סוגי פרופילים ומתי כל אחד מהם שימושי

אתם יכולים להקליט כמה סוגים של פרופילי ביצועים ב-Android. איסוף פרופיל עוזר לכם לנפות באגים שקשורים למהירות ההפעלה של האפליקציה, לכמות הזיכרון שהיא צורכת, לכמות החשמל שהיא צורכת ועוד.

במסמך הזה מתוארים סוגי הפרופילים הכי שימושיים ומתי כדאי להשתמש בכל אחד מהם כדי לנפות באגים בבעיות נפוצות בביצועים.

נתוני מעקב של המערכת

איור 1.: דוגמה לתיעוד עקבות המערכת.

‫System trace הוא פרופיל עוצמתי שמכיל מידע על תהליכים, שרשורים, מידע על תזמון, ביצוע של מעבד ומשימות ואירועים שמוגדרים על ידי המערכת או המשתמש.

מנקודת המבט של האפליקציה, אופי המידע בנתוני המעקב יכול לכלול מגוון רחב של תחומים, כולל זמן אחזור, בעיות בממשק (jank), זיכרון, סוללה ועוד.

עקבות המערכת מכילים את האירועים הבאים שמבוססים על קוד, שיכולים להיות מוגדרים על ידי המערכת או על ידי המשתמש. אירועים מבוססי-קוד הם אירועים שמשתמשים יכולים להפעיל באמצעות קריאות לפונקציות.

• פרוסות של מעקב: מייצגות את הזמן בין נקודות שונות בקוד. אפשר להוסיף אותם באמצעות ממשקי ה-API‏ Trace.beginSection ו-Trace.endSection.
• מונים של מעקב: ערכים מספריים שמייצגים מדדים, למשל גודל הערימה. אפשר להוסיף אותם באמצעות Trace.setCounter API.

עקבות המערכת מכילים גם מדדים שאפשר ליצור משאילתות PerfettoSQL, ואפשר להשתמש בהם כדי לבצע ניתוחים או להשוות בין עקבות.

מומלץ להשתמש במעקב מערכת כדי לבצע את המשימות הבאות:

• אבחון בעיות שקשורות לזמן אחזור עקבות מערכת מצוינים למציאת בעיות של זמן אחזור שנגרמות מעיכובים, מהמתנות או מבעיות בתזמון. פרופילים אחרים, כמו פרופילים שמבוססים על דגימות, לא מספקים את פרטי התזמון שמתקבלים ממעקב אחר המערכת.

• איתור חישובים משוכפלים באמצעות מעקב אפשר לגלות אם חישובים מסוימים חוזרים על עצמם, מה שעשוי להצביע על פעולות מיותרות.

• אבחון בעיות שקשורות למאבק על נעילה. בעזרת מידע על מצבי השרשור ופלחים שמציגים מתי המשאבים נחסמים, אפשר לזהות אם נעילות (כמו בלוקים של synchronized) גורמות לעיכובים בתהליכי המשתמשים.

• הבנת ריבוי הליכי משנה באפליקציה. בדוחות של מעקב אחר ביצועים מוצגים נתונים של כמה הליכי משנה, ומוצג המצב של כל הליך משנה וכל פרוסות המעקב שנוספו על ידי המערכת או האפליקציה. התצוגה הזו של ריבוי הליכי משנה עוזרת להבין אילו הליכי משנה פעילים, אילו הליכי משנה נמצאים במצב שינה, מה הם מריצים ואיך הם מבצעים אינטראקציה.

• לבצע ניתוחי ביצועים מורכבים. ממשק המשתמש העוצמתי והיכולת להציג סוגים שונים של מידע הופכים את עקבות המערכת לכלי שימושי לניפוי באגים במגוון רחב של בעיות בביצועים, כולל זמן אחזור, זיכרון ושימוש בסוללה.

אפשר גם להשתמש ב-PerfettoSQL כדי להריץ שאילתות על נתוני מעקב של המערכת. התכונה המתקדמת הזו מאפשרת לכם:

• חילוץ נתונים ספציפיים.
• הפיכת נתוני מעקב למדדים בהתאמה אישית.
• אפשר ליצור רצועות ניפוי באגים משאילתות כדי להציג בקלות בממשק המשתמש של Perfetto את הדברים שהכי חשובים לכם.
• ביצוע ניתוחים מורכבים ישירות בממשק המשתמש של Perfetto.

הערה: מידע נוסף על מעקב זמין במאמר מה זה מעקב?.

תמונות מצב של דגימות ערימה

איור 2.: דוגמה לפרופיל של דגימת ערימה.

פרופילים של דוגמאות מחסנית פועלים על ידי הקלטת דוגמאות של ביצוע קוד ואחסון המידע של סטאק ביצוע בקצב מוגדר בזמן שהשרשור מריץ משימות במעבד. כך אפשר לקבל תובנות לגבי הפעולות שהקוד מבצע במהלך ההרצה.

