Creare e misurare manualmente i profili di riferimento

Ti consigliamo vivamente di automatizzare la generazione di regole di profilo utilizzando la libreria Macrobenchmark di Jetpack per ridurre il lavoro manuale e aumentare la scalabilità generale. Tuttavia, è possibile creare e misurare manualmente le regole del profilo nella tua app.

Definire manualmente le regole del profilo

Puoi definire manualmente le regole del profilo in un'app o in un modulo della libreria creando un file denominato baseline-prof.txt nella directory src/main. Si tratta della stessa cartella che contiene il file AndroidManifest.xml.

Il file specifica una regola per riga. Ogni regola rappresenta un pattern per metodi o classi di corrispondenza nell'app o nella libreria che deve essere ottimizzato.

La sintassi di queste regole è un superset del formato del profilo ART (HRF) leggibile da persone quando si utilizza adb shell profman --dump-classes-and-methods. La sintassi è simile alla sintassi per descrittori e firme, ma consente l'utilizzo dei caratteri jolly per semplificare il processo di scrittura delle regole.

L'esempio seguente mostra alcune regole del profilo di riferimento incluse nella raccolta Compose di Jetpack:

HSPLandroidx/compose/runtime/ComposerImpl;->updateValue(Ljava/lang/Object;)V
HSPLandroidx/compose/runtime/ComposerImpl;->updatedNodeCount(I)I
HLandroidx/compose/runtime/ComposerImpl;->validateNodeExpected()V
PLandroidx/compose/runtime/CompositionImpl;->applyChanges()V
HLandroidx/compose/runtime/ComposerKt;->findLocation(Ljava/util/List;I)I
Landroidx/compose/runtime/ComposerImpl;

Puoi provare a modificare le regole del profilo in questo progetto Compiler Explorer di esempio. Tieni presente che Compiler Explorer supporta solo il formato del profilo ART leggibile da persone (HRF), pertanto le stringhe jolly non sono supportate.

Sintassi delle regole

Queste regole possono assumere una delle due forme per scegliere come target metodi o classi:

[FLAGS][CLASS_DESCRIPTOR]->[METHOD_SIGNATURE]

Una regola di classe utilizza il seguente pattern:

[CLASS_DESCRIPTOR]

Per una descrizione dettagliata, consulta la tabella seguente:

Sintassi	Descrizione
FLAGS	Rappresenta uno o più caratteri H, S e P per indicare se questo metodo deve essere contrassegnato come Hot, Startup o Post Startup in relazione al tipo di avvio. Un metodo con il flag H indica che si tratta di un metodo "hot", ovvero viene chiamato molte volte durante il ciclo di vita dell'app. Un metodo con il flag S indica che si tratta di un metodo chiamato durante l'avvio. Un metodo con il flag P indica che si tratta di un metodo chiamato dopo l'avvio. Una classe presente in questo file indica che viene utilizzata durante l'avvio e deve essere preallocata nell'heap per evitare il costo del caricamento della classe. Il compilatore ART utilizza varie strategie di ottimizzazione, come la compilazione AOT di questi metodi ed esegue ottimizzazioni del layout nel file AOT generato.
CLASS_DESCRIPTOR	Descrittore della classe del metodo di destinazione. Ad esempio, androidx.compose.runtime.SlotTable ha un descrittore Landroidx/compose/runtime/SlotTable;. L viene anteposto in base al formato eseguibile Dalvik (DEX).
METHOD_SIGNATURE	Firma del metodo, inclusi il nome, i tipi di parametro e i tipi di ritorno del metodo. Ad esempio: // LayoutNode.kt fun isPlaced():Boolean { // ... } su LayoutNode ha la firma isPlaced()Z.

Questi pattern possono avere caratteri jolly per consentire a una singola regola di includere più metodi o classi. Per assistenza guidata durante la scrittura con la sintassi delle regole in Android Studio, consulta il plug-in Android Baseline Profiles.

Un esempio di regola con caratteri jolly potrebbe avere il seguente aspetto:

HSPLandroidx/compose/ui/layout/**->**(**)**

Tipi supportati nelle regole del profilo di riferimento

Le regole del profilo di riferimento supportano i seguenti tipi. Per maggiori dettagli su questi tipi, consulta il formato Dalvik Executable (DEX).

