十五、故障排除
在前一章，我们讨论了测试你的应用的方法。如果测试失败，日志通常会告诉你到底发生了什么，如果这还不够，你可以扩展应用的日志来查看哪里出错了。
但是，即使有最好的测试概念，你的应用仍然有可能不像预期的那样运行。首先，从功能角度来看，它有时可能做不了正确的事情。其次，从非功能的角度来看，它可能表现不佳，这意味着随着时间的推移，它会耗尽内存资源，或者在速度方面表现不佳。
在这一章中，我们将讨论修复你的应用可能暴露的问题的技术。我们将讨论日志记录、调试和监控，以及 Android Studio 和 SDK 中的工具在这些主题方面对我们的帮助。
记录
登录 Android 很容易；您只需导入android.util.Log，并在代码中编写类似Log.e("LOG", "Message")的语句来发布日志消息。Android Studio 随后会帮助您收集、过滤和分析日志记录。
虽然使用这种日志功能进行开发非常方便，但是在发布应用时，就会出现问题。您不希望影响应用的性能，文档建议删除所有日志记录，这基本上等于否定了您在日志记录中所做的所有工作。如果您的用户后来报告了问题，您可以添加日志记录语句进行故障排除，在修复完成后再删除它们，以此类推。
为了纠正这个过程，我建议从一开始就在日志记录周围添加一个简单的包装器。
class Log {
companion object {
fun v(tag: String, msg: String) {
randroid.util.Log.v(tag, msg)
}
fun v(tag: String, msg: String, tr: Throwable) {
android.util.Log.v(tag, msg, tr)
}
fun d(tag: String, msg: String) {
android.util.Log.d(tag, msg)
}
fun d(tag: String, msg: String, tr: Throwable) {
android.util.Log.d(tag, msg, tr)
}
fun i(tag: String, msg: String) {
android.util.Log.i(tag, msg)
}
fun i(tag: String, msg: String, tr: Throwable) {
android.util.Log.i(tag, msg, tr)
}
fun w(tag: String, msg: String) {
android.util.Log.w(tag, msg)
}
fun w(tag: String, msg: String, tr: Throwable) {
android.util.Log.w(tag, msg, tr)
}
fun w(tag: String, tr: Throwable) {
android.util.Log.w(tag, tr)
}
fun e(tag: String, msg: String) {
android.util.Log.e(tag, msg)
}
fun e(tag: String, msg: String, tr: Throwable) {
android.util.Log.e(tag, msg, tr)
}
}
}
然后，您可以使用与 Android 标准相同的简单日志记录符号，但是以后您可以自由地更改日志记录实现，而不需要修改其余的代码。例如，您可以添加一个简单的开关，如下所示:
class Log {
companion object {
val ENABLED = true
fun v(tag: String, msg: String) {
if(!ENABLED) return
// <- add this to all the other statements
android.util.Log.v(tag, msg)
}
...
}
}
或者，您可以只为虚拟设备启用日志记录。不幸的是，没有简单可靠的方法来确定你的应用是否运行在虚拟设备上。博客中介绍的所有解决方案都有其优点和缺点，并且可能会因新的 Android 版本而发生变化。相反，您可以做的是将构建变量传输到您的应用。为此，在您的应用的build.gradle文件中添加以下内容:
buildTypes {
release {
...
buildConfigField "boolean", "LOG", "false"
}
debug {
...
buildConfigField "boolean", "LOG", "true"
}
}
然后，在日志实现中，您只需替换以下内容:
val ENABLED = BuildConfig.LOG
它为调试 apk 打开日志记录，否则关闭日志记录。
使用完全不同的日志实现也是可能的。例如，要将日志切换到 Log4j，请在应用的build.gradle文件的dependencies部分添加以下内容(删除implementation后的换行符):
implementation
'de.mindpipe.android:android-logging-log4j:1.0.3'
implementation
'log4j:log4j:1.2.17'
要实际配置日志记录，请在您的自定义Log类中添加以下内容:
companion object {
...
private val mLogConfigrator = LogConfigurator().apply {
fileName = Environment.
getExternalStorageDirectory().toString() +
"/" + "log4j.log"
maxFileSize = (1024 * 1024).toLong()
filePattern = "%d - [%c] - %p : %m%n"
maxBackupSize = 10
isUseLogCatAppender = true
configure()
}
private var ENABLED = true // or, see above
// private var ENABLED = BuildConfig.LOG
fun v(tag: String, msg: String) {
if(!ENABLED) return
Logger.getLogger(tag).trace(msg)
// <- add similar lines to all the other
// statements
}
...
