最近一直想写一些关于 Android 系统流畅度的东西，因为流畅度这个东西，是消费者最直接能体验到的，再加上 Android 一直为人诟病的越用越卡顿，使得大家在提到安卓机的时候，都会有一丝阴影。这也是大部分人买手机首先会考虑 iPhone 的一个原因。
由于 Google 对 Android 持开放态度，各个手机厂商生产不同产品定位的机器，以及各个 Android 应用的质量良莠不齐，导致影响 Android 流畅度的因素非常非常多，并非大家简单的以为是系统没有优化好，很多时候你会发现，不同 SOC 但是相同的系统，体验完全就是两种。
所以我想和大家聊聊影响 Android 系统流畅性的一些原因，后续大家遇到卡顿的问题，也不会单纯把锅甩给系统，或许你卸载一个 App 就解决了呢.
我想从下面几个方面展开聊这个话题:
- 硬件层面
- 系统层面
- 应用层面
- 流畅度优化闭环
准备好了，那就开始吧，欢迎你加入讨论
1. 硬件层面
CPU
cpu 是手机硬件里面最核心的一个器件，这也是把 cpu 作为第一个来说的主要原因，cpu 之所以重要，是因为 Android 系统的运行过程中，大部分是跟 cpu 打交道，cpu 的能力强弱，直接决定了这款手机的档次。
手机 cpu 目前主要有高通、华为、三星、联发科四家在做，每家都有高中低档，高端 cpu 的排名大概是 高通>华为>三星>联发科, 具体的排名可以去这里看(仅供参考)：http://www.mydrivers.com/zhuanti/tianti/01/
GPU
各个厂商提供的 SOC 里面，通常包含了 cpu 和 gpu ，所以大部分情况下，只要一说 cpu，其 gpu 也是对应确定的，比如高通骁龙845 SOC 带的 gpu 就是 Adreno 630。
gpu 的能力强弱更多的影响的是 gpu 强相关的应用和游戏，比如绝地求生-刺激战场 、 崩坏3 、极品飞车、狂野飙车等。反而王者荣耀这样的游戏更多的是吃 cpu 而不是 gpu。
Ram
随着 Android 版本的更新，以及硬件的更新换代，Android 系统对内存的需求越来越强，目前4G内存的手机基本上已经成了标配，旗舰机器没个 6G 或者 8G 你都不好意思说自己是旗舰。
内存主要影响系统行为，内存越大，系统就越可以以空间换时间：后台可以缓存更多的进程，杀进程不再那么激进；可以根据用户习惯预加载一些文件或者进程；各种虚拟机、hwui、进程的参数可以往宽松里调。反馈到用户那里，就是快。
当然如果后台进程多了又没有管住在后台跑，那么又会很耗电，有点得不偿失，这也是为什么国内的系统都会对进程管理这一块进行魔改。
UFS && EMMC
ufs 和 emmc 都是面向移动端的 flash 标准，我们最长听说的就是 emmc5.1 和 ufs 2.1 ，具体可以参考这篇文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/26431201
对于用户来说，ufs 和 emmc 的差异主要在文件读取速度、视频加载速度、文件拷贝等方面，总之能上ufs就别考虑 emmc。
不过有时候这个也是需要 SOC 支持的，比如高通 660，就不支持 ufs，能不买就别买吧。
屏幕分辨率
我们最常见的屏幕分辨率是 1080P，即 1920*1080. 对用户来说，屏幕分辨率除了会影响视觉感官外，还会在系统某些地方有差异，比如截图、录屏、合成等操作。越高的屏幕分辨率，在这里的耗时就越久，也越耗电。
这也是部分 2K 手机在某些场景下，把分辨率降低到 1080P 去运行的原因。比较失败的一个例子就是当年的魅族 MX4 Pro ，在硬件性能不足以支撑 2K 的情况下，强行上了 2K 屏幕，导致很多情况下，用户反馈又卡又耗电。
电池大小
电池大小决定着续航，也决定着手机设计，手机厂家往往需要在这两者之间找一个平衡，在电池技术没有突破的情况下，就算各家都有快充，还是建议用户在选购手机的时候，尽量选大容量电池的手机，比如 Oppo Find X 或者 Vivo NEX，或者华为 Mate 10.