מומלץ להשתמש בדוגמאות של מחסנית כדי:

• אופטימיזציה של אזורים חמים. דגימות של מחסנית עוזרות לזהות חלקים בקוד עם הרבה פעילות של מעבד, כלומר השרשור נמצא לעיתים קרובות במצב 'פועל'.
• הסבר על הרצת קוד דגימות של מחסנית יכולות לעזור לכם להבין את ההתנהגות הכוללת של ה-codebase.
• מזהים קוד שלא אמור לפעול. יכול להיות שתמצאו מחסניות קריאות שלא אמורות לפעול בכלל, מה שמצביע על הזדמנויות מיידיות לאופטימיזציה.

תמונות מצב של הזיכרון

איור 3.: דוגמה לתמונת מצב של הזיכרון.

ב-Java heap dumps מוצגת תמונת מצב של זיכרון הערימה של Java באפליקציה. התמונה הזו כוללת את כל האובייקטים ואת ההפניות שלהם זה לזה בזמן יצירת ה-dump.

מומלץ לאסוף dump של ה-heap כדי לבצע את הפעולות הבאות:

• גילוי אובייקטים כפולים. ב-Heap dumps מוצג מספר האובייקטים הפעילים, וזה שימושי למעקב אחרי אובייקטים כפולים. הם גם מספקים הפניות לאובייקטים, ועוזרים לכם לאתר את מיקום הקוד שבו האובייקטים נוצרו.
• למצוא דליפות זיכרון. קובצי Heap dump יכולים לחשוף זיכרון שלא אמור להיות בשימוש יותר בזמן יצירת ה-dump, מה שמצביע על דליפות זיכרון פוטנציאליות.
• זיהוי אובייקטים שאפשר לבצע בהם אופטימיזציה. ה-heap dumps מציגים אובייקטים שצורכים הרבה זיכרון ואת המספר שלהם, וכך עוזרים לזהות דפוסי שימוש לא יעילים בזיכרון.

תמונות מצב של ערימה

איור 4.: דוגמה לתמונת מצב של ערימה.

פרופילים של ערימות זמינים בגרסאות נייטיב ובגרסאות Java, והם מצוינים לניפוי באגים שקשורים לבעיות בזיכרון. הם דומים לדגימות של סטאק ביצוע, אבל במקום למדוד מחזורי מעבד (CPU), הם לוקחים דגימות כשמוקצה זיכרון.

מומלץ להשתמש בפרופילים של ערימה כדי לבצע את הפעולות הבאות:

• צמצום העמסת זיכרון. פרופילים של ערימות מספקים דגימות עם מיקומי קוד להקצאות זיכרון. כך תוכלו לזהות אזורים שיוצרים הרבה אובייקטים זמניים, שיכולים לתרום לאיסוף תכוף של נתונים מיותרים (GC) באפליקציה.
• גילוי דליפות זיכרון. אפשר להשתמש בפרופילים של הזיכרון עם פרופילים אחרים של זיכרון כדי לאבחן ולתקן דליפות זיכרון. הם עוזרים לכם לזהות מיקומים שמקצים הרבה יותר זיכרון מהצפוי.

שילוב פרופילים

לרוב, תנתחו את הביצועים באמצעות פרופיל אחד. עם זאת, איסוף של כמה פרופילים או של פרופיל משולב אחד יכול לספק תמונה מלאה יותר ולעזור באבחון בעיות מורכבות שלא ניתן לאבחן באמצעות פרופיל יחיד.

כדאי לשקול מיזוג פרופילים בתרחישים הבאים:

• תרחיש 1: בדיקת קוד שלא הוגדר בו מעקב. תיעוד עקבות המערכת יכול להציג זמן אחזור עבור פעולות שכבר הגדרתם. עם זאת, יכול להיות שתצטרכו מידע נוסף על חלקים בקוד שלא הוגדר בהם מעקב, שפועלים בזמנים האלה. כדי לבדוק את הבעיה, צריך ליצור פרופיל של סטאק ביצוע כדי להבין את הקוד שבוצע. המידע הזה יכול לעזור לכם לשפר את המעקב על ידי הוספה של עוד פלחים למעקב.

• תרחיש 2: ניתוח של דליפות זיכרון ואיסוף נתונים לא רלוונטיים (garbage collection). תארו לעצמכם שמערכת trace מראה עלייה קבועה בזיכרון הערימה של Java בגלל הקצאות, שגורמת לאיסוף תדיר של נתונים לא רלוונטיים (GC). כדי להבין את האובייקטים שהוקצו, צריך ליצור פרופיל של הערימה או תמונת מצב של הזיכרון. הגישה המשולבת הזו עוזרת לכם לזהות דרכים לצמצום השימוש בזיכרון. לדוגמה, שימוש במטמון כדי לצמצם הקצאות מיותרות או כאלה שאפשר לבצע אופטימיזציה שלהן עשוי למנוע את ההתרחשות של GC.