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優(yōu)化應用程序的CPU使用率對系統(tǒng)有很大幫助，例如提供更流暢的用戶體驗以及節(jié)省設備電池壽命。在與應用程序交互時，可以使用CPU Profiler實時檢查應用程序的CPU使用率和線程活動，也可以檢查方法跟蹤、功能跟蹤和系統(tǒng)跟蹤中的詳細信息。CPU Profiler記錄和顯示的信息類型取決于您的配置：

• 系統(tǒng)跟蹤：捕獲細粒度的詳細細心，允許您檢查應用程序如何與系統(tǒng)資源交互。
• 方法和函數(shù)跟蹤：對于應用程序進程中的每個線程，您可以發(fā)現(xiàn)在一段時間內執(zhí)行哪些方法（Java）或函數(shù)（C/C++）以及每個方法或函數(shù)在執(zhí)行期間消耗的CPU資源。還可以使用方法和函數(shù)跟蹤來標識調用方和被調用方。調用方是調用另一個方法或函數(shù)的方法或函數(shù)，被調用方是由另一個方法或函數(shù)調用的方法或函數(shù)。您可以使用這些信息來確定哪些方法或函數(shù)頻繁調用資源繁重任務，并優(yōu)化應用程序的代碼以避免不必要的工作。

CPU Profiler簡介

可以通過下面的步驟打開CPU Profiler：

1. 選擇View > Tool Windows > Profiler ，或單擊工具欄中的Profile。

如果彈出Select Deployment Target對話框，請選擇要進行分析的設備。如果已通過USB連接設備，但未看到列出的設備，請確保已開啟USB調試。

1. 單擊CPU時間線中的任意位置以打開CPU Profiler。

打開CPU Profiler時，它會立即開始顯示應用程序的CPU使用率和線程活動。您應該看到類似下圖的內容。

如上圖所示，CPU Profiler默認視圖包括以下時間線：

1. Event時間線：顯示應用程序活動及在其生命周期中的不同狀態(tài)之間的轉換，并指示用戶與設備的交互，包括屏幕旋轉事件。如果運行在Android7.1（API級別25）及更低版本的設備上，可以聽過高級配置來開啟Event時間線。
2. CPU時間線：顯示應用程序的實時CPU使用率和正在使用的線程總數(shù)。時間線還顯示其他進程（如系統(tǒng)進程或其他應用程序）的CPU使用情況，因此您可以將其與應用程序的使用情況進行比較。您可以通過沿著時間軸的水平軸移動鼠標來檢查歷史CPU使用數(shù)據(jù)。

3. Thread activity時間線：列出屬于應用程序進程的每個線程，并使用下面列出的顏色沿時間線指示其活動。記錄跟蹤后，可以從此時間線中選擇一個線程，以在跟蹤窗中檢查其數(shù)據(jù)。

   • 綠色：線程處于活動狀態(tài)或準備使用CPU。也就是說，它處于運行或可運行狀態(tài)。
   • 黃色：線程處于活動狀態(tài)，但它正在等待I/O操作（如磁盤或網(wǎng)絡I/O）才能完成工作。
   • 灰色：線程正在休眠，不占用任何CPU時間。當線程需要訪問尚不可用的資源時，有時會發(fā)生這種情況。要么線程自愿進入睡眠，要么內核將線程置于睡眠狀態(tài)，直到所需資源可用為止。

CPU Profiler還報告Android Studio和Android平臺添加到應用程序進程中的線程（如JDWP、Profile Saver、Studio:VMStats、Studio:Perfa和Studio:Heartbeat）的CPU使用情況（不過在線程活動時間線中顯示的確切名稱可能有所不同）。Android Studio報告這些數(shù)據(jù)方便您確定線程活動和CPU使用情況實際上是由應用程序的代碼引起的。

記錄跟蹤數(shù)據(jù)

要開始記錄跟蹤，請從CPU Profiler頂部的下拉菜單中選擇一個記錄配置，然后單擊Record。如下圖，CPU Profiler會顯示正在進行的記錄的狀態(tài)、持續(xù)時間和類型。

與應用程序交互，完成后單擊Stop 。Profiler自動選擇記錄的時間范圍，并在跟蹤窗格中顯示其跟蹤信息，如下圖所示。如果要檢查其他線程的跟蹤，請從線程活動時間線中選擇它。