SoC 平台
SoC的全称叫做：System-on-a-Chip，除了我们之前说的 cpu、gpu，Soc 上还有很多器件，具体可以看这篇文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/37634251
，这里就不展开讲了。
SoC 是整个手机最重要的部分，是一切体验的基础。现在高通、三星、MTK 给手机厂家提供的硬件就是 Soc ，以及其配套的 Android 适配系统。手机厂商拿到这个之后，在其基础上做整机的设计，系统这边会在配套的 Android 适配系统上做移植，也就是把各家系统差异化的东西移植到新系统上。
从目前的高通、三星、MTK 三家的适配系统的质量来看，高通提供的适配系统是功能最完善的，高通在 AOSP 的基础上，加上了高通自己的非常多的优化代码，并提供了完善的参数供手机厂商去配置，整体看开发起来是很舒服的，本身系统的问题不会太多，加上高通的文档完善，支持速度快，国内那么多手机厂商都在用高通也就不足为奇了。
至于专利费，该给的要给啊。
我们经常会说，如果魅族早点用高通的 Soc，早 TM 上市了。
2. 系统层面
应用的管控策略
大部分 Android 应用开发者对国内的手机厂商恨的咬牙切齿，最大的原因就是国内系统对应用管控这一块进行了大量的魔改，除非你是 QQ 或者微信，否则灭了屏结果都一样。
国内厂商这么做，不是没有原因的，国内应用厂商的全家桶相互唤醒，已经到了一种丧心病狂的地步，牵一发而动全身，一点都不夸张。
我们遇到的很多用户反馈的整机卡顿问题，抓 Trace 和 Log 来看，都是后台有应用在乱跑，或者后台大量的进程常驻，内存根本不够，而这些普通用户根本就不知道怎么去处理。
所以国内厂商一般会在系统里面做限制，以保障用户的基础体验：
- 除非必须，一个应用偷偷拉起来另外一个应用的行为是不被允许的
- 除非必须，一个应用常驻后台是不被允许的
- 除非必须，一个应用在灭屏后在后台乱跑是不被允许的
- 除非必须，一个应用在后台长时间占用 cpu 是不被允许的
- 除非必须，一个应用弹窗是不被允许的
另外手机厂商会有其他的逻辑清理后台的应用，尽管你是合理存在的。
对进程的严格管控，也导致了国内系统的体验有一定的影响，首当其冲的是通知，如果一个应用没有接入这个手机厂商提供的 push sdk，那么他这辈子别想发通知给用户了，如果接入了手机厂商提供的 sdk（目前大部分应用的普遍做法），由于应用不在后台，用户点击通知要等好久才可以进入到对应的界面，毫无用户体验可言。
内存策略
手机厂商常常会根据手机的内存大小来定制各种不同的策略，比如后台应用的缓存个数、LowMemoryKiller 的阈值、杀进程模块的阈值、显示模块的缓存大小阈值、用户最常用应用的个数等。
很多低端机用户反馈卡顿，我们查看发现，内存是造成卡顿的主要元凶，在低内存的机器上，由于内存不足，系统会频繁杀后台，同时也有频繁的内存->文件，文件->内存 的操作，Trace 上很多 BlockIO，很多平时执行很快的操作，现在执行要很久，再加上部分进程被杀之后马上重启，重启之后又被杀，cpu 占用很高，此时就会很卡。
随着 Android 系统和应用的更新，只会越来越吃内存，目前4G内存是标配，明年或许 6G 才是标配了，能上 8G 尽量上 8G。
进程调度策略
进程调度策略有时候也会影响用户的流畅性，当应用的渲染链路上，有哪个环节因为某些原因，没有被调度到的时候，很大可能会造成卡顿。
调度不到在 Trace 上的表现是 Runnable，常见的调度不到的情况有：
- 同时运行的进程太多，cpu 这边的几个核处理的任务基本都是满的
- 进程优先级较低
- 调度器过于不灵敏，不能及时响应大任务
另外由于 cpu 引起的卡顿情况还有：
- 从大核心掉落到小核心上，小核心处理能力不足，会造成短暂的卡顿
- 触发温控或者触发低电量，此时某些系统会限制大核的使用，导致卡顿
- 系统锁也是造成卡顿的一大元凶，尤其是 wms 锁和 ams 锁，再加上 binder 通信，relayoutWindow 了解一下？
- 核心频率不足，导致函数执行时间过长导致卡顿
- 大核心被占用，任务又调度不到小核，导致卡顿
系统调优往往需要针对上面的情况做对应的处理，给用户一个好的用户体验。具体的调优方式，往往跟系统和 Soc 强相关，又涉及到 Kernel 和 功耗，改起来是牵一发而动全身，需要非常谨慎。
渲染线程和主线程
Android 应用的渲染链路上最重要的就是主线程和渲染线程，主线程就是应用启动时创建的 MainThread，对应的也会创建一个 RenderThread（硬件加速默认开启），我们平时比较看重的 GPU Profile 那条线，基本就包含了主线程和渲染线程的各个阶段的执行时间，从 GPU Profile ，就可以很容易看到应用的瓶颈
大部分应用的卡顿都发生在主线程和渲染线程上，比如：
- 较长时间的 input 事件处理
- 较长时间的动画事件处理，比如 ListView 的新 Item 的生成
- 复杂界面的 Measure、 Layout、Draw
- 较大 Bitmap 的频繁 upload
- 复杂渲染指令的执行
