使用 CPU Profiler 检查 CPU Activity 和函数跟踪

0x0001 使用 Call Chart 标签检查跟踪

Call Chart 标签提供 函数跟踪 的图形表示形式。

• 水平方向 表示 函数执行的时间段 和 时间长短;
• 沿垂直轴 显示被该函数调用的函数;

图形不同颜色表示不同函数级别：

• 橙色 – 对系统 API 的调用
• 绿色 – 对应自有函数的调用
• 蓝色 – 对第三方 API(包括 Java 的 API) 的调用

直接拿官方文档图片来展示 Call Chart 具体含义。

根据图片我们可以得知各方法的调用关系：

fun A(){
    B();
    D();
}

fun B(){
    C();
}

fun D(){
    C();
    B();
}

从图片上我们可以得知方法 D 执行时间以及其调用函数的执行时间：

D(self time) + D(children time) = D(total time)

其中 D(chidren time) = C(total time) + B(total time)
B(total time) = B(self time) + B(children time)
B(children time) = C(toal time)

使用 Call Chart 查看方法的调用关系。

0x0002 使用 Flame Chart 标签检查跟踪

使用 Call Chart 图并 不能很容易的发现那些长时间运行的代码，所以需要 Flame Chart。

收集 共享相同调用方顺序的完全相同 的函数，并在火焰图中用一个较长的横条表示它们（而不是将它们显示为多个较短的横条，如Call Chart 表中所示）。

水平轴不再像 Call Chart 中一样代表时间线，它表示 每个函数相对的执行时间，这样更方便查看 哪些函数消耗最多时间。

下面展示从 Call Chart 如何转换为 Flame Chart。

其中 D 多次调用了 B(B1、B2、B3)，那么B1、B2、B3 共享相同的调用顺序(A->D-B)。B 多次调用了 C(C1、C3)，那么 C1、C3 共享相同的调用顺序(A->D->B->C)。

那么汇总相同共享调用堆栈的函数，如下:

汇总的函数调用用于创建 Flame Chart 图形，如下：

在 Flame Chart 火焰图中 CPU 时间的被调用方首先显示。

因此 Flame Chart 被称为 聚合栈调用，与 Call Chart 的转换关系：

Call chart 会保留时间线信息，会记录函数调用发生的确切时间，但是 Flame Chart 会显示聚合持续的时间信息，方便探索代码中长时间运行的函数。

使用 Flame Chart 查看函数的执行时间长短。

0x0003 使用 Top Down 检查跟踪

Flame Chart 有助于通览全局，但是有时候想要找到 准确的函数调用时间信息，这时候需要 Top Down。Top Down 根据语义显示为自上而下，映射到函数调用关系为自上而下产生调用关系(上面的函数调用下面的函数)。

Top down 显示 一个函数的调用列表，在该列表中展开函数节点将展示该函数调用的其他函数，即 最上面的位置为一系列函数 调用的起点。

Top Down 为 Flame Chart 图表的另一种表示方法，所以该图标的绘制原则也是汇总相同共享调用堆栈的函数。

上面 Flame Chart 图表对应的 Top Down 图表如下：

Top Bottom 标签提示信息可以向我们展示 每个函数调用上所花费的 CPU 时间（时间也可以用线程总时间占所选时间范围的持续时间的百分比表示）：

• Self：函数调用在执行自己的代码（而非被调用方的代码）上所花的时间(对应 Call Chart 中函数 D 中相应的时间)
• Children：函数调用在执行自己的被调用方（而非自己的代码）上所花的时间(同左)
• Total：函数的 Self 和 Children 时间的总和(同左)。

举例查看具体含义

很明显调用函数的最底端的函数 Self = Total，Chidren = 0。

0x0004 Bottom Up 检查跟踪

Top Down 可以找到准确的时间信息，但是有时候需要花费很长时间寻找，才能寻找到某个特定的方法，这时候可以使用 Bottom Up。

Bottom Up 标签显示一个函数调用列表，在该列表中展开函数节点将显示函数的调用方。

上面图形向我们展示了 Flame Chart 图形中函数 C 的 Bottom Up 函数调用关系图，即展示了函数 C 的所有的调用者以及延续。

举例查看具体的 Flame Chart 向 Bottom Up 的转换：

Bottom Up 标签用于按照消耗最多（最少）CPU 时间排序函数，通过各个节点可以查看函数的哪个调用方所花费的时间

节点属性	Self	Children	Total
最顶层节点	函数在执行自己的代码（非该函数所调用的函数的代码）上所花的时间，同时也是所有调用该函数(可被记录的)的函数的时间和	调用该函数	Self 和 Children 的总和
子节点	被调用函数的 self time 总和(函数 B 的 self time 为函数 C 每个执行的 self time 总和 )	被调用的函数的总 Children time(函数 B 的 Children time 为函数 C 每个执行的 Children time 总和 )

什么时候使用 Bottom Up

当想要知道某个方法是如何被调用的，找到它的调用点，寻找感兴趣的节点

0x0005 如何选择使用哪个图表

四张图表的对比：

Call Chart	Flame Chart	Top Down	Bottom Up
提供清晰的函数调用路径	查看函数的执行时间长短, 很容易的发现那些长时间运行的代码	找到准确的函数调用时间信息	快速寻找到某个特定的方法

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知识链接：

Google 官方文档

Android性能优化之CPU Profiler

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