編輯：關於Android編程
作為Android開發，日常的開發工作中或多或少要接觸到性能問題，比如我的Android程序運行緩慢卡頓，並且常常出現ANR對話框等等問題。既然有性能問題，就需要進行性能優化。正所謂工欲善其事，必先利其器。一個好的工具，可以幫助我們發現並定位問題，進而有的放矢進行解決。本文主要介紹StrictMode 在Android 應用開發中的應用和一些問題。
什麼是StrictMode
StrictMode意思為嚴格模式，是用來檢測程序中違例情況的開發者工具。最常用的場景就是檢測主線程中本地磁盤和網絡讀寫等耗時的操作。
嚴在哪裡
既然叫做嚴格模式，那麼又嚴格在哪些地方呢？
在Android中，主線程，也就是UI線程，除了負責處理UI相關的操作外，還可以執行文件讀取或者數據庫讀寫操作（從Android 4.0 開始，網絡操作禁止在主線程中執行，否則會拋出NetworkOnMainThreadException）。使用嚴格模式，系統檢測出主線程違例的情況會做出相應的反應，如日志打印，彈出對話框亦或者崩潰等。換言之，嚴格模式會將應用的違例細節暴露給開發者方便優化與改善。
具體能檢測什麼
嚴格模式主要檢測兩大問題，一個是線程策略，即TreadPolicy，另一個是VM策略，即VmPolicy。
ThreadPolicy
線程策略檢測的內容有
自定義的耗時調用 使用detectCustomSlowCalls()開啟
磁盤讀取操作 使用detectDiskReads()開啟
磁盤寫入操作 使用detectDiskWrites()開啟
VmPolicy
虛擬機策略檢測的內容有
Activity洩露 使用detectActivityLeaks()開啟
未關閉的Closable對象洩露 使用detectLeakedClosableObjects()開啟
洩露的Sqlite對象 使用detectLeakedSqlLiteObjects()開啟
工作原理
其實StrictMode實現原理也比較簡單，以IO操作為例，主要是通過在open，read，write，close時進行監控。libcore.io.BlockGuardOs文件就是監控的地方。以open為例，如下進行監控。
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@Override
public FileDescriptor open(String path,int flags,int mode)throws ErrnoException {
BlockGuard.getThreadPolicy().onReadFromDisk();
if ((mode & O_ACCMODE) != O_RDONLY) {
BlockGuard.getThreadPolicy().onWriteToDisk();
}
return os.open(path, flags, mode);
}
其中onReadFromDisk()方法的實現，代碼位於StrictMode.java中。
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public void onReadFromDisk() {
if ((mPolicyMask & DETECT_DISK_READ) ==0) {
return;
}
if (tooManyViolationsThisLoop()) {
return;
}
BlockGuard.BlockGuardPolicyException e =new StrictModeDiskReadViolation(mPolicyMask);
e.fillInStackTrace();
startHandlingViolationException(e);
}
如何使用
關於StrictMode如何使用，最重要的就是如何啟用嚴格模式。
放在哪裡
嚴格模式的開啟可以放在Application或者Activity以及其他組件的onCreate方法。為了更好地分析應用中的問題，建議放在Application的onCreate方法中。
簡單啟用
以下的代碼啟用全部的ThreadPolicy和VmPolicy違例檢測
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if (IS_DEBUG && Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.GINGERBREAD) {
StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder().detectAll().penaltyLog().build());
StrictMode.setVmPolicy(new VmPolicy.Builder().detectAll().penaltyLog().build());
}
嚴格模式需要在debug模式開啟，不要在release版本中啟用。
同時，嚴格模式自API 9 開始引入，某些API方法也從 API 11 引入。使用時應該注意 API 級別。
如有需要，也可以開啟部分的嚴格模式。
查看結果
嚴格模式有很多種報告違例的形式，但是想要分析具體違例情況，還是需要查看日志，終端下過濾StrictMode就能得到違例的具體stacktrace信息。
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adb logcat | grep StrictMode
解決違例
如果是主線程中出現文件讀寫違例，建議使用工作線程（必要時結合Handler）完成。
如果是對SharedPreferences寫入操作，在API 9 以上 建議優先調用apply而非commit。
如果是存在未關閉的Closable對象，根據對應的stacktrace進行關閉。
如果是SQLite對象洩露，根據對應的stacktrace進行釋放。
舉個例子
以主線程中的文件寫入為例，引起違例警告的代碼
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public void writeToExternalStorage() {
File externalStorage = Environment.getExternalStorageDirectory();
File destFile =new File(externalStorage,"dest.txt");
try {
OutputStream output =new FileOutputStream(destFile,true);
output.write("droidyue.com".getBytes());
output.flush();
output.close();
}catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
引起的警告為
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D/StrictMode(9730): StrictMode policy violation; ~duration=20 ms: android.os.StrictMode$StrictModeDiskReadViolation: policy=31 violation=2
D/StrictMode(9730): at android.os.StrictMode$AndroidBlockGuardPolicy.onReadFromDisk(StrictMode.java:1176)
D/StrictMode(9730): at libcore.io.BlockGuardOs.open(BlockGuardOs.java:106)
D/StrictMode(9730): at libcore.io.IoBridge.open(IoBridge.java:390)
D/StrictMode(9730): at java.io.FileOutputStream.(FileOutputStream.java:88)
D/StrictMode(9730): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.writeToExternalStorage(MainActivity.java:56)