1. 選定范圍：選定在跟蹤窗格中需要檢查的記錄時間。當您第一次記錄跟蹤時，CPU Profiler會自動選擇您在CPU時間軸中記錄的整個長度。要僅檢查記錄時間范圍的一部分跟蹤數(shù)據(jù)，請拖動高亮顯示區(qū)域的邊緣。
2. 時間戳：指示記錄的跟蹤的開始和結束時間，與Profiler開始收集CPU使用信息的時間有關。要選擇整個錄制，請單擊時間戳。
3. 跟蹤窗口：顯示所選時間范圍和線程的跟蹤數(shù)據(jù)。此窗口僅在您記錄至少一個跟蹤后出現(xiàn)。在此窗口中，可以選擇如何查看每個堆棧跟蹤（使用跟蹤選項卡）和如何測量執(zhí)行時間（使用時間參考菜單）。
4. 跟蹤選項卡：選擇如何顯示跟蹤詳細信息。有關每個選項的詳細信息，在下面“檢查跟蹤”會描述。

5. 時間參考菜單：選擇以下選項確定如何測量每個調用的計時信息，

   • 墻面時間：計時信息表示實際經過的時間。
   • 線程時間：計時信息表示實際運行時間減去線程不消耗CPU資源時該時間的任何部分。對于任何給定的調用，其線程時間總是小于或等于墻面時鐘時間。使用線程時間可以讓您更好地了解給定方法或函數(shù)消耗了線程的實際CPU使用量。

6. 篩選：按函數(shù)、方法、類或包名稱篩選跟蹤數(shù)據(jù)。例如，如果要快速識別與特定調用相關的跟蹤數(shù)據(jù)，請單擊 Filter 或按Ctrl+F，然后在搜索字段中輸入名稱。在Call chart 和Flame chart選項卡中，將強調包含與搜索查詢匹配的調用、包或類的調用堆棧。在Top down和Bottom up選項卡中，這些調用堆棧的優(yōu)先級高于其他跟蹤結果。還可以通過選中搜索字段旁邊的選擇框來啟用以下選項：

   • Regex：要在搜索中包含正則表達式，請使用此選項。
   • Match case：如果搜索區(qū)分大小寫，請使用此選項。

選擇記錄配置

在開始記錄跟蹤信息之前，請為要捕獲的分析信息選擇適當?shù)挠涗浥渲茫?/p>

• Sample Java Methods：在應用程序基于Java的代碼執(zhí)行期間，頻繁的捕獲應用程序的調用堆棧。Profiler比較捕獲的數(shù)據(jù)，以獲取有關應用程序基于Java的代碼執(zhí)行的時間和資源使用信息?；诓蓸拥母櫟囊粋€固有問題是，如果應用程序在捕獲調用堆棧之后進入方法并在下一次捕獲之前退出該方法，則該方法調用不被Profiler記錄。如果您對具有如此短生命周期的跟蹤方法感興趣，則應使用檢測跟蹤。
• Trace Java Methods：在運行時對應用程序進行檢測，以在每個方法調用的開始和結束處記錄時間戳。收集并比較時間戳以生成方法跟蹤數(shù)據(jù)，包括時間信息和CPU使用情況。請注意，檢測每個方法相關聯(lián)的開銷會影響運行時性能，并可能影響分析數(shù)據(jù)；這對于生命周期相對較短的方法更為明顯。此外，如果應用程序在短時間內執(zhí)行大量方法，探查器可能會很快超出其文件大小限制，并且可能無法記錄任何進一步的跟蹤數(shù)據(jù)。
• Sample C/C++ Functions：捕獲應用程序Native線程的采樣跟蹤。要使用此配置，必須將應用程序安裝到運行Android 8.0（API級別26）或更高版本的設備上。在內部，此配置使用simpleperf跟蹤應用程序的Native代碼。如果要為simpleperf指定其他選項，例如采樣特定設備cpu或高精度指定采樣持續(xù)時間，可以從命令行使用simpleperf。
• Trace System Calls：捕獲細粒度的詳細信息，允許您檢查應用程序與系統(tǒng)資源的交互方式。您可以檢查線程狀態(tài)的精確計時和持續(xù)時間，可視化CPU所有核瓶頸位置，并添加自定義跟蹤事件進行分析。在解決性能問題時，這些信息可能非常重要。要使用此配置，必須將應用程序安裝到運行Android7.0（API級別24）或更高版本的設備上。使用此跟蹤配置時，可以通過檢測代碼來直觀地標記探查器時間線中的重要代碼。檢測C/C++代碼時，使用Trace.h提供的Native跟蹤API。檢測Java代碼時，使用跟蹤類。此跟蹤配置構建在Systrace上，您可以使用Systrace命令行指定CPU Profiler中提供的選項之外的選項。Systrace提供的附加系統(tǒng)級數(shù)據(jù)可以幫助您檢查native系統(tǒng)進程和丟失或延遲幀的故障。

