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檢查 GPU 渲染速度和繪製過度

Android 包含一些設備上開發者選項，可幫助您直觀地瞭解您的應用在何處出現界面渲染問題，如執行太多不必要的渲染工作，或執行長時間的線程和 GPU 操作。本頁介紹如何調試 GPU 過度繪製問題以及如何分析 GPU 渲染問題。

如需瞭解有關設備上開發者選項的更多信息，包括如何啓用它們，請閱讀配置設備上開發者選項。

分析 GPU 的渲染速度

Profile GPU Rendering 工具以滾動直方圖的形式直觀地顯示渲染界面窗口幀所花費的時間（以每幀 16 毫秒的速度作爲對比基準）。

在性能較低的 GPU 上，可用的填充率（GPU 填充幀緩衝區的速度）可能很低。隨着繪製幀所需的像素數增加，GPU 可能需要花較長時間來處理新命令，並要求系統的其餘任務等待，直到系統可以跟上需求。此分析工具可幫助您確定 GPU 何時因嘗試繪製像素而負擔過重，或何時因大量的過度繪製而被拖累。

注：此分析工具不適用於使用 NDK 的應用。這是因爲當 OpenGL 提取全屏上下文時，系統會將框架消息推送到後臺。在此情況下，您可能會發現 GPU 製造商提供的分析工具會很有幫助。

啓用分析器

開始前，請確保您使用的是運行 Android 4.1（API 級別 16）或更高版本的設備，並啓用開發者選項。要在使用應用時開始分析設備 GPU 渲染，請執行以下操作：

在您的設備上，轉到 Settings 並點按 Developer Options。
在 Monitoring 部分，選擇 Profile GPU Rendering。
在 Profile GPU Rendering 對話框中，選擇 On screen as bars 以在設備屏幕上疊加圖表。
打開您要分析的應用。

檢查輸出

在圖 1 中顯示的放大的 Profile GPU Rendering 圖表圖像中，您會看到 Android 6.0（API 級別 23）上顯示的彩色部分。

圖 1. 放大的 Profile GPU Rendering 圖表。

以下是有關輸出的幾點注意事項：

對於每個可見應用，此工具將顯示一個圖表。
沿水平軸的每個豎條都代表一個幀，每個豎條的高度表示渲染該幀所花的時間（單位：毫秒）。
水平綠線表示 16 毫秒。要實現每秒 60 幀，代表每個幀的豎條需要保持在此線以下。當豎條超出此線時，可能會使動畫出現暫停。
此工具通過加寬對應的豎條並降低透明度來突出顯示超出 16 毫秒閾值的幀。
每個豎條都有與渲染管道中某個階段對應的彩色區段。區段數因設備的 API 級別而異。

下表介紹了使用運行 Android 6.0 及更高版本的設備時分析器輸出中某個豎條的每個區段。

豎條區段	渲染階段	說明
	交換緩衝區	表示 CPU 等待 GPU 完成其工作的時間。如果此豎條升高，則表示應用在 GPU 上執行太多工作。
	命令問題	表示 Android 的 2D 渲染器向 OpenGL 發起繪製和重新繪製顯示列表的命令所花的時間。此豎條的高度與它執行每個顯示列表所花的時間的總和成正比—顯示列表越多，紅色條就越高。
	同步和上傳	表示將位圖信息上傳到 GPU 所花的時間。大區段表示應用花費大量的時間加載大量圖形。
	繪製	表示用於創建和更新視圖顯示列表的時間。如果豎條的此部分很高，則表明這裏可能有許多自定義視圖繪製，或 onDraw 函數執行的工作很多。
	測量/佈局	表示在視圖層次結構中的 onLayout 和 onMeasure 回調上所花的時間。大區段表示此視圖層次結構正在花很長時間進行處理。
	動畫	表示評估運行該幀的所有動畫程序所花的時間。如果此區段很大，則表示您的應用可能在使用性能欠佳的自定義動畫程序，或因更新屬性而導致一些意料之外的工作。
	輸入處理	表示應用執行輸入 Event 回調中的代碼所花的時間。如果此區段很大，則表示此應用花太多時間處理用戶輸入。考慮將此處理任務分流到另一個線程。
	其他時間/VSync 延遲	表示應用執行兩個連續幀之間的操作所花的時間。它可能表示界面線程中進行的處理太多，而這些處理任務本可以分流到其他線程。

表 1. Android 6.0 及更高版本中的豎條區段。

4.0（API 級別 14）和 5.0（API 級別 21）之間的 Android 版本具有藍色、紫色、紅色和橙色區段。低於 4.0 的 Android 版本只有藍色、紅色和橙色區段。下表顯示的是 Android 4.0 和 5.0 中的豎條區段。

豎條區段	渲染階段	說明
	進程	表示 CPU 等待 GPU 完成其工作的時間。如果此豎條升高，則表示應用在 GPU 上執行太多工作。
	執行	表示 Android 的 2D 渲染器向 OpenGL 發起繪製和重新繪製顯示列表的命令所花的時間。此豎條的高度與它執行每個顯示列表所花的時間的總和成正比—顯示列表越多，紅色條就越高。
	XFer	表示將位圖信息上傳到 GPU 所花的時間。大區段表示應用花費大量的時間加載大量圖形。此區段在運行 Android 4.0 或更低版本的設備上不可見。
	更新	表示用於創建和更新視圖顯示列表的時間。如果豎條的此部分很高，則表明這裏可能有許多自定義視圖繪製，或 onDraw 函數執行的工作很多。

表 2. Android 4.0 及 5.0 中的豎條區段。

如需詳細瞭解如何解釋分析工具提供的信息，請閱讀使用 Profile GPU Rendering 進行分析。

注：儘管此工具名爲 Profile GPU Rendering，但所有受監控的進程實際上發生在 CPU 中。通過將命令提交到 GPU 觸發渲染，GPU 異步渲染屏幕。在某些情況下，GPU 會有太多工作要處理，在它可以提交新命令前，您的 CPU 必須等待。在等待時，您將看到橙色條和紅色條中出現峯值，且命令提交將被阻止，直到 GPU 命令隊列騰出更多空間。

將 GPU 過度繪製可視化

這是開發者選項中的另一個功能，通過對您的界面進行彩色編碼來幫助您識別過度繪製。當您的應用在同一幀中多次繪製相同像素時，便會發生過度繪製。因此，此圖可顯示您的應用可能在何處執行太多不必要的渲染工作，這可能是 GPU 多此一舉地渲染用戶不可見的像素所導致的性能問題。因此，您應儘可能修復過度繪製 Event。

如果您尚未執行此操作，請啓用開發者選項。然後，要在您的設備上可視化過度繪製問題，請執行以下操作：