Ukur waktu muat dan rendering layar dengan Firebase Performance Monitoring

1. Perkenalan

Terakhir Diperbarui: 2021-03-11

Mengapa kita perlu mengukur kinerja Views?

Tampilan adalah bagian penting dari aplikasi Android yang secara langsung memengaruhi pengalaman pengguna. Misalnya, Aktivitas atau Fragmen Anda berisi UI yang menampung komponen Tampilan yang berinteraksi dengan pengguna. Pengguna tidak dapat melihat seluruh konten UI sampai benar-benar digambar di layar. Layar yang lambat dan beku akan secara langsung mengganggu interaksi pengguna dengan aplikasi Anda dan menciptakan pengalaman pengguna yang buruk.

Bukankah Firebase Performance Monitoring menyediakan metrik kinerja ini secara langsung?

Firebase Performance Monitoring secara otomatis menangkap beberapa data kinerja yang siap digunakan, seperti waktu mulai aplikasi Anda (yaitu, waktu muat untuk Aktivitas pertama Anda saja) dan kinerja rendering layar (yaitu, bingkai lambat dan beku untuk Aktivitas tetapi tidak untuk Fragmen). Namun, aplikasi industri biasanya tidak memiliki banyak Aktivitas melainkan satu Aktivitas dan beberapa Fragmen. Selain itu, banyak aplikasi biasanya menerapkan Tampilan Kustom mereka sendiri untuk kasus penggunaan yang lebih kompleks. Jadi, seringkali berguna untuk memahami cara mengukur waktu muat dan kinerja rendering layar dari Aktivitas dan Fragmen dengan melengkapi pelacakan kode khusus di aplikasi Anda. Anda dapat dengan mudah memperluas codelab ini untuk mengukur kinerja komponen Tampilan Kustom.

Apa yang akan Anda pelajari?

  • Cara menambahkan Firebase Performance Monitoring ke aplikasi Android
  • Memahami pemuatan Aktivitas atau Fragmen
  • Bagaimana instrumen jejak kode kustom untuk mengukur waktu buka dari suatu Kegiatan atau Fragmen
  • Memahami Rendering Layar dan apa itu bingkai Lambat/Beku
  • Cara melengkapi jejak kode khusus dengan metrik untuk merekam layar Lambat/Beku
  • Cara melihat metrik yang dikumpulkan di konsol Firebase

Apa yang Anda butuhkan?

  • Android Studio 4.0 atau lebih tinggi
  • Perangkat/emulator Android
  • Java versi 8 atau lebih tinggi

2. Persiapan

Dapatkan kodenya

Jalankan perintah berikut untuk mengkloning kode sampel untuk codelab ini. Ini akan membuat folder bernama codelab-measure-android-view-performance di mesin Anda:

$ git clone https://github.com/FirebaseExtended/codelab-measure-android-view-performance.git
$ cd codelab-measure-android-view-performance

Jika Anda tidak memiliki git di mesin Anda, Anda juga dapat mengunduh kode langsung dari GitHub.

Impor proyek measure-view-performance-start ke Android Studio. Anda mungkin akan melihat beberapa kesalahan kompilasi atau mungkin peringatan tentang file google-services.json yang hilang. Kami akan memperbaikinya di bagian selanjutnya dari langkah ini.

Dalam codelab ini, kita akan menggunakan plugin Firebase Assistant untuk mendaftarkan aplikasi Android kita dengan proyek Firebase dan menambahkan file konfigurasi, plugin, dan dependensi Firebase yang diperlukan ke proyek Android kita — semuanya dari dalam Android Studio !