Carattere	Digitazione	Descrizione
B	byte	Byte firmato
C	carattere	Punto di codice del carattere Unicode codificato in UTF-16
D	doppio	Valore in virgola mobile a precisione doppia
F	in virgola mobile	Valore in virgola mobile a precisione singola
I	int	Numero intero
J	lunghi	Numero intero lungo
S	video breve	Short firmato
V	null	Non valida
Z	booleano	Vero o falso
L (nome della classe)	riferimento	Un'istanza di un nome di classe

Inoltre, le librerie possono definire regole pacchettizzate in artefatti AAR. Quando crei un APK per includere questi elementi, le regole vengono unite, in modo simile a come viene eseguita l'unione del manifest, e compilate in un profilo ART binario compatto specifico per l'APK.

ART sfrutta questo profilo quando l'APK viene utilizzato sui dispositivi per compilare AOT un insieme specifico di app al momento dell'installazione su Android 9 (livello API 28) o Android 7 (livello API 24) quando si utilizza ProfileInstaller.

Raccogliere manualmente i profili di riferimento

Puoi generare manualmente un profilo di riferimento senza configurare la libreria Macrobenchmark e creare automazioni dell'interfaccia utente dei tuoi percorsi utente critici. Anche se consigliamo di utilizzare Macrobenchmarks, potrebbe non essere sempre possibile. Ad esempio, se utilizzi un sistema di compilazione diverso da Gradle, non puoi utilizzare il plug-in Gradle del profilo di riferimento. In questi casi, puoi raccogliere manualmente le regole del profilo di riferimento. Questa operazione è molto più semplice se utilizzi un dispositivo o un emulatore con API 34 o versioni successive. Sebbene sia ancora possibile con livelli API inferiori, richiede accesso come utente root e devi utilizzare un emulatore che esegue un'immagine AOSP. Puoi raccogliere le regole direttamente seguendo questa procedura:

1. Installa una versione release della tua app su un dispositivo di test. Il tipo di compilazione dell'app deve essere ottimizzato per R8 e non essere di tipo di debug per un profilo accurato.
2. Assicurati che i profili non siano già stati compilati.

   API 34 e versioni successive

   adb shell cmd package compile -f -m verify $PACKAGE_NAME
   adb shell pm art clear-app-profiles $PACKAGE_NAME

   API 33 e versioni precedenti

   adb root
   adb shell cmd package compile --reset $PACKAGE_NAME

   Se l'APK ha una dipendenza dalla libreria del profilo di installazione Jetpack, la libreria esegue il bootstrap di un profilo al primo avvio dell'APK. Questo può interferire con la procedura di generazione del profilo, quindi disattivalo con il seguente comando:

   adb shell am broadcast -a androidx.profileinstaller.action.SKIP_FILE $PACKAGE_NAME/androidx.profileinstaller.ProfileInstallReceiver

3. Esegui l'app e naviga manualmente nei percorsi degli utenti critici per i quali vuoi raccogliere un profilo.
4. Chiedi ad ART di scaricare i profili. Se il tuo APK ha una dipendenza dalla libreria Profile Installer di Jetpack, utilizzala per eseguire il dump dei profili:

   adb shell am broadcast -a androidx.profileinstaller.action.SAVE_FILE $PACKAGE_NAME/androidx.profileinstaller.ProfileInstallReceiver
   adb shell am force-stop $PACKAGE_NAME

   Se non utilizzi il programma di installazione del profilo, esegui manualmente il dump dei profili su un emulatore utilizzando il seguente comando:

   adb root
   adb shell killall -s SIGUSR1 $PACKAGE_NAME
   adb shell am force-stop $PACKAGE_NAME

5. Attendi almeno cinque secondi per consentire il completamento della generazione del profilo.
6. Converti i profili binari generati in testo:

   API 34 e versioni successive

   adb shell pm dump-profiles --dump-classes-and-methods $PACKAGE_NAME

   API 33 e versioni precedenti

   Determina se è stato creato un profilo di riferimento o un profilo corrente. Un profilo di riferimento si trova nella seguente posizione:

   /data/misc/profiles/ref/$$PACKAGE_NAME/primary.prof

   Un profilo corrente si trova nella seguente posizione:

   /data/misc/profiles/cur/0/$PACKAGE_NAME/primary.prof

   Determina la posizione dell'APK:

   adb root
   adb shell pm path $PACKAGE_NAME

   Esegui la conversione:

   adb root
   adb shell profman --dump-classes-and-methods --profile-file=$PROFILE_PATH --apk=$APK_PATH > /data/misc/profman/$PACKAGE_NAME-primary.prof.txt

7. Utilizza adb per recuperare il profilo di cui è stato eseguito il dump dal dispositivo:

   adb pull /data/misc/profman/$PACKAGE_NAME-primary.prof.txt PATH_TO_APP_MODULE/src/main/

Le regole del profilo generate vengono estratte e installate nel modulo dell'app. La volta successiva che crei l'app, il profilo di riferimento viene incluso. Per verificarlo, segui i passaggi descritti in Problemi di installazione.

