Android学习深入

性能优化

学习识别和解决常见的性能问题，如内存泄漏、布局优化等

Android性能优化是确保应用流畅运行、提升用户体验的关键。以下是关于如何识别和解决一些常见性能问题的指导，包括内存泄漏、布局优化等。

1. 内存泄漏

内存泄漏发生时，已分配的内存空间在不再使用后没有被正确释放，导致应用占用的内存逐渐增加，最终可能引起OutOfMemoryError错误或应用崩溃。

识别内存泄漏：

• 使用Android Studio的Profiler工具：它可以帮助监控应用的内存使用情况，识别内存泄漏。
• 使用LeakCanary库：这是一个专门用于检测Android应用中内存泄漏的库。

解决内存泄漏：

• 避免在长生命周期的对象中持有短生命周期对象的引用，例如在Activity中持有View的引用，可以在onDestroy中将其置为null。
• 使用弱引用（WeakReference）：当需要引用可能会导致内存泄漏的对象时，考虑使用WeakReference。

2. 布局优化

布局优化可以减少渲染时间，提高应用的响应速度。

识别布局问题：

• 过度绘制：当屏幕上的某些像素在同一帧中被多次重绘时发生。使用Android Studio的Layout Inspector或开启开发者选项中的“显示过度绘制”来检测。
• 复杂布局：布局层级过深会增加布局解析和渲染的时间。可以通过Layout Inspector查看和优化布局结构。

解决布局问题：

• 减少视图层级：使用<merge>、<ViewStub>等标签减少不必要的视图层级。
• 使用ConstraintLayout：使用ConstraintLayout代替其他复杂的布局嵌套，以减少布局层级和提高性能。
• 优化ListView和RecyclerView：通过重用视图和懒加载数据来优化列表的性能。

3. 图片处理和优化

图片处理不当也是导致性能问题的常见原因之一。

识别图片处理问题：

• 大图加载：加载大尺寸图片时未进行适当缩放，导致内存消耗过大。
• 频繁GC（垃圾回收）：频繁加载和销毁图片可能导致频繁的GC，影响性能。

解决图片处理问题：

• 图片压缩和缩放：根据需要显示的尺寸来加载和缩放图片，可以使用如Glide、Picasso等库来管理图片的加载和缩放。
• 合理管理图片资源：在res目录下为不同分辨率的屏幕准备适当大小的图片资源。

4. 数据库和文件操作优化

频繁的数据库访问和文件操作也会影响应用的性能。

解决数据库和文件操作问题：

• 异步操作：执行数据库查询或文件读写操作时，使用异步任务防止阻塞主线程。
• 批量处理：对数据库进行批量插入或更新，减少对数据库的操作次数。

性能优化是一个持续的过程，需要定期检查和评估应用的性能，使用合适的工具和方法来识别和解决问题。通过遵循最佳实践和性能优化指导，可以显著提高应用的性能和用户体验。

使用Android Studio的Profiler工具进行性能监控

Android Studio的Profiler工具是一个强大的性能监控和分析工具，它可以帮助开发者理解应用在运行时的行为，包括CPU、内存、网络以及能耗等方面。使用Profiler，开发者可以轻松地定位性能瓶颈，进行有效的性能优化。下面是如何使用Android Studio的Profiler工具进行性能监控的基本步骤：

打开Profiler工具

1. 启动应用：在Android Studio中，运行你的应用。
2. 打开Profiler：在Android Studio的顶部菜单栏，点击View > Tool Windows > Profiler，或者在工具窗口的底部点击Profiler图标。

选择设备和应用

在Profiler窗口中，你需要选择要监控的设备和应用。如果你的应用已经在运行，它应该会自动出现在设备/应用列表中。

使用各种Profiler

Profiler工具提供了多个监控选项卡，包括CPU、内存、网络和能耗。你可以根据需要点击相应的选项卡来查看详细信息。

CPU Profiler

CPU Profiler可以帮助你了解应用的CPU使用情况，比如哪些方法或线程在占用CPU资源。你可以记录和分析CPU活动，查看调用堆栈，定位性能瓶颈。

内存 Profiler

内存Profiler显示应用的内存使用情况，包括堆内存和代码运行时的内存分配。你可以通过它来检测内存泄漏、频繁的垃圾回收以及内存抖动等问题。

网络 Profiler

网络Profiler提供了应用网络活动的详细信息，包括发送和接收的数据量、网络请求以及响应时间等。这有助于优化网络使用，减少不必要的数据传输。

能耗 Profiler

能耗Profiler展示了应用对设备电池的影响。通过监控应用的能耗，可以帮助开发者发现和修复导致电池快速耗尽的问题。

分析和优化

使用Profiler收集到数据后，接下来的步骤是分析这些数据，识别性能问题，并进行相应的优化。例如，你可能会发现某个方法占用了大量CPU时间，或者内存泄漏导致应用逐渐占用更多的内存。根据分析结果，你可以对代码进行调整和优化。

