一、卡頓檢測的原理

卡頓的本質是主線程（UI 線程）未能及時完成某幀的渲染任務（超過 16.6ms，以 60Hz 屏幕為例），導致丟幀（Frame Drop）。檢測卡頓的核心思路是監控主線程任務的執行時間。

常見檢測方法：

1. 主線程監控（Looper Printer）

   • 原理：利用 Looper 的 Printer 機制，在每條消息處理前后打印日志，統計消息執行時間。
   • 代碼示例：

     Looper.getMainLooper().setMessageLogging(printer -> {if (printer.startsWith(">>>>> Dispatching")) {startTime = System.currentTimeMillis();} else if (printer.startsWith("<<<<< Finished")) {long cost = System.currentTimeMillis() - startTime;if (cost > 16) reportBlock(cost);}
     });
     

2. Choreographer FrameCallback

   • 原理：通過向 Choreographer 注冊 FrameCallback，在每一幀開始繪制時觸發回調，計算幀耗時。
   • 代碼示例：

     Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new FrameCallback() {@Overridepublic void doFrame(long frameTimeNanos) {long current = System.currentTimeMillis();if (lastFrameTime > 0) {long cost = current - lastFrameTime;if (cost > 16) reportJank(cost);}lastFrameTime = current;Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this); // 持續監控}
     });
     

3. Systrace/Perfetto

   • 原理：系統級工具，通過插樁代碼和內核事件，分析每一幀的耗時及卡頓原因。

4. BlockCanary 等開源庫

   • 原理：基于主線程監控，結合堆棧采樣，定位耗時方法。

---

二、Choreographer 的工作原理

Choreographer 是 Android 渲染系統的核心協調者，負責接收 VSync 信號并調度 UI 渲染流程。

1. 核心職責

• 接收來自 SurfaceFlinger 的 VSync 信號（垂直同步信號，通常 60Hz）。
• 按優先級調度以下任務：
  • INPUT（輸入事件）
  • ANIMATION（屬性動畫）
  • TRAVERSAL（View 的 measure/layout/draw）
  • COMMIT（提交渲染結果）

2. 關鍵流程

1. VSync 信號到達

   • 由硬件或軟件模擬生成，通知應用開始新一幀的渲染。

2. 任務調度（Choreographer）

   • Choreographer 根據 VSync 信號，依次觸發注冊的 FrameCallback。
   • 調用 doFrame() 方法，依次處理輸入、動畫、視圖遍歷等任務。

3. UI 渲染階段

   • Measure/Layout/Draw：View 系統遍歷視圖樹，生成繪制命令。
   • Sync & Upload：將 UI 數據同步到 RenderThread。
   • Draw：RenderThread 通過 OpenGL/Vulkan 將數據提交給 GPU。

4. 提交到 SurfaceFlinger

   • 最終由 SurfaceFlinger 合成所有 Layer，輸出到屏幕。

3. 代碼流程

// Choreographer 核心邏輯
void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) {// 1. 計算掉幀情況if (jitterNanos >= mFrameIntervalNanos) {Log.w(TAG, "Frame time jitter: " + jitterNanos);}// 2. 按順序處理任務mFrameInfo.markInputHandlingStart();doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);mFrameInfo.markAnimationsStart();doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);mFrameInfo.markPerformTraversalsStart();doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameTimeNanos);
}

---

三、卡頓與 Choreographer 的關系

1. 卡頓的根本原因

   • 主線程在 doFrame() 中執行的任務（如 View 繪制、動畫計算）耗時過長，導致未能在下一個 VSync 信號到來前完成渲染。

2. Choreographer 的監控能力

   • 通過 postFrameCallback 可以精確測量兩幀之間的時間差，判斷是否發生丟幀。
   • 系統內部會統計 jankyFrames（掉幀數），并通過 onJankyFrames 回調通知應用。

---

四、優化卡頓的建議

1. 減少主線程任務
   • 耗時操作（IO、網絡、計算）移至子線程。
2. 優化 View 層級
   • 避免過度繪制，減少 measure/layout/draw 耗時。
3. 合理使用動畫
   • 優先使用硬件加速的屬性動畫（如 ViewPropertyAnimator）。
4. 監控工具結合
   • 使用 Systrace 分析渲染流水線，定位阻塞點。

---

總結

• 卡頓檢測依賴對主線程任務耗時的監控，可通過多種工具實現。
• Choreographer 是 Android 渲染系統的中樞，通過 VSync 信號驅動 UI 渲染流程，其調度機制直接影響幀率穩定性。
• 深入理解這兩者的原理，是優化應用流暢性的關鍵基礎。