透视QAPM Android新卡顿&新启动分析的技术方案

春节快乐，干货来袭。QAPM团队已服务于公司内外包括国有大行的50+产品，声音大呀，但是之前的卡顿与启动个例是真心不好用，也让不少团队憋着对我们的吐槽来推广他们的新方案。何苦呢？我们怎么能站着茅坑不XX！新方案其实一直在路上，一直在路上，现在终于来了。本文，我们会描述两个“在路上”的曲折与思考，也透视出新方案的技术核心与优势。

切肤之痛，个例单堆栈根本无法定位准确

例一：堆栈显示正常创建一个对象，这个地方怎么会卡呢

例二：堆栈显示的是个空方法

类似的反馈我们收到了太多了，卡顿方案的缺陷也一直是我们的痛点。一个事件下存在大量的执行函数，而方案是基于阈值满足的前提下才执行的堆栈抓取，这样会产生堆栈偏移，有可能真真实实捕获到了卡顿所在的函数，但更多的是一些不卡的函数，只是刚好被捕获到了~

一直在路上之一，方法插桩，稳定+可靠+性能好

通过在方法的开始和结束点插入方法，统计并记录方法名与方法耗时。微信和闪现社区用的都是这个方案。经过微信的打磨，在其开源的Matrix中已经非常完善，稳定可靠，性能好。这么好，是不是直接用微信的方案吧，但是我们很犹豫。而这犹豫源自于一个我们执迷不悟的坚持。

我们团队都是专项测试出身，跨产品做性能分析与优化是家常便饭，也因此对于我们来说，可以泛化的分析方法，价值更大。系统方法调用栈就是构成这个分析方法的核心，例如文件与数据库的主线程I/O，IPC/RPC的调用导致的卡顿/ANR，其实都有可以总结的优化方法和思路。而这个美好的插桩方案让我们犹豫的核心原因就是，没有系统方法调用。然后我们就一直犹豫，不想放弃原来的方案。

一直在路上之二，一个“无效”的突破

正当我们犹豫之际，我们的nicky同学在受到闪现社区的冲击（技术人的冲击就是这么地简单纯粹），又一个团队选择了插桩。这时，nicky开始深入研究JVMTI的黑科技，希望可以有个完美方案。最终我们成功绕过了debug包的限制，在不侵入的前提下，在release包下可以拿到各个方法的进出及耗时。原本以为胜利就在前方，但却被现实泼了冷水。在JVMTI开启的情况下，性能消耗是原来的100%。。。一番考虑下，APM这边暂时不将该方案合入，但JVMTI的突破，的的确确给了我们更多的发展空间，如线程监控、内存分配监控等等。

终于来了，谁说采堆栈不能优化

撞了南墙也要破个洞穿过去！采集堆栈的方法真的无解吗？在这之前，我们来总结下，目前主流的实时获取耗时信息的方案：插桩法、定时堆栈法、jvmti法。其优缺点和典型的代表如下：

JVMTI法：由于性能问题，APM暂时不做考虑；定时堆栈法：精准度低，性能消耗大；插桩法：无系统和应用层的调用关系，侵入性强且后续有包体优化的成本。这样看来，好像没有一个方法是合适的。但我们的内心是喜欢定时堆栈的，无他，为了那个具备问题解决方案泛化价值的系统调用栈。

"方法总比问题多"，执迷不悟的我们还是尝试从问题着手，去尝试优化那个别人抛弃的定时堆栈。而核心就是要破除这个看似无解的问题，性能差-精度低。精准度低：事件内多函数执行，达到阈值才去抓取堆栈只能靠运气的抓到真耗时函数，大部分抓到的可能是耗时短的函数；性能消耗大：堆栈转换成字符串时容易造成太多GC，而为了提升精度，还会要增加捕获的堆栈，也增大了性能的消耗。下面来看看，针对这两个问题，我们是如何突破的。

解决精准度低的问题：

在事件进入时，开启一个延时的定时任务，如果任务在规定时间内完成则取消掉，否则开始间隔30ms抓取堆栈对象，最多抓取3秒数据的堆栈，即100个堆栈对象。

解决性能消耗大的问题：

一个小小的细节：

一个堆栈对象，真的没有可以利用的空间了吗？一个堆栈由包名、文件名、方法名和行号组成，但其实我们还忽略了一个比较重要的信息，是该栈距栈底的距离。而通过行号及栈深的计算，基本可以确定栈的唯一性

抓取到的堆栈对象中的每一行栈，转成字符串做map存储计数，就能大概分析出卡顿的点了，但如果使用字符串去匹配，那内存的消耗则会大大的上升，那如何不使用字符串匹配又能知道出现次数最多的栈呢？

整型的计算，远远会比字符串的操作消耗要低。通过行号及栈深来记录该栈的出现次数，应该就能初步解决消耗大的问题。

为什么说是初步？试想一下，极端情况下，我们抓到了100个堆栈数组，且每个堆栈数组的深度有50行+，在每个堆栈都需要计算存储的前提下，我们至少得需要5000+次的计算任务。这里其实也是有不小的消耗的。那能不能减少这里的计算和存储成本呢？其实是可以的。APM对于一个堆栈数组的处理是这样的，从找到第一个非系统栈开始，保留业务栈的上层系统栈，从当前栈开始，往下追五层，如果连续超过5层还有业务栈，则不再处理新的业务栈，且当再次碰到系统栈或者遇到handleCallback等方法时，结束处理当前堆栈数组。

将堆栈归类后，现在就要找到大头卡顿的栈，怎样算大头卡顿的栈呢？这个其实也没有一个太好的标准。目前卡顿阈值是200ms，30ms取栈一次，大于3次则认为是卡顿的源头了。在寻找大头卡点时，又碰到了另一个问题，就是怎么去除重复的栈。举个例子：如果连续出现多个同样的堆栈数组且堆栈数组内有多个业务栈，就会发现会有多个key指向同一个堆栈，如下图

这种情况多出现于该函数发生长卡顿的，对于这种情况，我们采用的是有序的map来进行存储，栈存储时是由上往下遍历存储，所以读取时我们从下往上遍历。如上图的情况，我们会先找到了行号为410的栈，发现他的儿子栈为70，于是往上追，再发现他的儿子栈为613，以此类推，最终找到了618的栈顶类，这个时候再来做处理，就可以避开另外三个的栈处理。

最后找到最大头的卡点进行上报

最终我们借助真实的App测试了性能消耗

这里特别感谢手Q和视频团队提供的测试环境。

通过WeTest和PerfDog的性能测试工具，分别对带有新卡顿和旧卡顿的包进行了多场景下的性能测试，在获取更多堆栈，更多逻辑处理的基础上，大部分数据与旧卡顿相差无几。而且普通的系统方法获取堆栈，绝对没有任何兼容性问题，安全可靠，而且还有那个我们梦寐以求的系统调用在其中。

最后

小小的细节，大大的改变。如对方案有异议或有更好的建议，欢迎批评指正（QAPM是个很开放的团队哦~）

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