}
这个例子将日志写到由Environment.getExternalStorageDirectory()返回的目录中，这个目录在设备上通常映射到/sdcard。你也可以在其他地方这样做。如果您使用这里显示的外部存储器，不要忘记检查并可能获得适当的写权限！更准确地说，您需要在您的AndroidManifest.xml文件中包含以下内容:
<uses-permission android:name=
"android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE"/>
一旦你的应用开始记录到设备内部的文件，你就可以通过使用文件浏览器从 Android Studio 内部轻松访问日志文件。通过查看➤工具 Windows ➤设备文件资源管理器启动它。然后双击打开日志文件，如图 15-1 所示。
图 15-1
访问设备上的日志文件
提高性能的最后一个方法是使用 lambdas 进行日志记录活动。为此，在您的自定义记录器中使用如下记录方法:
fun v(tag: String, msg: ()->String) {
if(!ENABLED) return
Logger.getLogger(tag).trace(msg.invoke())
}
... similar for the other statements
然后，在代码中发出如下日志消息:
Log.v("LOG",
{-> "Number of items added = " + calculate()})
这种方法的优点是，如果未启用日志记录，则不会计算日志记录消息，从而为应用的生产版本增加了一些性能提升。
排除故障
从 Android Studio 内部调试就不多说了；它只是像预期的那样工作。
您在代码中设置断点，一旦程序流到达断点，您就可以单步执行程序的其余部分，并观察程序做什么以及变量如何更改它们的值。
性能监控
Android Studio 有一个非常强大的性能监视器，可以让您分析到方法级别的性能问题。要使用它，您必须首先找到一种方法，在循环中运行易受性能问题影响的那部分代码。您可以尝试使用测试来实现这一点，但是在代码中临时添加人工循环也是可行的。
然后，随着循环的运行，在 Android Studio 中打开视图➤工具 Windows ➤ Android Profiler。分析器首先抱怨高级分析没有启用，如图 15-2 所示。
图 15-2
高级分析警报
通过单击蓝色的运行配置链接来启用它。确保选中该框，如图 15-3 所示，然后点击确定。
图 15-3
高级分析设置
轮廓监视器随即出现，如图 15-4 所示。除了 CPU 分析，它还包含内存使用分析和网络监视器。
图 15-4
剖面仪通道
在那里，单击 CPU 通道将视图缩小到您在图 15-5 中看到的性能监视器图。
图 15-5
CPU 分析部分
滚动下方窗格中的线程，然后可以尝试查找可疑的线程。对于我在这里运行的示例，您可以看到 Thread-4 做了相当多的工作。将其重命名为 PiCalcThread(app 计算 pi)然后点击会显示一条信息，提示还没有捕获到数据，如图 15-6 所示。
图 15-6
CPU 分析线程
在窗格的顶部，可以看到捕捉控件，如图 15-7 所示。
图 15-7
CPU 分析捕获控件
对于我们即将开始的捕获，您可以从以下选项中进行选择:
-
Sampled (Java) :选择此项以定期捕获应用的调用堆栈。这是侵入性最小的捕捉方式，你通常会选择这个。
-
Instrumented (Java): 选择此项为应用中的每个方法调用的收集数据。这本身将引入高性能影响，并将收集大量数据。如果样本变量不能提供足够的信息，请选择此项。
-
Sampled (Native) :这个只能在 Android 8 (API 等级 26)开始的设备上使用。它将对本地调用进行采样。这深入到了 Android 的内部，你通常只会用这个进行深度分析。
一旦你选择了你的捕捉模式，点击红色的球开始捕捉。让捕获运行一段时间，然后结束它并开始分析收集的数据。Android Studio 为每个线程提供了不同的收集数据视图，并且各有千秋。一张火焰图见图 15-8 ，一张俯视图见图 15-9 。
图 15-9
自上而下的图表
图 15-8
火焰图
对于这个例子，浏览图表可以看到，在BigDecimal.divide()中消耗了相当多的 CPU 能力。为了提高这个例子的性能，您可以尽量避免过于频繁地调用这个方法，或者您可以尝试找到一个替代方法。
作为分析的额外辅助，您可以打开过滤器。点击控制器面板右侧的过滤符号，如图 15-10 所示。Android Studio 随后会高亮显示图表中匹配的条目，如图 15-11 所示。
图 15-11
分析过滤器已打开
图 15-10
分析过滤器
有关性能监控的更多信息和细节，请参见 Android Studio 的文档。
内存使用监控
除了分析应用的性能，如前一章所示，Android Studio 的分析器还可以帮助您找到内存泄漏或与内存管理不善相关的问题。同样，将有问题的代码部分放入一个循环中并启动它。通过查看➤工具 Windows ➤ Android Profiler 打开 profiler。选择内存通道，分析器会立即显示内存使用图，如图 15-12 所示。
图 15-12
内存监视器
运行一段时间后，您可以看到内存使用率上升。这是因为在示例应用中，我添加了一个人为的内存泄漏。参见图 15-13 。
图 15-13
更长时间的内存分析
要开始分析，请使用鼠标选择适当的区域。然后视图立即切换到使用统计视图，如图 15-14 所示。
图 15-14
内存分析，已选择
要找到漏洞，请从“按类排列”模式切换到“按调用堆栈排列”通过单击、双击和/或按 Enter 键进入树。最终结果可能如图 15-15 所示。
图 15-15
内存分析，详细信息
几乎有 40，000 个分配的橙色线属于run() (com.example.perfmonitor.A$go$1，这正是我放置内存泄漏的点。
class A {
fun go(l:MutableList<String>) {
Thread {
while (true) {
l.add("" + System.currentTimeMillis())
Thread.sleep(1)
}
}.start()
}
}
如果这还不足以解决内存问题，您可以获取一个堆转储。为此，单击 profiler 窗口标题中的堆转储符号，如图 15-16 所示。
图 15-16
进行堆转储
然后，您可以使用前面介绍的相同技术，或者将堆导出为 HPROF 文件，并使用其他工具来分析转储。要执行这样的导出，单击堆转储视图左上角的导出图标，如图 15-17 所示。
图 15-17
保存堆转储
注意
这样的堆转储允许您确定对象引用关系——这超出了 Android Studio 的内存分析。这使您能够最大限度地了解内存结构，但是需要一些时间来熟悉堆转储分析工具并找到正确的答案。
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