Hubungkan aplikasi Anda ke Firebase

  1. Buka Android Studio / Bantuan > Periksa pembaruan untuk memastikan Anda menggunakan Android Studio versi terbaru dan Firebase Assistant.
  2. Pilih Alat > Firebase untuk membuka panel Asisten .

e791bed0999db1e0.png

  1. Pilih Performance Monitoring untuk ditambahkan ke aplikasi Anda, lalu klik Mulai dengan Performance Monitoring .
  2. Klik Hubungkan ke Firebase untuk menghubungkan proyek Android Anda dengan Firebase (ini akan membuka konsol Firebase di browser Anda) .
  3. Di konsol Firebase, klik Tambahkan proyek , lalu masukkan nama proyek Firebase (jika Anda sudah memiliki proyek Firebase, Anda dapat memilih proyek yang sudah ada) . Klik Lanjutkan dan setujui persyaratan untuk membuat proyek Firebase dan Aplikasi Firebase baru.
  4. Selanjutnya Anda akan melihat dialog untuk Menghubungkan Aplikasi Firebase baru Anda ke proyek Android Studio Anda.

42c498d28ead2b77.png

  1. Kembali ke Android Studio, di panel Asisten , Anda akan melihat konfirmasi bahwa aplikasi Anda terhubung ke Firebase.

dda8bdd9488167a0.png

Tambahkan Pemantauan Kinerja ke aplikasi Anda

Di panel Asisten di Android Studio, klik Tambahkan Pemantauan Kinerja ke aplikasi Anda .

Anda akan melihat dialog untuk Menerima Perubahan setelah itu Android Studio harus menyinkronkan aplikasi Anda untuk memastikan bahwa semua dependensi yang diperlukan telah ditambahkan.

9b58145acc4be030.png

Terakhir, Anda akan melihat pesan sukses di panel Asisten di Android Studio bahwa semua dependensi telah disiapkan dengan benar.

aa0d46fc944e0c0b.png

Sebagai langkah tambahan, aktifkan debug logging dengan mengikuti petunjuk di langkah "(Opsional) Aktifkan debug logging". Instruksi yang sama juga tersedia dalam dokumentasi publik .

3. Jalankan aplikasi

Jika Anda telah berhasil mengintegrasikan aplikasi Anda dengan Performance Monitoring SDK, proyek sekarang harus dikompilasi. Di Android Studio, klik Jalankan > Jalankan 'aplikasi' untuk membuat dan menjalankan aplikasi di perangkat/emulator Android yang terhubung.

Aplikasi ini memiliki dua tombol yang membawa Anda ke Aktivitas dan Fragmen yang sesuai, seperti ini:

410d8686b4f45c33.png

Dalam langkah-langkah codelab berikut ini, Anda akan mempelajari cara mengukur waktu buka dan kinerja rendering layar dari Aktivitas atau Fragmen Anda.

4. Memahami pemuatan Aktivitas atau Fragmen

Pada langkah ini, kita akan mempelajari apa yang dilakukan sistem selama pemuatan Aktivitas atau Fragmen.

Memahami pemuatan suatu Aktivitas

Untuk suatu Aktivitas, waktu buka didefinisikan sebagai waktu mulai dari saat objek Aktivitas dibuat hingga Frame Pertama sepenuhnya digambar di layar ( ini adalah saat pengguna Anda akan melihat UI lengkap untuk Aktivitas untuk yang pertama waktu ). Untuk mengukur apakah aplikasi Anda sepenuhnya digambar, Anda bisa menggunakan metode reportFullyDrawn() untuk mengukur waktu yang telah berlalu antara peluncuran aplikasi dan tampilan lengkap semua sumber daya dan hierarki tampilan.

Pada tingkat tinggi, saat aplikasi Anda memanggil startActivity(Intent) , sistem secara otomatis melakukan proses berikut. Setiap proses membutuhkan waktu untuk diselesaikan, yang menambah durasi waktu antara pembuatan Aktivitas dan saat pengguna melihat UI untuk Aktivitas di layar mereka.

c20d14b151549937.png

Memahami pemuatan Fragmen

Mirip dengan Aktivitas, waktu muat untuk Fragmen didefinisikan sebagai waktu mulai dari saat Fragmen dilampirkan ke Aktivitas hostnya sampai Bingkai Pertama untuk Tampilan Fragmen digambar sepenuhnya di layar.