注意事项

• 分析代价：请注意，使用Profiler进行性能监控可能会对应用性能本身产生一定影响。因此，建议在开发和测试阶段使用，而不是在生产环境中。
• 实时数据：Profiler提供了实时的性能数据，让你能够即时看到应用的表现。
• 系统版本兼容性：不同的Android系统版本可能支持的Profiler特性不同。确保测试的设备符合你需要监控的性能指标的要求。

通过有效地使用Android Studio的Profiler工具，你可以显著提高应用的性能，从而提供更好的用户体验。

单元测试和UI测试

使用JUnit进行单元测试

JUnit是一个Java编程语言的单元测试框架。在Android开发中，JUnit被广泛用于测试应用程序的各个组成部分，以确保它们在预期条件下正确运行。单元测试通常针对最小的可测试单元进行，比如一个方法或一个类。通过自动化测试，开发者可以及时发现并修复bug，提高代码质量，以及确保代码修改不会引入新的错误。

基本使用

添加依赖

首先，确保在你的build.gradle（Module: app）文件中添加了JUnit的依赖。

dependencies {
    testImplementation 'junit:junit:4.13.2'
}

编写测试类

测试类通常放在src/test/java/目录下。以下是一个简单的JUnit测试示例：

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class ExampleUnitTest {
    @Test
    public void addition_isCorrect() {
        assertEquals(4, 2 + 2);
    }
}

在这个例子中，@Test注解标记了一个测试方法，assertEquals是一个断言方法，用来检查测试的结果是否符合预期。

运行测试

在Android Studio中，右击测试类或方法旁边的绿色三角形，然后选择“Run 'ExampleUnitTest'”来运行测试。测试结果会在底部的Run窗口中显示。

常用注解

JUnit提供了一系列的注解，用于标识和配置测试的不同方面：

• @Test：标记一个方法作为测试方法。
• @Before：每个测试方法执行前都会执行的方法，常用于设置测试环境。
• @After：每个测试方法执行后都会执行的方法，常用于清理测试环境。
• @BeforeClass：所有测试开始之前执行的方法，必须是静态的（static）。
• @AfterClass：所有测试完成之后执行的方法，必须是静态的（static）。
• @Ignore：忽略标记的测试方法。

断言

JUnit提供了多种断言方法来测试代码的行为：

• assertEquals(expected, actual)：检查两个值是否相等。
• assertTrue(condition)：检查条件是否为真。
• assertFalse(condition)：检查条件是否为假。
• assertNull(object)：检查对象是否为null。
• assertNotNull(object)：检查对象是否不为null。
• assertThrows(exceptionClass, executable)：JUnit 5中新增，检查是否抛出了预期的异常。

测试驱动开发（TDD）

JUnit非常适合测试驱动开发（TDD）。在TDD中，开发者首先编写测试案例来描述新功能或改进，然后再编写代码来使测试通过。这种方法鼓励更好的设计，增加了代码的可测试性，并确保代码的每次更改都有测试支持。

总结

通过学习和使用JUnit进行单元测试，开发者可以提高代码的质量和稳定性，减少bug，以及加快开发周期。虽然刚开始时编写测试可能会增加一些开发时间，但长远来看，它会节省时间和成本，特别是在维护和扩展应用时。

使用Espresso进行UI测试

Espresso是一个强大的Android UI测试框架，它提供了一套丰富的API来编写针对Android应用界面的自动化测试。Espresso让UI测试变得简单直观，因为它能够自动同步测试操作和应用界面的状态，这意味着开发者不需要编写任何额外的同步代码。使用Espresso，你可以测试用户界面中的交互——比如点击按钮、输入文本、滑动视图等——以及验证应用的UI状态。

添加Espresso依赖

首先，确保在你的app module的build.gradle文件中添加了Espresso的依赖。以下是Espresso核心库和Espresso Intents库的依赖项示例：

dependencies {
    androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-core:3.3.0'
    androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-intents:3.3.0'
}

编写UI测试

Espresso测试通常位于src/androidTest/java/目录下。为了使用Espresso编写UI测试，你可以遵循以下步骤：

1. 启动Activity：测试通常从启动一个特定的Activity开始。可以使用ActivityScenario或ActivityTestRule（已废弃）启动。