Misurare manualmente i miglioramenti delle app

Nota: per una maggiore stabilità e precisione, ti consigliamo di utilizzare Macrobenchmark per misurare l'impatto sul rendimento, in quanto può eseguire misurazioni ripetute in un ciclo, acquisire tracce per il debug del rendimento e aumentare l'affidabilità, ad esempio svuotando la cache del disco del sistema operativo.

Ti consigliamo vivamente di misurare i miglioramenti dell'app tramite il benchmarking. Tuttavia, se vuoi misurare manualmente i miglioramenti, puoi iniziare misurando l'avvio dell'app non ottimizzata come riferimento.

PACKAGE_NAME=com.example.app
# Force Stop App
adb shell am force-stop $PACKAGE_NAME
# Reset compiled state
adb shell cmd package compile --reset $PACKAGE_NAME
# Measure App startup
# This corresponds to `Time to initial display` metric.
adb shell am start-activity -W -n $PACKAGE_NAME/.ExampleActivity \
 | grep "TotalTime"

Quindi, installa il profilo di riferimento tramite sideload.

Nota: questo flusso di lavoro è supportato solo dalla versione Android 9 (API 28) ad Android 11 (API 30). Per ulteriori informazioni, consulta Comportamento di compilazione nelle varie versioni di Android.

# Unzip the Release APK first.
unzip release.apk
# Create a ZIP archive.
# The name should match the name of the APK.
# Copy `baseline.prof{m}` and rename it `primary.prof{m}`.
cp assets/dexopt/baseline.prof primary.prof
cp assets/dexopt/baseline.profm primary.profm
# Create an archive.
zip -r release.dm primary.prof primary.profm
# Confirm that release.dm only contains the two profile files:
unzip -l release.dm
# Archive:  release.dm
#   Length      Date    Time    Name
# ---------  ---------- -----   ----
#      3885  1980-12-31 17:01   primary.prof
#      1024  1980-12-31 17:01   primary.profm
# ---------                     -------
#                               2 files
# Install APK + Profile together.
adb install-multiple release.apk release.dm

Per verificare che il pacchetto sia stato ottimizzato al momento dell'installazione, esegui questo comando:

# Check dexopt state.
adb shell dumpsys package dexopt | grep -A 1 $PACKAGE_NAME

L'output deve indicare che il pacchetto è compilato:

[com.example.app]
  path: /data/app/~~YvNxUxuP2e5xA6EGtM5i9A==/com.example.app-zQ0tkJN8tDrEZXTlrDUSBg==/base.apk
  arm64: [status=speed-profile] [reason=install-dm]

Ora puoi misurare il rendimento all'avvio dell'app come prima, ma senza resettare lo stato compilato. Assicurati di non reimpostare lo stato compilato per il pacchetto.

# Force stop app
adb shell am force-stop $PACKAGE_NAME
# Measure app startup
adb shell am start-activity -W -n $PACKAGE_NAME/.ExampleActivity \
 | grep "TotalTime"

Nota: per maggiore stabilità e precisione, ti consigliamo di utilizzare Macrobenchmark per misurare l'impatto sulle prestazioni, in quanto può misurare ripetutamente in loop, acquisire tracce del debug delle prestazioni e aumentare l'affidabilità (ad esempio cancellando la cache su disco del sistema operativo).

Profili di riferimento e profilo

Questa sezione descrive cosa fa lo strumento profgen durante la creazione di una versione di codice binario compatta di un profilo di riferimento.

Profgen-cli è utile per la compilazione, l'introspezione e la transpilazione dei profili ART, in modo che possano essere installati su dispositivi Android indipendentemente dalla versione dell'SDK di destinazione.

Profgen-cli è un'interfaccia a riga di comando che compila l'HRF di un profilo di riferimento nel suo formato compilato. L'interfaccia a riga di comando viene inoltre fornita nel repository cmdline-tools come parte dell'SDK Android.