5. Ukur waktu buka suatu Aktivitas

Penundaan pada frame pertama dapat menyebabkan pengalaman pengguna yang buruk, jadi penting untuk memahami berapa banyak penundaan pemuatan awal yang dialami pengguna Anda. Anda dapat menggunakan pelacakan kode khusus untuk mengukur waktu muat ini:

  1. Mulai pelacakan kode kustom (bernama TestActivity-LoadTime ) di kelas Aktivitas segera setelah objek Aktivitas dibuat.

TestActivity.java

public class TestActivity extends AppCompatActivity {   
    // TODO (1): Start trace recording as soon as the Activity object is created.
    private final Trace viewLoadTrace = FirebasePerformance.startTrace("TestActivity-LoadTime");

    // ...

}
  1. Ganti callback onCreate() , dan dapatkan View yang ditambahkan oleh metode setContentView() .
@Override     
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    
    super.onCreate(savedInstanceState);          

    // Current Activity's main View (as defined in the layout xml file) is inflated after this            
    setContentView(R.layout.activity_test);          

    // ...

    // TODO (2): Get the View added by Activity's setContentView() method.         
    View mainView = findViewById(android.R.id.content);     

    // ...
}
  1. Kami telah menyertakan implementasi FistDrawListener , yang memiliki dua callback: onDrawingStart() dan onDrawingFinish() (lihat bagian berikutnya di bawah untuk detail selengkapnya tentang FirstDrawListener dan apa yang dapat memengaruhi kinerjanya) . Daftarkan FirstDrawListener di akhir callback onCreate() Aktivitas. Anda harus menghentikan viewLoadTrace di callback onDrawingFinish() .

TestActivity.java

    // TODO (3): Register the callback to listen for first frame rendering (see
    //  "OnFirstDrawCallback" in FirstDrawListener) and stop the trace when View drawing is
    //  finished.
    FirstDrawListener.registerFirstDrawListener(mainView, new FirstDrawListener.OnFirstDrawCallback() {              
        @Override             
        public void onDrawingStart() {       
          // In practice you can also record this event separately
        }

        @Override             
        public void onDrawingFinish() {
            // This is when the Activity UI is completely drawn on the screen
            viewLoadTrace.stop();             
        }         
    });
  1. Jalankan kembali aplikasi. Kemudian, filter logcat dengan " Metrik pelacakan log ". Ketuk tombol LOAD ACTIVITY , dan cari log seperti di bawah ini:
I/FirebasePerformance: Logging trace metric: TestActivity-LoadTime (duration: XXXms)

Selamat! Anda telah berhasil mengukur waktu pemuatan suatu Aktivitas dan melaporkan data tersebut ke Firebase Performance Monitoring. Kami akan melihat metrik yang direkam di Firebase console nanti di codelab ini.

Tujuan FirstDrawListener

Di bagian tepat di atas, kami mendaftarkan FirstDrawListener . Tujuan FirstDrawListener adalah untuk mengukur kapan frame pertama telah dimulai dan selesai menggambar.

Ini mengimplementasikan ViewTreeObserver.OnDrawListener dan menimpa callback onDraw() yang dipanggil saat pohon View akan digambar. Kemudian membungkus hasilnya untuk menyediakan dua callback utilitas onDrawingStart() dan onDrawingFinish() .

Kode lengkap FirstDrawListener dapat ditemukan di kode sumber codelab ini .

6. Ukur waktu muat Fragmen

Mengukur waktu buka Fragmen mirip dengan cara kami mengukurnya untuk Aktivitas tetapi dengan beberapa perbedaan kecil. Sekali lagi, kami akan menggunakan jejak kode khusus :

  1. Ganti callback onAttach() dan mulai merekam fragmentLoadTrace Anda. Kami akan menamai jejak ini Test-Fragment-LoadTime .