2. 查找界面元素：使用Espresso的onView()或onData()方法来查找界面上的元素。

3. 执行操作：使用perform()方法对界面元素执行操作，如点击(click())。

4. 断言验证：使用check()方法来验证界面元素的状态是否符合预期，如使用matches()配合ViewMatchers来进行断言验证。

示例：测试点击按钮后的文本变化

假设有一个简单的应用，其中包含一个按钮和一个TextView。点击按钮后，TextView的文本会更改。以下是对这一行为的Espresso测试：

@RunWith(AndroidJUnit4.class)
public class ExampleUITest {
    @Rule
    public ActivityScenarioRule<MainActivity> activityRule =
            new ActivityScenarioRule<>(MainActivity.class);

    @Test
    public void changeText_sameActivity() {
        // 查找按钮并点击
        onView(withId(R.id.changeTextBt)).perform(click());

        // 检查TextView的文本是否已更改
        onView(withId(R.id.textToBeChanged))
                .check(matches(withText("Text after change")));
    }
}

这个测试首先点击ID为changeTextBt的按钮，然后验证ID为textToBeChanged的TextView的文本是否已经更改为"Text after change"。

运行测试

在Android Studio中，你可以通过右键点击测试类或方法旁边的运行按钮来运行Espresso测试。测试结果将显示在Run窗口中。

注意事项

• 确保测试运行在没有锁屏的设备或模拟器上。
• 测试应该独立于外部条件，例如网络连接和服务端的状态。考虑使用测试替身（如Mock对象）来模拟外部依赖。
• Espresso提供了对Intent的测试支持（通过espresso-intents库），可以验证应用是否启动了预期的Intent。

Espresso是一个强大的工具，可以帮助你提高应用的质量和稳定性，通过自动化测试来确保UI行为符合预期。

热门第三方库的使用

使用Retrofit进行网络请求

Retrofit是一个类型安全的HTTP客户端，由Square公司开发。它是Android和Java应用中最受欢迎的网络请求库之一，因为它能够将HTTP API转换成Java接口。Retrofit的设计使得网络通信部分的代码变得非常简洁易懂，它提供了丰富的配置选项，并且可以与OkHttp、Gson、Jackson等库无缝集成。

基本使用

要使用Retrofit进行网络请求，你需要完成以下几个步骤：

1. 添加依赖

在你的build.gradle文件中添加Retrofit的依赖以及转换器的依赖（例如Gson转换器，用于自动序列化请求体和反序列化响应体）：

dependencies {
    implementation 'com.squareup.retrofit2:retrofit:2.9.0'
    implementation 'com.squareup.retrofit2:converter-gson:2.9.0'
}

2. 定义HTTP API接口

使用Java接口定义你的HTTP API。在这个接口中，你可以声明网络请求方法，包括请求的URL、参数、HTTP方法（如GET、POST）等。使用注解来描述这些方法和参数。

public interface MyApiService {
    @GET("users/{user}/repos")
    Call<List<Repo>> listRepos(@Path("user") String user);
}

在这个例子中，listRepos方法定义了一个GET请求，用于获取指定用户的GitHub仓库列表。

3. 创建Retrofit实例

创建一个Retrofit实例，配置基本的URL和用于数据转换的Factory（如果API返回的是JSON格式，通常使用GsonConverterFactory）。

Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
    .baseUrl("https://api.github.com/")
    .addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
    .build();

4. 创建服务实例并发起请求

通过Retrofit实例创建你定义的服务接口的实例，并使用该实例发起网络请求。

MyApiService service = retrofit.create(MyApiService.class);
Call<List<Repo>> repos = service.listRepos("octocat");

repos.enqueue(new Callback<List<Repo>>() {
    @Override
    public void onResponse(Call<List<Repo>> call, Response<List<Repo>> response) {
        if (response.isSuccessful()) {
            // 请求成功，处理数据
            List<Repo> repos = response.body();
            // ...
        }
    }

    @Override
    public void onFailure(Call<List<Repo>> call, Throwable t) {
        // 请求失败，处理错误
    }
});

在这个例子中，使用enqueue异步发起请求，并通过回调处理响应或错误。

注意事项

• Retrofit的请求是异步的，默认在后台线程上执行，所以不会阻塞UI线程。
• Retrofit通过接口和注解将HTTP API抽象成Java接口，大大简化了代码并提高了可读性。
• Retrofit可以很容易地与OkHttp结合使用，提供拦截器、HTTP缓存等高级功能。
• Retrofit还支持RxJava、Kotlin协程等现代响应式编程范式，为处理复杂的异步逻辑提供了更强大的工具。

通过使用Retrofit，你可以以更加简洁和优雅的方式进行网络请求，提高开发效率，减少出错几率。

使用Glide或Picasso进行图片加载

在Android开发中，加载图片是一个常见需求，尤其是从网络上异步加载图片到ImageView。Glide和Picasso都是流行的图片加载库，它们提供了简单而强大的API来处理图片的加载、缓存和显示。下面将分别介绍如何使用这两个库。

