深入剖析Android卡屏：一段奇葩经历

2023-11-23 20:33:30

在软件开发的浩瀚海洋中，卡屏是程序员们挥之不去的阴影。而近期，一次Android卡屏的遭遇，让我陷入了漫长的排查与探索之旅。

问题的发现

在Android Studio中新建了一个简单的项目，在MainActivity中添加了一个Button和一个ProgressBar。代码如下：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Button button;
    private ProgressBar progressBar;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        button = findViewById(R.id.button);
        progressBar = findViewById(R.id.progressBar);

        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                progressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
                // 假设此处执行一些耗时操作
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                progressBar.setVisibility(View.GONE);
            }
        });
    }
}

当点击按钮时，ProgressBar会显示并执行一段耗时操作（模拟）。但在运行该项目时，我们却遇到了奇怪的卡屏现象：

症状一： 点击按钮后，界面卡死5秒，然后ProgressBar才消失。
症状二： Logcat中并没有任何异常信息。

问题排查

起初，我怀疑是模拟的耗时操作导致的，但通过修改休眠时间证实，这不是问题根源。接着，我逐步排查代码，尝试重写耗时操作，修改按钮点击事件，但均无果。

日志调试

绝望之际，我转而使用日志调试。通过在耗时操作的起始和结束处打印日志，发现操作的执行时间仅为100ms左右，与卡屏时间相差甚远。

问题定位

此时，我意识到卡屏问题可能出在Android系统底层。我查看了Android源码，发现有一个名为Choreographer的类，它负责协调Android应用中的UI渲染。

进一步调查发现，Choreographer有一个vsync机制，该机制会将UI渲染同步到屏幕刷新率。在Android设备上，屏幕刷新率通常为60Hz，这意味着Choreographer会每隔16.6ms触发一次UI渲染。

原因分析

我意识到，在耗时操作期间，Android系统可能会因为vsync机制而将UI渲染线程阻塞。当耗时操作时间较短（例如100ms）时，UI渲染线程会在5次vsync之后才被唤醒。因此，当耗时操作结束后，ProgressBar的消失操作需要等到下一次vsync才被执行，导致了5秒的卡屏。

解决方案

针对该问题，提出了两种解决方案：

使用非阻塞异步操作： 将耗时操作移到非阻塞的异步线程中执行，避免阻塞UI渲染线程。
在耗时操作完成后主动触发Choreographer： 使用Choreographer.getInstance().postFrameCallback()方法，在耗时操作完成后主动触发一次UI渲染，从而避免卡顿。

我采用了第二种解决方案，并在代码中加入以下代码：

progressBar.setVisibility(View.GONE);
Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new FrameCallback() {
    @Override
    public void doFrame(long frameTimeNanos) {

    }
});

优化建议

此外，还有一些针对Android卡屏的优化建议：