Seperti yang dijelaskan pada langkah sebelumnya, objek Fragment dapat dibuat kapan saja, tetapi menjadi aktif hanya jika dilampirkan ke Aktivitas hostnya.

TestFragment.java

public class TestFragment extends Fragment {

   // TODO (1): Declare the Trace variable.
   private Trace fragmentLoadTrace;

   @Override
   public void onAttach(@NonNull Context context) {
       super.onAttach(context);

       // TODO (2): Start trace recording as soon as the Fragment is attached to its host Activity.
       fragmentLoadTrace = FirebasePerformance.startTrace("TestFragment-LoadTime");
   }
  1. Daftarkan FirstDrawListener di callback onViewCreated() . Kemudian, mirip dengan contoh Aktivitas, hentikan pelacakan di onDrawingFinish() .

TestFragment.java

@Override
public void onViewCreated(@NonNull View mainView, Bundle savedInstanceState) {
   super.onViewCreated(mainView, savedInstanceState);

   // ...

   // TODO (3): Register the callback to listen for first frame rendering (see
   //  "OnFirstDrawCallback" in FirstDrawListener) and stop the trace when view drawing is
   //  finished.
   FirstDrawListener.registerFirstDrawListener(mainView, new FirstDrawListener.OnFirstDrawCallback() {

       @Override
       public void onDrawingStart() {
           // In practice you can also record this event separately
       }

       @Override
       public void onDrawingFinish() {
           // This is when the Fragment UI is completely drawn on the screen
           fragmentLoadTrace.stop();
       }
   });
  1. Jalankan kembali aplikasi. Kemudian, filter logcat dengan " Metrik pelacakan log ". Ketuk tombol LOAD FRAGMENT , dan cari log seperti di bawah ini:
I/FirebasePerformance: Logging trace metric: TestFragment-LoadTime (duration: XXXms)

Selamat! Anda telah berhasil mengukur waktu pemuatan Fragmen dan melaporkan data tersebut ke Firebase Performance Monitoring. Kami akan melihat metrik yang direkam di Firebase console nanti di codelab ini.

7. Memahami Rendering Layar dan apa itu bingkai Lambat/Beku

Rendering UI adalah tindakan menghasilkan bingkai dari aplikasi Anda dan menampilkannya di layar. Untuk memastikan interaksi pengguna dengan aplikasi Anda lancar, aplikasi Anda harus merender bingkai dalam waktu kurang dari 16 md untuk mencapai 60 bingkai per detik ( mengapa 60fps? ). Jika aplikasi Anda mengalami rendering UI yang lambat, maka sistem akan dipaksa untuk melewati frame, dan pengguna akan merasakan stuttering di aplikasi Anda. Kami menyebutnya jank .

Demikian pula, bingkai beku adalah bingkai UI yang membutuhkan waktu lebih dari 700 md untuk dirender. Penundaan ini menjadi masalah karena aplikasi Anda tampaknya macet dan tidak responsif terhadap masukan pengguna selama hampir satu detik penuh saat bingkai sedang dirender.

8. Ukur frame Slow/Frozen dari Fragmen

Firebase Performance Monitoring secara otomatis menangkap frame lambat/beku untuk suatu Aktivitas ( tetapi hanya jika Akselerasi Perangkat Keras ). Namun, fitur ini saat ini tidak tersedia untuk Fragmen. Frame lambat/beku Fragmen didefinisikan sebagai frame lambat/beku untuk seluruh Aktivitas antara onFragmentAttached() dan onFragmentDetached() dalam siklus hidup Fragment.