使用Glide

Glide是由Google推荐的图片加载和缓存库，它支持加载GIF、视频还有静态图片。Glide的API设计简洁，使用起来非常方便。

添加依赖

首先，向你的build.gradle（Module: app）文件中添加Glide的依赖：

dependencies {
    implementation 'com.github.bumptech.glide:glide:4.12.0'
    annotationProcessor 'com.github.bumptech.glide:compiler:4.12.0'
}

加载图片

使用Glide加载图片通常只需要一行代码：

Glide.with(context).load("http://www.example.com/image.png").into(imageView);

在这个示例中，context可以是Activity、Fragment实例或者应用的Context，"http://www.example.com/image.png"是图片的URL，imageView是要将图片加载进去的ImageView。

Glide还提供了许多配置选项，如占位符、错误图片、图片转换等：

Glide.with(this)
    .load(url)
    .placeholder(R.drawable.loading_spinner)
    .error(R.drawable.error_icon)
    .circleCrop() // 圆形裁剪
    .into(myImageView);

使用Picasso

Picasso是另一个流行的图片加载库，由Square开发。它的API也非常简单，易于上手。

添加依赖

在build.gradle（Module: app）文件中添加Picasso的依赖：

dependencies {
    implementation 'com.squareup.picasso:picasso:2.71828'
}

加载图片

使用Picasso加载图片同样简单：

Picasso.get().load("http://www.example.com/image.png").into(imageView);

和Glide类似，Picasso也支持占位符、错误处理和图片转换等功能：

Picasso.get()
    .load(url)
    .placeholder(R.drawable.loading_spinner)
    .error(R.drawable.error_icon)
    .resize(50, 50)
    .centerCrop()
    .into(imageView);

总结

Glide和Picasso都是优秀的图片加载库，它们提供了丰富的功能和良好的性能。选择哪一个主要取决于个人偏好和项目需求。Glide通常被认为在加载GIF和处理图片的性能上有优势，而Picasso则因其简洁的API而受到欢迎。两者都能满足大部分图片加载需求，有效地提高开发效率和用户体验。

使用Dagger或Hilt进行依赖注入

依赖注入（DI）是一种编程技术，用于减少代码之间的耦合，通过将依赖关系的建立转移到代码之外来实现。在Android开发中，Dagger和Hilt是两个广泛使用的依赖注入框架。Hilt是建立在Dagger之上的，由Google官方支持，并专为Android开发设计，简化了Dagger的使用。

使用Dagger

Dagger是一个功能强大的依赖注入库，它通过预编译时生成注入代码的方式，实现了依赖的注入，从而提高了运行时的性能。

添加Dagger依赖

在build.gradle文件中添加Dagger的依赖：

dependencies {
    implementation 'com.google.dagger:dagger:2.x'
    annotationProcessor 'com.google.dagger:dagger-compiler:2.x'
}

将2.x替换为最新的Dagger版本。

定义依赖

使用@Inject注解来标记构造函数，Dagger将通过这些构造函数创建实例：

class MyClass {
    @Inject
    MyClass() {
    }
}

使用组件

在你的应用中，使用组件接口的实现（Dagger会生成这个实现）来获取依赖的实例：

MyComponent component = DaggerMyComponent.create();
MyClass myClass = component.buildMyClass();

使用Hilt

Hilt是Android的依赖注入库，简化了Dagger在Android应用中的使用。Hilt通过提供预定义的组件和作用域，以及自动处理组件的生命周期，使得依赖注入更加简单。

添加Hilt依赖

首先，向build.gradle文件（Project和Module级别）添加Hilt的依赖和插件：

Project级别build.gradle:

buildscript {
    dependencies {
        classpath 'com.google.dagger:hilt-android-gradle-plugin:2.x'
    }
}

Module级别build.gradle:

plugins {
    id 'dagger.hilt.android.plugin'
}

dependencies {
    implementation 'com.google.dagger:hilt-android:2.x'
    kapt 'com.google.dagger:hilt-compiler:2.x'
}

应用Hilt到你的应用

在你的Application类上使用@HiltAndroidApp：

@HiltAndroidApp
public class MyApplication extends Application {
}

注入依赖

使用@Inject注解来请求依赖，并使用@AndroidEntryPoint注解Activity或Fragment：

@AndroidEntryPoint
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    @Inject MyClass myClass;
}

总结

Dagger和Hilt提供了强大的依赖注入功能，有助于构建松耦合的、可测试的Android应用。Dagger虽然功能强大，但配置复杂，学习曲线较陡。Hilt作为Dagger的补充，大大简化了依赖注入的过程，特别适合Android项目。对于新项目，推荐使用Hilt以提高开发效率和项目的可维护性。