D/StrictMode(9730): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:30)
D/StrictMode(9730): at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:4543)
因為上述屬於主線程中的IO違例，解決方法就是講寫入操作放入工作線程。
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public void writeToExternalStorage() {
new Thread() {
@Override
public void run() {
super.run();
File externalStorage = Environment.getExternalStorageDirectory();
File destFile =new File(externalStorage,"dest.txt");
try {
OutputStream output =new FileOutputStream(destFile,true);
output.write("droidyue.com".getBytes());
output.flush();
output.close();
}catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
}
然而這並非完善，因為OutputStream.write方法可能拋出IOException，導致存在OutputStream對象未關閉的情況，仍然需要改進避免出現Closable對象未關閉的違例。改進如下
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public void writeToExternalStorage() {
new Thread() {
@Override
public void run() {
super.run();
File externalStorage = Environment.getExternalStorageDirectory();
File destFile =new File(externalStorage,"dest.txt");
OutputStream output =null;
try {
output =new FileOutputStream(destFile,true);
output.write("droidyue.com".getBytes());
output.flush();
output.close();
}catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if (null != output) {
try {
output.close();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}.start();
}
檢測內存洩露
通常情況下，檢測內存洩露，我們需要使用MAT對heap dump 文件進行分析，這種操作不困難，但也不容易。使用嚴格模式，只需要過濾日志就能發現內存洩露。
這裡以Activity為例說明，首先我們需要開啟對檢測Activity洩露的違例檢測。使用上面的detectAll或者detectActivityLeaks()均可。其次寫一段能夠產生Activity洩露的代碼。
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public class LeakyActivityextends Activity{
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
MyApplication.sLeakyActivities.add(this);
}
}
MyApplication中關於sLeakyActivities的部分實現
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public class MyApplicationextends Application {
public static final boolean IS_DEBUG =true;
public static ArrayList sLeakyActivities =new ArrayList();
}
當我們反復進入LeakyActivity再退出，過濾StrictMode就會得到這樣的日志
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E/StrictMode(2622):class com.example.strictmodedemo.LeakyActivity; instances=2; limit=1
E/StrictMode(2622): android.os.StrictMode$InstanceCountViolation:class com.example.strictmodedemo.LeakyActivity; instances=2; limit=1
E/StrictMode(2622): at android.os.StrictMode.setClassInstanceLimit(StrictMode.java:1)
分析日志，LeakyActivity本應該是只存在一份實例，但現在出現了2個，說明LeakyActivity發生了內存洩露。
嚴格模式除了可以檢測Activity的內存洩露之外，還能自定義檢測類的實例洩露。從API 11 開始，系統提供的這個方法可以實現我們的需求。
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public StrictMode.VmPolicy.Builder setClassInstanceLimit (Class klass,int instanceLimit)
舉個栗子，比如一個浏覽器中只允許存在一個SearchBox實例，我們就可以這樣設置已檢測SearchBox實例的洩露
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StrictMode.setVmPolicy(new VmPolicy.Builder().setClassInstanceLimit(SearchBox.class,1).penaltyLog().build());
noteSlowCall
StrictMode從 API 11開始允許開發者自定義一些耗時調用違例，這種自定義適用於自定義的任務執行類中，比如我們有一個進行任務處理的類，為TaskExecutor。
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public class TaskExecutor {
public void execute(Runnable task) {
task.run();
}
}
先需要跟蹤每個任務的耗時情況，如果大於500毫秒需要提示給開發者，noteSlowCall就可以實現這個功能，如下修改代碼
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public class TaskExecutor {
private static long SLOW_CALL_THRESHOLD =500;
public void executeTask(Runnable task) {
long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
task.run();
long cost = SystemClock.uptimeMillis() - startTime;
if (cost > SLOW_CALL_THRESHOLD) {
StrictMode.noteSlowCall("slowCall cost=" + cost);
}
}
}
執行一個耗時2000毫秒的任務
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TaskExecutor executor =new TaskExecutor();