Mengambil motivasi dari kelas AppStateMonitor ( yang merupakan bagian dari Performance Monitoring SDK yang bertanggung jawab untuk merekam jejak layar untuk Aktivitas ), kami menerapkan kelas ScreenTrace ( yang merupakan bagian dari repo kode sumber codelab ini ). Kelas ScreenTrace dapat dihubungkan ke panggilan balik siklus hidup FragmentManager Aktivitas untuk menangkap bingkai yang lambat/beku. Kelas ini menyediakan dua API publik:

  • recordScreenTrace() : Mulai merekam jejak layar
  • sendScreenTrace() : Menghentikan perekaman pelacakan layar dan melampirkan metrik khusus ke log jumlah bingkai Total, Lambat, dan Beku

Dengan melampirkan metrik khusus ini, pelacakan layar untuk Fragmen dapat ditangani dengan cara yang sama seperti pelacakan layar untuk Aktivitas dan dapat ditampilkan bersama dengan pelacakan rendering layar lainnya di dasbor Performa konsol Firebase.

Berikut ini cara mencatat jejak layar untuk Fragmen Anda:

  1. Inisialisasi kelas ScreenTrace di Aktivitas Anda yang menghosting Fragmen.

MainActivity.java

// Declare the Fragment tag
private static final String FRAGMENT_TAG = TestFragment.class.getSimpleName();

// TODO (1): Declare the ScreenTrace variable.
private ScreenTrace screenTrace;

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

    // TODO (2): Initialize the ScreenTrace variable.
    screenTrace = new ScreenTrace(this, FRAGMENT_TAG);

    // ...
}
  1. Saat Anda memuat Fragment, daftar ke FragmentLifecycleCallbacks dan ganti callback onFragmentAttached() dan onFragmentDetached() . Kami telah melakukan ini untuk Anda. Anda harus mulai merekam pelacakan layar di callback onFragmentAttached() dan berhenti merekam di callback onFragmentDetached() .

MainActivity.java

private final FragmentManager.FragmentLifecycleCallbacks fragmentLifecycleCallbacks =
       new FragmentManager.FragmentLifecycleCallbacks() {

           @Override
           public void onFragmentAttached(@NonNull FragmentManager fm, @NonNull Fragment f, @NonNull Context context) {
               super.onFragmentAttached(fm, f, context);

               // TODO (3): Start recording the screen traces as soon as the Fragment is
               //  attached to its host Activity.
               if (FRAGMENT_TAG.equals(f.getTag()) && screenTrace.isScreenTraceSupported()) {
                   screenTrace.recordScreenTrace();
               }
           }

           @Override
           public void onFragmentDetached(@NonNull FragmentManager fm, @NonNull Fragment f) {
               super.onFragmentDetached(fm, f);

               // TODO (4): Stop recording the screen traces as soon as the Fragment is
               //  detached from its host Activity.
               if (FRAGMENT_TAG.equals(f.getTag()) && screenTrace.isScreenTraceSupported()) {
                   screenTrace.sendScreenTrace();
               }

               // Unregister Fragment lifecycle callbacks after the Fragment is detached
               fm.unregisterFragmentLifecycleCallbacks(fragmentLifecycleCallbacks);
           }
       };
  1. Jalankan kembali aplikasi. Kemudian, ketuk tombol LOAD FRAGMENT . Tunggu beberapa detik, lalu klik back button di bilah navigasi bawah.

Filter logcat dengan " Logging trace metric ", lalu cari log seperti di bawah ini:

I/FirebasePerformance: Logging trace metric: _st_MainActivity-TestFragment (duration: XXXms)

Filter logcat dengan " FireperfViews ", lalu cari log seperti di bawah ini:

D/FireperfViews: sendScreenTrace MainActivity-TestFragment, name: _st_MainActivity-TestFragment, total_frames: XX, slow_frames: XX, frozen_frames: XX

Selamat! Anda telah berhasil mengukur frame Lambat/Beku untuk Fragmen dan melaporkan data tersebut ke Firebase Performance Monitoring. Kami akan melihat metrik yang direkam di Firebase console nanti di codelab ini.

