Android CPU分析，性能优化利器

很多时候，写代码是一件很爽的事情，但最后需要对APP进行瘦身、性能分析却是一件很棘手的事情。当需要对APP的性能进行分析时，Simpleperf是一个简单快捷的选择。

正文开始前，先奉上官方的资料：

• Simpleperf 命令和选项参考

  (https://android.googlesource.com/platform/system/extras/+/master/simpleperf/doc/README.md)

• Simpleperf 用法

  (https://developer.android.google.cn/ndk/guides/simpleperf?login=from_csdn&hl=zh-cn)

  
  

一、什么是Simpleperf

Simpleperf是NDK软件包中提供的一种多功能命令行工具，方便为Android应用流程执行CPU分析。

该工具可帮助找到使用Java、C/C++和Kotlin编写的应用的热点(所谓热点，也就是占用应用大部分执行时间的部分原生代码)。

也就是说，Simpleperf是NDK自带的工具，官方认证的CPU分析工具。

Simpleperf是Android平台的一个本地层性能分析工具。它的命令行界面支持与linux-tools perf大致相同的选项，但是它还支持许多Android特有的改进。

Simpleperf的获取路径：

https://android.googlesource.com/platform/prebuilts/simpleperf

在页面内，可以直接压缩包下载，既可以选择NDK相对应的版本(R13~N21)，也可以选择master。

建议直接选择NDK对应的版本即可。当然，也可以git直接拉取仓库。

git clone https://android.googlesource.com/platform/prebuilts/simpleperf

查看下载的simpleperf目录，可以看出：它的工具集包涵client端和host端；client端运行在Android系统上，负责收集性能数据；host端则运行在开发机上，负责对数据进行分析和可视化(这些可执行文件在下载后的bin文件夹的android和win/linux下)。

除了bin文件夹之外，最上层还有很多.py的脚本文件和.config的配置文件。这些脚本和配置文件主要是官方写的一些傻瓜式的使用脚本，只需要对配置文件进行配置，就可以在直接在开发机上直接运行脚本，一键生成最终的结果。

主要的脚本是：app_profiler.py和report.py两个。

脚本的主要内容，就是读取配置文件，然后执行adb shell ...的命令，其实本质上和命令行的输入没什么区别。

但是，如果直接运行，不仅仅需要查看配置文件各个配置项的含义，还可能会出现许多意想不到的BUG，不太建议直接使用脚本，不得精髓啊。

二、Simpleperf的工作原理

现代的CPU具有一个硬件组件，称为性能监控单元(PMU)。PMU具有一些硬件计数器，计数一些诸如经历了多少次CPU周期，执行了多少条指令，或发生了多少次缓存未命中等的事件。

Linux内核将这些硬件计数器包装到硬件perf事件(hardware perf events)中。此外，Linux内核还提供了独立于硬件的软件事件和跟踪点事件。

Linux内核通过perf_event_open系统调用将这些都暴露给了用户空间。

这正是simpleperf所使用的机制。

Simpleperf具有三个主要的功能：stat、record和report。

Stat命令给出了在一个时间段内被分析的进程中发生了多少事件的摘要。以下是它的工作原理：

• 给定用户选项，simpleperf通过对linux内核进行系统调用来启用分析；

• Linux 内核在调度到被分析进程时启用计数器；

• 分析之后，simpleperf从内核读取计数器，并报告计数器摘要。

Record命令在一段时间内记录剖析进程的样本。它的工作原理如下：

• 给定用户选项，simpleperf通过对linux内核进行系统调用来启用分析；

• Simpleperf在simpleperf和linux内核之间创建映射缓冲区；

• Linux内核在调度到被分析进程时启用计数器；

• 每次给定数量的事件发生时，linux内核将样本转储到映射缓冲区；

• Simpleperf从映射缓冲区读取样本并生成perf.data。

Report命令读取perf.data文件及所有被剖析进程用到的共享库，并输出一份报告，展示时间消耗在了哪里。

三、Simpleperf的使用

尽管不推荐使用一键脚本，但得益于Simpleperf的命令不多，使用起来也很简单快捷。

文件准备

将simpleperf可执行文件传输到Android设备上:

adb push 文件源地址 文件目的地址

可执行文件都存储在bin/android/目录下，可自行获取。

性能分析

在性能分析前，首先启动需要分析的APP，获取APP的进程号：

adb shell am start -n 包名/启动程序
adb shell pidof 包名

接下来，就可以使用命令三连击了：

adb shell
cd simpleperf所在目录
./simpleperf stat [options] [command [command-args]]
./simpleperf record [options] [command [command-args]]
./simpleperf report [options]

stat命令获取一段时间内已分析进程中发生的事件数摘要。最常使用的选项为：

./simpleperf stat -p 进程号 --duration 检测进程的持续时间(秒)

record命令记录一段时间内已分析进程的样本，这是simpleperf的主命令。最常使用的选项为：

./simpleperf record -p 进程号 -o 输出文件(默认perf.data) --duration 监测进程的持续时间(秒)

需要注意的是，如果出现Access to kernel symbol addresses is restricted的警告，需要使用一下命令来取消：

echo 0>/proc/sys/kernel/kptr_restrict

report命令读取perf.data文件(由simpleperf record创建)，并显示报告，表明花费时间的地方。最常使用的选项为：

./simpleperf report --dsos 选定动态共享对象(so库)  -f 记录文件(默认perf.data) --sort 用于排序和打印报告的键 -n

注意点

如果使用report命令进行查找的时候，发现so现实的Symbol都是地址，而不是函数内容。这多数是因为在安卓编译的时候，设备上使用的so库已经被strip过，也就是说，已经抛离了.symbol段的内容。

那么，我们需要将带有Symbol信息的so下载到设备上。同时需要将so放置到perf.data中记录的相同的路径(否则，simpleperf无法找到它)。

如果找不到路径，可以在perf.data文件中直接搜索需要选定的so库的名称，即可查看到路径。

四、实例

由于代码隐私，一些内容就用...代替了，进行省略。

设备上执行命令：

./simpleperf  stat -p 5932 --duration 10
./simpleperf record -p 5932 -o dms.data --duration 10
./simpleperf report --dsos /data/app/.../lib....so  --sort comm,pid,tid,symbol -n

通过report命令可以看到，主要是集中在lib…so中。但是，显示的都是地址，并非函数调用。这是因为Android的so库已经抛离了.symbol段的内容。可以重新指定完整的so文件。

将perf.data从设备上拷贝下来，传输到Linux开发机上，执行命令：

./bin/linux/x86_64/simpleperf report --dsos /data/app/.../lib....so  --sort comm,pid,tid,symbol

可以看到CvtFormat函数是最耗时的函数，需要被优化。

五、相关阅读

• 另一个Android性能剖析工具——simpleperf

• Simpleperf介绍

文章来源：https://openatomworkshop.csdn.net/664ee1c2b12a9d168eb705cf.html

作者：Yngz_Miao

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