【笔记】Android 耗时统计

概述

对于 Android 的耗时统计，在 Android 7.0, 增加了一个 Api 可以方便的统计一个 Window 的 View 树的绘制耗时。低于 API 26 可以使用 Choreographer 监听帧时间。

OnFrameMetricsAvailableListener 介绍

OnFrameMetricsAvailableListener 是 Android 提供的一个监听器接口，用于监测应用 UI 帧的性能指标，可以帮助开发者分析应用的流畅性和性能问题。

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1. 作用

• 监听 FrameMetrics 数据，分析 每一帧 的性能信息。
• 获取 渲染时间、绘制时间、输入延迟 等关键指标。
• 帮助优化 掉帧、卡顿（Jank） 问题。

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2. 适用场景

• 监测 UI 性能 ，发现 卡顿（Jank） 。
• 优化流畅度 ，减少 丢帧 和 长帧（> 16ms）。
• 调试复杂 UI 组件 ，分析 动画流畅性。

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3. 基本用法

3.1 注册监听器

要使用 OnFrameMetricsAvailableListener，可以通过 Window 注册监听：

import android.app.Activity;
import android.view.FrameMetrics;
import android.view.Window;
import android.view.Window.OnFrameMetricsAvailableListener;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;

public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        // 获取 Window 对象
        Window window = getWindow();

        // 注册监听器
        window.addOnFrameMetricsAvailableListener(new OnFrameMetricsAvailableListener() {
            @Override
            public void onFrameMetricsAvailable(Window window, FrameMetrics frameMetrics, int dropCountSinceLastInvocation) {
                // 获取 Vsync 信号到帧完成的总时间（纳秒）
                long totalDuration = frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.TOTAL_DURATION);
                long totalMs = totalDuration / 1_000_000; // 转换为毫秒

                // 输出帧渲染时间
                System.out.println("Frame Time: " + totalMs + " ms");
            }
        }, new Handler(Looper.getMainLooper())); // 在主线程执行
    }
}

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4. 关键指标

FrameMetrics 提供了多个关键帧性能指标，使用 getMetric(int id) 获取：

指标名称	说明
FrameMetrics.TOTAL_DURATION	整帧渲染时间，从 Vsync 到帧完成的时间
FrameMetrics.INPUT_HANDLING_DURATION	输入事件处理时间（用户触摸后到开始处理时间）
FrameMetrics.ANIMATION_DURATION	动画执行时间
FrameMetrics.LAYOUT_MEASURE_DURATION	测量 & 布局时间
FrameMetrics.DRAW_DURATION	绘制时间
FrameMetrics.SYNC_DURATION	同步事务时间（View 刷新所需的 GPU 处理时间）
FrameMetrics.COMMAND_ISSUE_DURATION	CPU 端提交时间（将命令发送到 GPU 的时间）
FrameMetrics.SWAP_BUFFERS_DURATION	Swap Buffers 时间（显示到屏幕所需时间）
FrameMetrics.GPU_COMPLETION_DURATION	GPU 渲染时间
FrameMetrics.UNKNOWN_DELAY_DURATION	未知延迟时间（其他未知影响）

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5. 计算掉帧情况

如果 TOTAL_DURATION 超过 16ms （60FPS），说明该帧 丢帧，可以计算掉帧数：

java
复制编辑
int frameTimeMs = (int) (frameMetrics.getMetric(FrameMetrics.TOTAL_DURATION) / 1_000_000);
int droppedFrames = frameTimeMs / 16; // 超过 16ms 计算掉帧数
if (droppedFrames > 0) {
    System.out.println("Dropped Frames: " + droppedFrames);
}

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6. 移除监听器

如果不再需要监听，可以移除：

java
复制编辑
window.removeOnFrameMetricsAvailableListener(listener);

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7. 适用 Android 版本

• OnFrameMetricsAvailableListener 需要 API 26（Android 8.0）及以上。
• 低于 API 26 可以使用 Choreographer 监听帧时间。

实践优化

• 如果 INPUT_HANDLING_DURATION 高，说明 输入事件处理 慢，优化 onTouchEvent() 和 dispatchTouchEvent()。
• 如果 LAYOUT_MEASURE_DURATION 高，优化 View.measure() 和 View.layout()，减少不必要的 requestLayout()。
• 如果 DRAW_DURATION 高，减少 onDraw() 复杂度，使用 ViewStub 或 RecyclerView 复用视图。
• 如果 GPU_COMPLETION_DURATION 高，优化 GPU 负担，如减少 Overdraw 和 阴影效果。