9. Periksa metrik di konsol Firebase

  1. Di logcat, klik URL Firebase console untuk mengunjungi halaman detail untuk pelacakan. ceb9d5ba51bb6e89.jpeg

Atau, di Firebase console , pilih proyek yang memiliki aplikasi Anda. Di panel kiri, cari bagian Release & Monitor , lalu klik Performance .

  • Di tab Dasbor utama, gulir ke bawah ke tabel jejak, lalu klik tab Jejak khusus . Di tabel ini, Anda akan melihat jejak kode khusus yang kami tambahkan sebelumnya ditambah beberapa jejak bawaan , seperti jejak _app_start .
  • Temukan dua pelacakan kode khusus Anda, TestActivity-LoadTime dan TestFragment-LoadTime . Klik Durasi untuk salah satu untuk melihat detail lebih lanjut tentang data yang dikumpulkan.

a0d8455c5269a590.png

  1. Halaman detail untuk pelacakan kode ubahsuaian menunjukkan kepada Anda informasi tentang durasi pelacakan (yaitu, waktu muat yang diukur).

5e92a307b7410d8b.png

  1. Anda juga dapat melihat data kinerja untuk pelacakan layar kustom Anda.
  • Kembali ke tab Dasbor utama, gulir ke bawah ke tabel jejak, lalu klik tab Render layar . Dalam tabel ini, Anda akan melihat pelacakan layar khusus yang kami tambahkan sebelumnya ditambah pelacakan layar bawaan , seperti pelacakan MainActivity .
  • Temukan jejak layar khusus Anda, MainActivity-TestFragment . Klik nama jejak untuk melihat data agregat dari rendering lambat dan bingkai beku.

ee7890c7e2c28740.png

10. Selamat

Selamat! Anda telah berhasil mengukur waktu muat dan kinerja rendering layar dari suatu Aktivitas dan Fragmen dengan menggunakan Firebase Performance Monitoring!

Apa yang telah Anda capai

  • Anda mengintegrasikan Firebase Performance Monitoring ke dalam aplikasi contoh
  • Anda sekarang memahami siklus hidup pemuatan Tampilan
  • Anda mengukur waktu buka Aktivitas dan Fragmen dengan menambahkan jejak kode khusus
  • Anda merekam bingkai lambat/beku dengan menambahkan pelacakan layar khusus dengan metrik khusus

Apa berikutnya

Firebase Performance menyediakan lebih banyak cara pengukuran kinerja aplikasi Anda selain pelacakan kustom. Ini secara otomatis mengukur waktu mulai aplikasi, aplikasi di latar depan, dan data kinerja aplikasi di latar belakang . Saatnya Anda memeriksa metrik ini di Firebase Console .

Selain itu, Firebase Performance menawarkan pemantauan permintaan jaringan HTTP/S otomatis . Dengan itu Anda dapat dengan mudah mengisi permintaan jaringan tanpa menulis satu baris kode pun. Bisakah Anda mencoba mengirim beberapa permintaan jaringan dari aplikasi Anda dan menemukan metrik di konsol Firebase ?

Bonus

Sekarang setelah Anda mengetahui cara mengukur waktu muat dan kinerja rendering layar Aktivitas/Fragmen Anda dengan menggunakan pelacakan kode khusus, dapatkah Anda menjelajahi basis kode sumber terbuka kami untuk melihat apakah Anda dapat menangkap metrik tersebut di luar kotak untuk Aktivitas/Fragmen apa pun itu adalah bagian dari aplikasi? Jangan ragu untuk mengirim PR jika Anda mau :-)

11. Bonus Belajar

Memahami apa yang terjadi selama pemuatan Aktivitas akan membantu Anda lebih memahami karakteristik kinerja aplikasi Anda. Pada langkah sebelumnya, kami menjelaskan pada tingkat tinggi apa yang terjadi selama pemuatan Aktivitas, tetapi diagram berikut menjelaskan setiap fase dengan lebih detail.

cd61c1495fad7961.png