修改記錄配置

您可以在CPU Recording Configurations對話框中創(chuàng)建、編輯和查看記錄配置，該對話框通過從CPU Profiler頂部的記錄配置的下拉菜單中選擇Edit configurations”打開。

若要查看現(xiàn)有記錄配置的設置，請在CPU Recording Configurations對話框的左窗格中選擇它。要創(chuàng)建新的錄制配置，請執(zhí)行以下操作：

1. 單擊對話框左上角的Add 。這將創(chuàng)建具有某些默認設置的新配置。
2. 命名您的配置。
3. 選擇Trace Technology。
4. 對于采樣記錄配置，以微秒（μs）為單位指定Sampling interval 。此值表示應用程序調用堆棧的每個示例之間的時間。指定的間隔越短，達到記錄數(shù)據(jù)的文件大小限制的速度就越快。
5. 指定設備中記錄數(shù)據(jù)的File size limit（MB）。當您停止錄制時，Android Studio會解析這些數(shù)據(jù)并將其顯示在profiler窗口中。因此，如果增加限制并記錄大量數(shù)據(jù)，Android Studio解析文件的時間會更長，并且可能會變得無響應。

注意：如果您使用的連接設備搭載的是 Android 8.0（API 級別 26）或更高版本，那么對跟蹤數(shù)據(jù)的文件大小沒有限制，系統(tǒng)會忽略此值。不過，您仍需留意每次記錄后設備收集了多少數(shù)據(jù)，Android Studio 可能難以解析大型跟蹤文件。例如，如果您記錄的是采樣時間間隔很短的采樣跟蹤數(shù)據(jù)，或是在應用短時間內調用許多方法的情況下記錄檢測跟蹤數(shù)據(jù)，那么很快就會生成大型跟蹤文件。

1. 若要接受更改并繼續(xù)對其他配置進行更改，請單擊Apply。若要接受所有應用的更改并關閉對話框，請單擊OK。

使用Debug API記錄CPU活動

您可以使用Debug API讓應用程序能夠啟動和停止CPU Profiler中的活動記錄。當你在應用程序中調用startMethodTracing（String tracePath）時，CPU Profiler開始記錄，當你的應用調用stopMethodTracing（）時，CPU Profiler停止記錄。當使用Debug API做為觸發(fā)CPU的活動記錄時，CPU Profiler會將Debug API顯示為活動CPU的記錄配置。

要使用Debug API控制CPU活動的記錄，請將插入指令的應用程序安裝到運行Android 8.0（API級別26）或更高版本的設備上。關于Debug API使用的詳細信息，會在后面描述。

記錄應用程序啟動期間的CPU活動

要在應用程序啟動期間自動開始記錄CPU活動，請執(zhí)行以下操作：

1. 選擇Run > Edit Configurations。
2. 在Profiling選項卡中，選中Start recording a method trace on startup旁邊的復選框。
3. 從菜單中選擇CPU記錄配置。
4. 單擊Apply。
5. 通過選擇Run > Profile將應用程序安裝到運行Android 8.0（API級別26）或更高版本的設備上。

重要提示： Debug API 應該與用于開始和停止 CPU 活動記錄的其他方法（如 CPU Profiler 圖形界面中的按鈕，以及應用啟動時自動記錄的記錄配置中的設置）分開使用。

導出跟蹤數(shù)據(jù)

使用CPU Profiler記錄CPU活動后，可以將數(shù)據(jù)導出為.trace文件以與其他人共享或稍后檢查。要從CPU時間軸導出跟蹤文件，請執(zhí)行以下操作：

