Android中Java类加载耗时问题

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自己的练习项目Brush，是一个功能简单的绘制书写应用，在最后一个提交add simulate after launch之前，都存在一个问题，就是每次启动应用后，绘制第一条曲线的开始部分都是直线。原因是Android会根据应用的处理能力（UI线程的处理速度），控制MotionEvent的上报频率，也就是onTouchEvent的触发频率。如果在UI线程中处理了耗时任务，那么onTouchEvent的触发频率就会非常低，在这种情况下，只通过MotionEvent的getX和getY方法来获取坐标值，根据数量极少的坐标点绘制贝塞尔曲线，有时就会出现近似直线的情况。Brush绘制第一条曲线的开始部分都是直线的问题，可以肯定的是UI线程中做了耗时操作，而且只有第一次中才存在。经过各种尝试，最后确定了是Java类加载耗时造成的。

Java类加载

对于Java类加载，先看看别人是怎么理解的：

Java类加载机制 Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等，Java允许用户借由这个Class相关的元信息对象间接调用Class对象的功能。
虚拟机把描述类的数据从class文件加载到内存，并对数据进行校验，转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

在Android中app运行时并不会把所有的类一次性全部加载到虚拟机中，而是需要用到时才去加载，来看看加载一个类加载耗时的问题：

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/* MainActivity.java */

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        long time = System.nanoTime();
        ClassLoadTest.callOnTime(time);

        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        time = System.nanoTime();
        ClassLoadTest.callOnTime(time);
    }
}

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/* ClassLoadTest */

public class ClassLoadTest {
    private static final String TAG = ClassLoadTest.class.getSimpleName();

    static {
        Log.i(TAG, "init");
    }

    public static void callOnTime(long time) {
        long useTime = System.nanoTime() - time;
        Log.i(TAG, "callOnTime use:" + useTime + "ns");
    }
}

非常小的一个类，主要检测开始调用方法到进入方法内部开始执行所花费的时间。这个应用运行在设备LGE Nexus 5X (Android 8.0.0, API 26)上，看一下日志输出：

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09-01 16:33:41.656 15291-15291/me.huntto.classloadtest I/ClassLoadTest: init
    callOnTime use:1206198ns
09-01 16:33:41.658 15291-15291/me.huntto.classloadtest I/ClassLoadTest: callOnTime use:7344ns

可以看到两次的时间不是一个数量级的，第一次是毫秒级，第二次是微秒级。如果callOnTime方法里面使用了其他类，并且也是第一次加载，那么整个调用链第一次花费的时间将更长。

解决问题

类加载本来就是一个耗时的操作，如果要解决它，需要留给优化虚拟机的专家们。对于普通应用开发者来说，最好的解决方法就是规避问题。

如文章开头提到Brush就是对类加载耗时问题比较敏感。ClassLoadTest中要让每次callOnTime打印的时间不至于相差太大，可以让ClassLoadTest提前加载：

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/* MainActivity.java */

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    static {
        ClassLoadTest.load();
    }
    ...
}

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/* ClassLoadTest */

public class ClassLoadTest {
    ...
    public static void load() {
    }
    ...
}
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09-01 16:48:32.929 15899-15899/me.huntto.classloadtest I/ClassLoadTest: init
09-01 16:48:33.314 15899-15899/me.huntto.classloadtest I/ClassLoadTest: callOnTime use:8855ns
09-01 16:48:33.316 15899-15899/me.huntto.classloadtest I/ClassLoadTest: callOnTime use:7240ns

可见callOnTime的时间差已经是微秒级的了。

后记

由于Java类加载比较耗时，所以要避免一次加载过多类，造成程序卡顿的现象，应该适时的加载适量的类。