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Choreographer 低版本介绍

Choreographer 是 Android 提供的 帧回调机制 ，用于 监听 UI 线程的绘制周期 ，可以在低版本（API 16+）上实现 帧率监测 和 性能分析。

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1. 作用

• 监测 UI 渲染 ：提供 VSync 信号 触发的 回调 ，用于监听 每一帧的绘制情况。
• 计算丢帧情况 ：可以检测 帧率（FPS） ，发现 卡顿（Jank） 。
• 优化 UI 性能 ：可用于 定时动画 、减少不必要的重绘。

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2. 适用场景

• Android 4.1（API 16）及以上 设备 （比 OnFrameMetricsAvailableListener 兼容性更好）
• 性能监测：统计帧率、掉帧
• 动画优化：精确控制动画帧同步

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3. 使用示例

3.1 监听帧回调

使用 Choreographer 监听 每一帧的绘制周期：

import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.view.Choreographer;

public class FPSMonitor implements Choreographer.FrameCallback {
    private long lastFrameTimeNanos = 0;
    private int frameCount = 0;

    public void start() {
        Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this); // 开始监听
    }

    @Override
    public void doFrame(long frameTimeNanos) {
        if (lastFrameTimeNanos > 0) {
            // 计算当前帧间隔（单位：毫秒）
            long frameIntervalMs = (frameTimeNanos - lastFrameTimeNanos) / 1_000_000;
            System.out.println("Frame Time: " + frameIntervalMs + " ms");

            // 检查掉帧情况
            if (frameIntervalMs > 16) { // 16ms 代表 60FPS，超过表示丢帧
                int droppedFrames = (int) (frameIntervalMs / 16);
                System.out.println("Dropped Frames: " + droppedFrames);
            }
        }

        lastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
        frameCount++;

        // 继续监听下一帧
        Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);
    }

    public void stop() {
        Choreographer.getInstance().removeFrameCallback(this); // 停止监听
    }
}

3.2 在 Activity 里使用

FPSMonitor fpsMonitor;

@Override
protected void onResume() {
    super.onResume();
    fpsMonitor = new FPSMonitor();
    fpsMonitor.start(); // 开启 FPS 监测
}

@Override
protected void onPause() {
    super.onPause();
    fpsMonitor.stop(); // 停止 FPS 监测
}

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4. 计算 FPS（帧率）

在 Choreographer 回调中，每秒计算一次 FPS：

private int frameCount = 0;
private long startTime = System.currentTimeMillis();

@Override
public void doFrame(long frameTimeNanos) {
    frameCount++;

    long currentTime = System.currentTimeMillis();
    if (currentTime - startTime >= 1000) { // 每秒计算一次 FPS
        int fps = frameCount;
        System.out.println("FPS: " + fps);
        frameCount = 0;
        startTime = currentTime;
    }

    // 继续监听下一帧
    Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);
}

如果 FPS 低于 60，说明可能存在掉帧现象。

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5. Choreographer VS Handler.postDelayed()

对比项	Choreographer	Handler.postDelayed()
适用 API 版本	API 16+	API 1+
帧同步机制	VSync 信号（与 UI 线程同步）	仅基于时间间隔（不一定与帧同步）
适用于	性能监测、动画同步	定时任务（与 UI 刷新无关）

如果需要 精准控制 UI 刷新（如帧率监测） ，Choreographer 比 Handler.postDelayed() 更精准。

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6. 实践优化

• 如果 frameIntervalMs > 16ms，说明 UI 丢帧
• 减少 onDraw() 中的复杂计算
• 避免 UI 线程的 阻塞任务（如 I/O 操作）
• 使用 RecyclerView 代替 ListView 进行高效列表滚动
• 优化 动画，减少不必要的 invalidate()

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7. 适用 Android 版本

✅ Choreographer 适用于 Android 4.1+（API 16+）

✅ 比 OnFrameMetricsAvailableListener 兼容性更好

✅ 适用于 FPS 监测、掉帧分析、动画优化

如果你的项目支持 Android 8.0+（API 26+） ，可以使用 OnFrameMetricsAvailableListener，否则 Choreographer 是更好的选择！

总结

✅ OnFrameMetricsAvailableListener 是监控 Android UI 性能的工具

✅ 能 获取每一帧的详细信息 ，帮助开发者发现卡顿问题

✅ 适用于 UI 调优 ，优化 丢帧、动画流畅度

✅ 适用于 Android 8.0+（API 26） ，低版本可以使用 Choreographer