity_splash.xml，在这个xml里面我们只放一个TextView控件。

<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".SplashActivity">


    <TextView
        android:id="@+id/textView"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="网易云音乐"
        android:textColor="@color/white"
        android:textSize="24sp"
        android:textStyle="bold"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.96" />
androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

然后随便搞一个白色的音乐图标，可以去我源码里面拿。

2. 样式

  因为是仿这个网易云的启动页，那么就需要一个红色的色值，在colors.xml中增加如下代码：

<color name="red">#CE281Bcolor>

然后在themes.xml中增加一个主题样式。

    <style name="SplashTheme" parent="Theme.MaterialComponents.DayNight.NoActionBar">
        "colorPrimary">@color/red
        "colorPrimaryVariant">@color/red
        "statusBarBackground">@color/red
        "android:statusBarColor">@color/red
        "android:windowBackground">@drawable/splash_bg
    style>

然后在drawable下创建一个splash_bg.xml，里面的代码如下：

    <style name="SplashTheme" parent="Theme.MaterialComponents.DayNight.NoActionBar">
        "colorPrimary">@color/red
        "colorPrimaryVariant">@color/red
        "statusBarBackground">@color/red
        "android:statusBarColor">@color/red
        "android:windowBackground">@drawable/splash_bg
    style>

最后在AndroidManifest.xml中

设置SplashActivity中设置主题，然后设置启动页面。

下面运行一下：

看到这个效果如何，你会发现我没有动画效果，但是效果是这个文字后面显示出来的。为什么呢，还是要归结到这个预览页，这个预览页先出来，然后再是SplashActivity，所以文字后面显示，然后我们可以延时500毫秒再跳转到MainActivity中。

3. 运行效果