Queste funzionalità sono disponibili nel ramo studio-main:

➜ ../cmdline-tools/latest/bin
apkanalyzer
avdmanager
lint
profgen
retrace
screenshot2
sdkmanager

Crea profili binari compatti con Profgen-cli

I comandi disponibili con Profgen-cli sono bin, validate e dumpProfile. Per visualizzare i comandi disponibili, usa profgen --help:

➜  profgen --help
Usage: profgen options_list
Subcommands:
    bin - Generate Binary Profile
    validate - Validate Profile
    dumpProfile - Dump a binary profile to a HRF

Options:
    --help, -h -> Usage info

Utilizza il comando bin per generare il profilo binario compatto. Di seguito è riportato un esempio di chiamata:

profgen bin ./baseline-prof.txt \
  --apk ./release.apk \
  --map ./obfuscation-map.txt \
  --profile-format v0_1_0_p \
  --output ./baseline.prof \

Per visualizzare le opzioni disponibili, usa profgen bin options_list:

Usage: profgen bin options_list
Arguments:
    profile -> File path to Human Readable profile { String }
Options:
    --apk, -a -> File path to apk (always required) { String }
    --output, -o -> File path to generated binary profile (always required)
    --map, -m -> File path to name obfuscation map { String }
    --output-meta, -om -> File path to generated metadata output { String }
    --profile-format, -pf [V0_1_0_P] -> The ART profile format version
      { Value should be one of [
         v0_1_5_s, v0_1_0_p, v0_0_9_omr1, v0_0_5_o, v0_0_1_n
        ]
      }
    --help, -h -> Usage info

Il primo argomento rappresenta il percorso del file HRF baseline-prof.txt.

Profgen-cli richiede anche il percorso della build release dell'APK e una mappa di offuscamento utilizzata per offuscare l'APK quando si utilizza R8 o Proguard. In questo modo, profgen può tradurre i simboli di origine nel HRF nei nomi offuscati corrispondenti durante la creazione del profilo compilato.

Poiché i formati dei profili ART non sono compatibili con le versioni precedenti o successive, fornisci un formato del profilo in modo che profgen imposti i metadati del profilo (profm) che puoi utilizzare per transcodificare un formato del profilo ART in un altro, se necessario.

Formati dei profili e versioni della piattaforma

Nota: quando raggruppi il profilo nella cartella assets, scegli sempre come target il formato v0_1_0_p.

Quando scegli un formato del profilo, hai a disposizione le seguenti opzioni:

Formato del profilo	Versione piattaforma	Livello API
v0_1_5_s	Android S e versioni successive	31+
v0_1_0_p	Android P, Q e R	28-30
v0_0_9_omr1	Android O MR1	27
v0_0_5_o	Android O	26
v0_0_1_n	Android N	24-25

Copia i file di output baseline.prof e baseline.profm nella assets o dexopt nell'APK.

Mappe di offuscamento

Devi fornire la mappa di offuscamento solo se l'HRF utilizza i simboli di origine. Se l'HRF viene generato da una release build già offuscata e non è necessaria alcuna mappatura, puoi ignorare questa opzione e copiare gli output nella cartella assets o dexopt.

Installazione tradizionale dei profili di riferimento

I profili di riferimento vengono in genere caricati su un dispositivo in due modi.

Utilizzare install-multiple con DexMetadata

Sui dispositivi che eseguono l'API 28 e versioni successive, il client Play scarica l'APK e il payload DexMetadata (DM) per una versione dell'APK che viene installata. Il file DM contiene le informazioni sul profilo che vengono trasmesse a Package Manager sul dispositivo.

L'APK e il DM vengono installati nell'ambito di una singola sessione di installazione utilizzando qualcosa di simile a:

adb install-multiple base.apk base.dm

Nota: il payload DM del profilo corretto viene inviato in base alla versione dell'SDK del dispositivo da cui viene effettuata la richiesta di download dell'APK. Play genera una tupla mediante la transcodifica dei profili pacchettizzati come v0_1_0_p in ogni versione del profilo nota in uso per fornire la versione corretta.

Jetpack ProfileInstaller

Sui dispositivi con livello API 29 e versioni successive, la libreria Jetpack ProfileInstaller fornisce un meccanismo alternativo per installare un profilo pacchettizzato in assetso dexopt dopo l'installazione dell'APK sul dispositivo. ProfileInstaller viene richiamato da ProfileInstallReceiver o direttamente dall'app.