1. 在CPU時間軸中，右鍵單擊要導出的已記錄方法跟蹤或系統(tǒng)跟蹤。
2. 從菜單中選擇Export trace。
3. 選擇要保存文件的位置，指定文件名，然后單擊OK。

要從Sessions窗格導出跟蹤文件，請執(zhí)行以下操作：

1. 在Sessions窗格中，右鍵單擊要導出的跟蹤。
2. 單擊會話項右側的Export method trace或Export system trace按鈕。
3. 選擇要保存文件的位置，指定文件名，然后單擊OK。

導入跟蹤數(shù)據(jù)

可以導入Debug API或CPU Profiler創(chuàng)建的.trace文件用來分析。通過在Profiler的Sessions 窗格中單擊Start new profiler session，然后選擇Load from file，導入跟蹤文件。與直接在CPU Profiler中捕獲的跟蹤一樣，您可以分析在CPU Profiler中導入的跟蹤，但要注意下列的不同：

• CPU活動不是沿著CPU時間線表示的。
• 線程活動時間線僅指示每個線程的跟蹤數(shù)據(jù)可用的位置，而不是實際的線程狀態(tài)（如運行、等待或休眠）。

檢查跟蹤數(shù)據(jù)

CPU Profiler中的跟蹤窗格提供了幾個選項卡，允許您選擇如何從記錄的跟蹤中查看信息。對于方法跟蹤和函數(shù)跟蹤，可以從Call Chart、Flame Chart、Top Down和Bottom Up中進行選擇。對于系統(tǒng)跟蹤，可以從Trace Events、Flame Chart、Top Down和Bottom Up中進行選擇。

使用Call Chart檢查跟蹤

Call Chart選項提供了方法跟蹤或函數(shù)跟蹤的圖形表示，其中調用的周期和時間在水平軸上表示，并且其被調用方沿垂直軸示出。對系統(tǒng)APIs的調用顯示為橙色，對應用程序自身方法的調用顯示為綠色，對第三方APIs（包括Java APIs）的調用顯示為藍色。下圖顯示了一個示例調用圖，并說明了給定方法或函數(shù)的self time、children time和total time的概念。在“使用Top Down和Bottom Up檢查跟蹤”一節(jié)會進一步解釋這些概念。

提示：要跳轉到某個方法或函數(shù)的源代碼，請右鍵點擊該方法或函數(shù)，然后選擇 Jump to Source。從任何跟蹤數(shù)據(jù)窗格標簽中均可執(zhí)行此操作。

使用Flame Chart檢查跟蹤

Flame Chart選項提供一個反向調用圖，用于聚合相同的調用堆棧。也就是說，將收集共享相同調用方序列的相同方法或函數(shù)，并將其表示為flame圖表中的一個長條形圖（而不是顯示為調用圖中的多個短條形圖）。這樣可以更容易地看到哪些方法或函數(shù)消耗的時間最多。但是，這也意味著水平軸并不代表時間線，而是指示每個方法或函數(shù)執(zhí)行的相對時間量。

為了幫助說明這個概念，請考慮下圖中的調用圖。注意，方法D對B（B1、B2和B3）進行了多次調用，其中一些方法B又對C（C1和C3）進行了調用。

因為B1、B2和B3共享相同的調用者序列（A->D->B），所以它們被聚合，如下圖所示。類似地，C1和C3聚合是因為它們共享相同的調用者序列（A->D->B->C）；請注意，C2不包括在內，因為它具有不同的調用者序列（A->D->C）。

聚合調用用于創(chuàng)建flame圖表，如下圖所示。注意，對于flame圖表中的任何給定調用，消耗最多CPU時間的被調用方都會首先出現(xiàn)。

使用Top Down和Bottom Up檢查跟蹤

Top Down選項顯示調用列表，其中展開方法或函數(shù)節(jié)點將顯示其被調用方。圖“Top Down”顯示了圖“Call Chart”中調用圖的Top Down。圖中的每個箭頭都重調用者指向被調用者。