executor.executeTask(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(2000);
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
得到的違例日志，注意其中~duration=20 ms並非耗時任務的執行時間，而我們的自定義信息msg=slowCall cost=2000才包含了真正的耗時。
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D/StrictMode(23890): StrictMode policy violation; ~duration=20 ms: android.os.StrictMode$StrictModeCustomViolation: policy=31 violation=8 msg=slowCall cost=2000
D/StrictMode(23890): at android.os.StrictMode$AndroidBlockGuardPolicy.onCustomSlowCall(StrictMode.java:1163)
D/StrictMode(23890): at android.os.StrictMode.noteSlowCall(StrictMode.java:1974)
D/StrictMode(23890): at com.example.strictmodedemo.TaskExecutor.executeTask(TaskExecutor.java:17)
D/StrictMode(23890): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:36)
D/StrictMode(23890): at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:4543)
D/StrictMode(23890): at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1071)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2158)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:2237)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.access$600(ActivityThread.java:139)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1262)
D/StrictMode(23890): at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:99)
D/StrictMode(23890): at android.os.Looper.loop(Looper.java:156)
D/StrictMode(23890): at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:5005)
D/StrictMode(23890): at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
D/StrictMode(23890): at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:511)
D/StrictMode(23890): at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:784)
D/StrictMode(23890): at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:551)
D/StrictMode(23890): at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)
其他技巧
除了通過日志查看之外，我們也可以在開發者選項中開啟嚴格模式，開啟之後，如果主線程中有執行時間長的操作，屏幕則會閃爍，這是一個更加直接的方法。
問題來了
日志的時間靠譜麼
在下面的過濾日志中，我們看到下面的一個IO操作要消耗31毫秒，這是真的麼
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D/StrictMode(2921): StrictMode policy violation; ~duration=31 ms: android.os.StrictMode$StrictModeDiskReadViolation: policy=31 violation=2
D/StrictMode(2921): at android.os.StrictMode$AndroidBlockGuardPolicy.onReadFromDisk(StrictMode.java:1176)
D/StrictMode(2921): at libcore.io.BlockGuardOs.read(BlockGuardOs.java:148)
D/StrictMode(2921): at libcore.io.IoBridge.read(IoBridge.java:422)
D/StrictMode(2921): at java.io.FileInputStream.read(FileInputStream.java:179)
D/StrictMode(2921): at java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:244)
D/StrictMode(2921): at java.io.BufferedReader.fillBuf(BufferedReader.java:130)
D/StrictMode(2921): at java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:354)
D/StrictMode(2921): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.testReadContentOfFile(MainActivity.java:65)
D/StrictMode(2921): at com.example.strictmodedemo.MainActivity.onCreate(MainActivity.java:28)
D/StrictMode(2921): at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:4543)
從上面的stacktrace可以看出testReadContentOfFile方法中包含了文件讀取IO操作，至於是否為31毫秒，我們可以利用秒表的原理計算一下，即在方法調用的地方如下記錄
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long startTime = System.currentTimeMillis();
testReadContentOfFile();
long cost = System.currentTimeMillis() - startTime;
Log.d(LOGTAG,"cost = " + cost);
得到的日志中上述操作耗時9毫秒，非31毫秒。
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D/MainActivity(20996): cost =9
注：通常情況下StrictMode給出的耗時相對實際情況偏高，並不是真正的耗時數據。
注意
在線上環境即Release版本不建議開啟嚴格模式。
嚴格模式無法監控JNI中的磁盤IO和網絡請求。
應用中並非需要解決全部的違例情況，比如有些IO操作必須在主線程中進行。
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