La libreria ProfileInstaller transcodifica il profilo in base alla versione SDK del dispositivo di destinazione e lo copia nella directory cur sul dispositivo (una directory di staging specifica per il pacchetto per i profili ART sul dispositivo).

Quando il dispositivo è inattivo, il profilo viene rilevato da un processo chiamato bg-dexopt sul dispositivo.

Nota: ProfileInstaller può eseguire il backport dei profili ART fino ad Android N, anche se l'importazione dei profili di riferimento tramite Play utilizzando install-multiple è supportata solo sui dispositivi Android P e versioni successive. Pertanto, è importante dichiarare una dipendenza dalla ProfileInstaller libreria quando utilizzi i profili di riferimento

.

Eseguire il sideload di un profilo di riferimento

Questa sezione descrive come installare un profilo di riferimento a partire da un APK.

Trasmettere con androidx.profileinstaller

Sui dispositivi con API 24 e versioni successive, puoi trasmettere un comando per installare il profilo:

# Broadcast the install profile command - moves binary profile from assets
#     to a location where ART uses it for the next compile.
#     When successful, the following command prints "1":
adb shell am broadcast \
    -a androidx.profileinstaller.action.INSTALL_PROFILE \
    <pkg>/androidx.profileinstaller.ProfileInstallReceiver

# Kill the process
am force-stop <pkg>

# Compile the package based on profile
adb shell cmd package compile -f -m speed-profile <pkg>

ProfileInstaller non è presente nella maggior parte degli APK con profili di riferimento, che si trovano in circa 77.000 delle 450.000 app su Play, anche se è presente in ogni APK che utilizza Compose. Questo perché le librerie possono fornire profili senza dichiarare una dipendenza su ProfileInstaller. L'aggiunta di una dipendenza in ogni libreria con un profilo si applica a partire da Jetpack.

Utilizzare install-multiple con profgen o DexMetaData

Sui dispositivi che eseguono l'API 28 e versioni successive, puoi eseguire il sideload di un profilo di base senza dover avere la libreria ProfileInstaller nell'app.

A tal fine, utilizza Profgen-cli:

profgen extractProfile \
        --apk app-release.apk \
        --output-dex-metadata app-release.dm \
        --profile-format V0_1_5_S # Select based on device and the preceding table.

# Install APK and the profile together
adb install-multiple appname-release.apk appname-release.dm

Per supportare le suddivisioni dell'APK, esegui i passaggi precedenti per l'estrazione del profilo una volta per APK. Al momento dell'installazione, passa ogni APK e il file .dm associato, assicurandoti che i nomi di APK e .dm corrispondano:

adb install-multiple appname-base.apk appname-base.dm \
appname-split1.apk appname-split1.dm

Verifica

Per verificare che il profilo sia installato correttamente, puoi seguire i passaggi descritti in Misurare manualmente i miglioramenti delle app.

Eseguire il dump dei contenuti di un profilo binario

Per eseguire l'introspezione dei contenuti di una versione binaria compatta di un profilo di riferimento, utilizza l'opzione Profgen-cli dumpProfile:

Usage: profgen dumpProfile options_list
Options:
    --profile, -p -> File path to the binary profile (always required)
    --apk, -a -> File path to apk (always required) { String }
    --map, -m -> File path to name obfuscation map { String }
    --strict, -s [true] -> Strict mode
    --output, -o -> File path for the HRF (always required) { String }
    --help, -h -> Usage info

dumpProfile ha bisogno dell'APK perché la rappresentazione binaria compatta immagazzina solo gli offset DEX e, pertanto, ne ha bisogno per ricostruire i nomi di classi e metodi.

La modalità rigorosa è attiva per impostazione predefinita ed esegue un controllo di compatibilità del profilo con i file DEX nell'APK. Se stai tentando di eseguire il debug di profili generati da un altro strumento, potresti ricevere errori di compatibilità che impediscono di eseguire il dump per l'indagine. In questi casi, puoi disabilitare la modalità più restrittiva con --strict false. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, dovresti mantenere attiva la modalità più restrittiva.

Una mappa di offuscamento è facoltativa. Se fornita, aiuta a rimappare i simboli offuscati alle relative versioni leggibili per facilitarne l'utilizzo.