如圖“Top Down”所示，在Top Down選項中展開方法A的節(jié)點將顯示其被調用方B和D。之后，展開方法D的節(jié)點將顯示其被調用方B和C等。與Flame chart選項類似，自頂向下的樹為共享相同調用堆棧的相同方法的聚合信息。也就是說，Flame chart選項提供了Top down選項的圖形表示。

Top Down選項提供以下信息，幫助描述每次調用所用的CPU時間（時間也表示為所選范圍內線程總時間的百分比）：

• Self：方法或函數(shù)調用執(zhí)行自己的代碼而不是被調用方的代碼所花費的時間，如圖“Call Chart”中方法D所示。
• Children：方法或函數(shù)調用執(zhí)行其被調用方而不是其自身代碼所花費的時間，如圖“Call Chart”中方法D所示。
• Total：方法的自身時間和子時間的總和。這表示應用程序執(zhí)行調用所花費的總時間，如圖“Call Chart”中方法D所示。

Bottom Up選項顯示調用列表，其中展開函數(shù)或方法的節(jié)點將顯示其調用方。根據(jù)圖“Top Down”所示的示例跟蹤，圖“Bottom Up”為方法C提供了一個自底向上的樹。在自底向上樹中打開方法C的節(jié)點將顯示其每個唯一的調用方B和D。請注意，盡管B調用了C兩次，但在自底向上樹中展開方法C的節(jié)點時，B只出現(xiàn)一次。之后，展開B的節(jié)點將顯示其調用方A和D。

Bottom Up的選項對于按占用最多（或最少）CPU時間的方法或函數(shù)排序非常有用。您可以檢查每個節(jié)點，以確定哪些調用方在調用這些方法或函數(shù)時花費的CPU時間最多。與自頂向下的樹相比，自下而上的樹中的每個方法或函數(shù)的計時信息都參考每個樹頂部（頂部節(jié)點）的方法。CPU時間也表示為該記錄期間線程總時間的百分比。下表有助于解釋如何解釋頂級節(jié)點及其調用方（子節(jié)點）的計時信息。

注意：對于給定的記錄，當分析器達到文件大小限制時，Android Studio 會停止收集新數(shù)據(jù)（不過，不會停止記錄）。在執(zhí)行檢測跟蹤時，這種情況通常發(fā)生得更快，因為與采樣跟蹤相比，此類跟蹤會在更短的時間內收集更多的數(shù)據(jù)。如果您將檢查時間范圍延長至達到限制后的記錄期間，則跟蹤數(shù)據(jù)窗格中的時間數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化（因為沒有新數(shù)據(jù)可用）。此外，當您僅選擇沒有數(shù)據(jù)可用的記錄部分時，對于時間信息，跟蹤數(shù)據(jù)窗格將顯示 NaN。

使用Trace Events檢查系統(tǒng)跟蹤

檢查系統(tǒng)跟蹤時，可以使用Trace Events選項查看每個線程上發(fā)生的事件的詳細信息。要查看線程的詳細信息，請在Threads窗格中選擇該線程。這將在Kernel窗格中突出顯示線程在每個CPU核心上的活動，并在Trace Events選項中顯示線程的事件。將鼠標指針懸停在Trace Events選項中的事件上，可以查看事件的名稱和在每個狀態(tài)下花費的時間。

例如，下顯示了在Threads窗格中選擇的RenderThread，其活動在Kernel窗格中的CPU 0和CPU 1上突出顯示，以及在Trace Events選項中的特定事件上花費的時間。

檢查幀渲染數(shù)據(jù)

您可以檢查應用程序渲染主線程上的每個幀所需的時間，并使用RenderThread來調查導致UI抖動和低幀速率的瓶頸。要查看幀渲染數(shù)據(jù)，請使用Trace System Calls配置記錄跟蹤。記錄跟蹤后，在名為FRAMESS的部分下查找有關每個幀的信息，如下圖所示。

在應用程序生成跟蹤日志

要在應用程序執(zhí)行時進行方法跟蹤，可以使用Debug類在應用程序中加入代碼。通過這種方式，您可以更好地控制設備何時啟動和停止記錄跟蹤信息。設備還可以使用指定的名稱保存跟蹤日志，以便以后可以輕松標識每個日志。然后可以使用Android Studio CPU Profiler查看每個跟蹤日志。 在開始生成跟蹤日志之前，請確保您的應用具有寫入外部存儲（WRITE_EXTERNAL_STORAGE）的權限，以便它可以將跟蹤日志保存到設備。