很多编程的不好的实现，都可以在上面几个步骤里面体现出来，这些都可以通过 Systrace 看出来。
当前应用的渲染链路上的一切优先级都应该是最高的，后台的进程不应该对其造成影响，这也是系统优化的核心要素，不过要做到这一点也是比较难的，你很难考虑到所有的情况，比如有的用户的使用环境就是很复杂，而且都是必须的，这时候就不是很好处理。
TripleBuffer
之前有提到 TripleBuffer，这个是 Project Butter 引进的，其中 Vsyncv 和 TripleBuffer 的引进使得 Android 的流畅度上了一个台阶，关于这个可以参考这篇文章 ： https://niorgai.github.io/2017/03/21/Android-Draw-System/
对于用户来说这个是透明的，影响的是 GPU Profile 的展示，有时候如果有一条线超过 16 ms 的警戒线，它不一定代表着卡顿，这就是 TrileBuffer 的作用。
后续我会有文章专门讲这个，如何判断是真正的卡顿。
虚拟机 - Art 和 Dalvik
对用户来说，Art 虚拟机相比 Dalvik 虚拟机，最大的提升就是解放了应用的主线程，主线程不再频繁被 GC 线程 Stop ，相应卡顿也减少了很多。
当然 Art 带来的好处不止这一点，Art 随着几个大版本的缝缝补补，已经在很多地方远远超过了 Dalvik，有兴趣的可以自己查一下。
温控 && 低电量
之前提到，一旦触发温控或者低电量，系统会对资源做一定的限制，防止手机无限制过热或者快速关机。这限制就包括
- 降低 cpu、gpu 最高频率
- 减少可运行的 cpu 的核心数
- 杀掉部分后台进程
- 关闭部分特效
- 限制网络连接
总之，这些限制或多或少会对用户造成影响，最大的影响就是卡顿，这就是很多人会遇到打游戏的时候突然很卡的一个原因。
所以说选购手机的时候，除了要看 Soc，还要看散热是否做的够好，电池是否做的够大。
3. 应用层面
复杂的布局
复杂的布局往往是应用卡顿的最主要的元凶之一，复杂的布局意味着更长的 Measure、Layout、Draw ，这会拖慢主线程的执行速度
ListView、RecyclerView 的新的 Item 在初始化的时候也会有类似的问题，由于此时一般是在滑动，这时候的卡顿感会更明显，用户也更容易察觉，这个从 Trace 上也很容易看出来。
过多的业务逻辑
过多业务逻辑导致的卡顿和响应慢的问题，拿淘宝来举例子最合适不过了，每次你冷启动淘宝的时候，进入主界面马上滑动，总感觉跟吃了屎一样，点按钮点不动，滑界面滑不动，虽然最近的版本有优化，不过你找个低端 Android 机，还是原来的配方。
淘宝在启动的时候，需要动态加载很多东西，导致主界面响应很慢，很多东西要动态加载完成后才可以操作，后台还有大量的 dex2oat 操作，可以说是很忙了。
内存颠簸
频繁申请和释放内存，会导致内存颠簸，从 AS 的内存监视器可以看到这一点，短时间内内存曲线上下跳动非常频繁，这时候你需要检查一下是否代码写的有问题。
慢网络
慢网络指的是用户请求网络耗时很久，这会导致用户在某些界面等待内容需要很久，比如知乎经常会出现这种情况，在用户看来，这就是卡了。
不合理的设计
设计和性能往往不可兼得，需要从两者之间做取舍，设计师的设计往往很炫酷，互相嵌套的动画往往是程序员的噩梦，为了实现这些复杂的效果，程序员往往需要复杂的代码来实现，这对应用的渲染链路的压力是非常大的，而且在不同性能的机器上表现差异很大，高端机用户觉得这个效果棒棒哒，低端机用户卡的要骂娘。
程序员需要有这方面的知识和数据，好与设计师动之以情晓之以理。
不过用户是很挑剔的，现在的用户对性能的要求越来越高，哪怕是低端机用户，所以合适的设计应该考虑到这部分用户、或者针对低端机用户做区分。
代码实现错误
俗称 bug ，很多程序员不喜欢解决性能问题，因为这个东西解决起来，性价比很低，拿我司的程序员来说，解一个性能问题的时间，可以解决十几个界面显示的问题，还未必能真的解决。
不过由于代码实现错误引起的性能问题，必须要最高优先级解决。
4. 流畅度优化闭环
实验室监控 && 模拟用户
开发阶段就用各项数据来做监控和对比，尽量模拟用户的使用环境，尽早暴漏性能问题，早日解决。
用户流畅度数据收集
在用户使用阶段，收集性能数据，针对这些数据做分析，找出用户最多遇到的性能问题，针对性地做优化。需要注意此时不能在用户阶段手机太多的信息，否则会导致观察者效应
至于需要收集的数据，则需要根据相关度模型来做判断，卡顿发生的时候，系统的哪些指标是可能导致卡顿的原因，那么这些指标就是我们收集的数据。
另外用户的场景判断也非常重要，需要知道用户是在哪个场景出现的卡顿，一旦用户的数量到了一定的级别，这个是很容易发现问题的。
针对性地优化
大数据发现问题后，后续就是针对性地进行优化，把用户最常遇到性能问题的场景进行排序，对最常见的场景进行调研和优化。很多时候需要与应用开发厂商进行沟通，
然后需要把这些场景纳入到实验室监控环境里，做到 实验室监控 —> 模拟用户 — > 大数据收集 —> 针对性优化 —> 实验室监控补充. 这样一个闭环。
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