在應用中加入跟蹤指令

要創(chuàng)建跟蹤日志，請在希望系統(tǒng)開始記錄跟蹤數(shù)據(jù)的位置調用startMethodTracing()。在調用中，可以指定.trace文件的名稱，系統(tǒng)將其保存到目標設備上應用數(shù)據(jù)的特定目錄中，也就是getExternalFilesDir()返回的目錄，該目錄位于大多數(shù)設備上的~/sdcard/中。trace文件包含二進制方法跟蹤數(shù)據(jù)和帶有線程和方法名稱的映射表。要停止跟蹤，請調用stopMethodTracing()。下面示例了開始并停止記錄名為sample.trace的跟蹤日志：

// Starts recording a trace log with the name you provide. For example, the// following code tells the system to start recording a .trace file to the// device with the name "sample.trace".Debug.startMethodTracing("sample");...// The system begins buffering the generated trace data, until your// application calls <code><a href="/reference/android/os/Debug.html#stopMethodTracing()">stopMethodTracing()</a></code>, at which time it writes// the buffered data to the output file.Debug.stopMethodTracing();

注意，如果您的應用程序在不更改跟蹤日志名稱的情況下再次調用StestMeMeTraceTrn()，它會覆蓋保存到設備的現(xiàn)有日志。下節(jié)會介紹如何動態(tài)更改每個跟蹤日志的名稱。

如果系統(tǒng)在調用StestMeTraceTracle()之前達到最大緩沖區(qū)大小，系統(tǒng)將停止跟蹤并向控制臺發(fā)送通知。啟動和停止跟蹤的方法可以在整個應用程序過程中工作。也就是說，可以在Activity的onCreate(Bundle)方法中調用startMethodTracing()，在Activity的onDestroy()方法中調用stopMethodTracing()。請注意，啟用配置文件時，應用程序的運行速度會更慢。也就是說，不應該使用分析數(shù)據(jù)來確定絕對時間（例如，“method foo()需要2.5秒才能運行”）。跟蹤日志中的計時信息僅在與以前的跟蹤日志進行比較時才有用，因此您可以查看最近的更改是否使應用程序更快或更慢。

當安裝到運行Android5.0（API級別21）及更高版本的設備時，您可以使用sample-based profiling來跟蹤，從而減小運行時對性能的影響。要啟用sample profiling，請使用特定采樣間隔的startMethodTracingSampling()（而不是調用startMethodTracing()）。系統(tǒng)會定期收集樣本，直到應用程序調用stopMethodTracing()。

保存多個日志

如果應用程序在不指定跟蹤日志新名稱的情況下多次啟動和停止方法跟蹤，則設備將用新的跟蹤日志覆蓋舊的跟蹤日志，即只保留最新的跟蹤日志。要將多個跟蹤日志保存到設備，請在應用程序每次調用startMethodTracing()時動態(tài)重命名跟蹤日志。下面的示例使用SimpleDateFormat類在每個跟蹤日志名字中加入當前日期和時間：

// Uses the <code><a href="/reference/java/text/SimpleDateFormat.html">SimpleDateFormat</a></code> class to create a String with// the current date and time.SimpleDateFormat dateFormat =        new SimpleDateFormat("dd_MM_yyyy_hh_mm_ss", Locale.getDefault());String logDate = dateFormat.format(new Date());// Applies the date and time to the name of the trace log.Debug.startMethodTracing(        "sample-" + logDate);

獲取設備上的跟蹤日志

系統(tǒng)在設備上創(chuàng)建跟蹤日志后，可以通過以下方式之一訪問該文件：

• 使用Device File Explorer。要打開設備文件資源管理器，請單擊“View > Tool Windows > Device File Explorer”（或單擊工具窗口欄中的Device File Explorer按鈕）。如下圖所示，您可以通過應用程序的包特定目錄來找到.trace文件。

• 使用adb pull命令將文件復制到本地計算機。下面的命令將名為sample.trace的跟蹤日志從設備復制到本地計算機的~/Documents/trace logs/目錄。

  adb pull path-on-device/sample.trace ~/Documents/trace-logs/

參考文檔：

Android Developers: cpu profiler