统计 Android 应用的 CPU 和内存
Android 系统基于 Linux 的内核构建起来，因此统计应用消耗的内存和占用的 CPU 时非常方便，本文介绍统计 CPU 和内存的命令，以及实现自动化统计的思路
CPU 的统计Linux 提供了非常简单的一个命令
top$ adb shell top
400%cpu 67%user 7%nice 63%sys 251%idle 1%iow 9%irq 2%sirq 0%host
PID USER PR NI VIRT RES SHR S[%CPU] %MEM TIME+ ARGS
2400 system 20 0 4.1G 64M 37M S 39.3 1.7 0:45.45 com.example+
1050 system 18 -2 4.3G 138M 94M S 15.0 3.8 0:40.05 system_server
3464 u0_a39 20 0 2.0G 238M 59M S 14.6 6.5 0:32.29 com.abc.test+
第 9 行 [%CPU] 和 第 10 行 %MEM 则分别对应进程的 CPU 占用率百分比和内存占用率百分比
这里 CPU 所在的列被中括号框选住，表示排序方式按 CPU 从高到低降序排列
另外，留意第一行第一列，显示的是 400%cpu，这是什么意思呢？
这表示 CPU 核心数不止一个，在这里有四个，所以就是 4 * 100%
想要查询这个命令传递参数的用法，可以输入
$ adb shell top --help
usage: top [-Hbq] [-k FIELD,] [-o FIELD,] [-s SORT] [-n NUMBER] [-d SECONDS] [-p PID,] [-u USER,]
Show process activity in real time.
-H Show threads
-k Fallback sort FIELDS (default -S,-%CPU,-ETIME,-PID)
-o Show FIELDS (def PID,USER,PR,NI,VIRT,RES,SHR,S,%CPU,%MEM,TIME+,CMDLINE)
-O Add FIELDS (replacing PR,NI,VIRT,RES,SHR,S from default)
-s Sort by field number (1-X, default 9)
-b Batch mode (no tty)
-d Delay SECONDS between each cycle (default 3)
-n Exit after NUMBER iterations
-p Show these PIDs
-u Show these USERs
-q Quiet (no header lines)
这里面重点提示一下
-p-H我们发现，这个命令只是把结果打印到窗口里，如果要保存到文件中做进一步分析，或者提供给开发排查问题，可以输入
$ adb shell top > file.txt
这样就保存到文件中了
另外，上面提到默认情况下是按 CPU 降序排列，使用
-s 列号$ adb shell top -s 10
Android 中，除了 top 命令外，还有一个命令用来统计最近一段时间内的 CPU 占用率，这在快速分析最近 CPU 占用时非常有用
$ adb shell dumpsys cpuinfo
Load: 7.88 / 8.13 / 5.81
CPU usage from 372745ms to 72694ms ago (2018-10-18 20:10:37.725 to 2018-10-18 20:15:37.776):
39% 2400/com.xxx.xxx.xx: 29% user + 10% kernel / faults: 708419 minor
15% 1050/system_server: 9.6% user + 5.5% kernel / faults: 29353 minor
13% 1863/com.android.phone: 9.5% user + 4.1% kernel / faults: 113330 minor
13% 3464/com.yy.yyy.yyyy: 8.5% user + 4.7% kernel / faults: 24530 minor
从输出内容中，可以读到，这是一段 20:10:37.725 到 20:15:37.776 这五分钟内的 CPU 占用率统计
这段时间里，占用最高的应用占比为 39%，它的包名是 com.xxx.xxx.xx
其中 29% 为用户态，10% 为内核态
CPU 占用率统计的原理是什么呢？我这里以 Android 8.1 系统来解读一下
每个应用启动以后，会随机分配到一个 ID 值，叫做
PIDps$ adb shell ps |grep com.android.settings
system 4603 543 4378288 43428 0 0 S com.android.settings
这里第二列的数字就是 PID，4603
应用启动以后，需要 CPU 做运算时，就会占用 CPU 的时间片让它去替自己做事，系统就会在某个位置写入应用的 CPU 占用时间，要查看这个时间，可以输入命令，以下命令中的 4603，需要替换为实际情况下的 PID 值
$ adb shell cat /proc/4603/stat
4603 (ndroid.settings) S 543 543 0 0 -1 1077936448 8978 0 13 0 4 6 0 0 20 0 11 0 5699 4483366912 10857 18446744073709551615 1 1 0 0 0 0 4612 0 1073775864 0 0 0 17 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
其中第 14 和 15 列的数字，分表表示应用在用户态下的 CPU 时间以及在内核态下的 CPU 时间
依据是 LInux 系统 proc 描述
http://man7.org/linux/man-pages/man5/proc.5.html
这两个数求和便是应用从启动到现在，一共使用的 CPU 时间
想要求得某个时间段中 CPU 的占用时间，则在 T1 时间，抓一次此数值，经过一段时间后，在 T2 时间，再抓一次此数值，求 T2 和 T1 数值之差便得到该时间段内的占用时间
既然我们是计算应用的 CPU 占用率，那么从哪里获得系统的占用时间呢？答案如下
$ adb shell cat /proc/stat
cpu 227074 29957 236622 747320 1822 34855 6375 0 0 0
cpu0 67340 7410 77242 142887 526 21616 4121 0 0 0
cpu1 64458 8939 77368 157790 717 9491 1260 0 0 0
cpu2 53326 7030 40617 216464 321 2078 615 0 0 0
cpu3 41950 6578 41395 230179 258 1670 379 0 0 0
...
对于每个数字的含义，仍然可参考上述页面下 Linux 对 proc 的解释
这里将输出结果第一行 cpu 字段后面的数字求和，即得到当前时间系统 CPU 的占用时间
分别抓取 T1 时刻和 T2 时刻系统 CPU 的占用时间，求差数就得到这个时间段内整个系统对 CPU 的占用
那么我们就可以算出来应用在 T1 和 T2 时间段内的 CPU 占用率了
内存的统计内存的统计原理相比于 CPU 更加复杂，这里不展开来谈，我们先学习统计的方法
Android 中推荐使用
dumpsys$ adb shell dumpsys meminfo
从这个命令中，我们能提取到总的物理内存值
Total RAM: 3,706,588K (status normal)如果启动的应用非常多，那么此命令有可能在默认超时时间 10 秒内统计不完，就会报错退出
增加一个超时参数 -t 秒数，就可以避免这种情况
$ adb shell dumpsys -t 30 meminfo
由于多数情况下，我们更关心某个应用的内存占用，可以指定它的包名或者 PID，去针对性的获得结果
$ adb shell dumpsys meminfo com.android.settings
# 或者
$ adb shell dumpsys meminfo 4603
** MEMINFO in pid 4603 [com.android.settings] **
Pss Private Private SwapPss Heap Heap Heap
Total Dirty Clean Dirty Size Alloc Free
------ ------ ------ ------ ------ ------ ------
Native Heap 1318 1276 0 0 6144 3154 2989
Dalvik Heap 166 148 0 0 1466 954 512
Dalvik Other 137 136 0 0
Stack 40 40 0 0
Ashmem 0 0 0 0
Other dev 8 0 8 0
.so mmap 156 64 0 0
.apk mmap 2148 0 2048 0
.dex mmap 900 8 820 0
.oat mmap 75 0 0 0
.art mmap 477 356 0 0
Other mmap 10 4 0 0
Unknown 506 504 0 0
TOTAL 5941 2536 2876 0 7610 4108 3501
提取 Pss Total 列的 TOTAL 值即可
通过不带包名的命令获得总的内存值，就可以计算占用率了
另外要提醒的是，上述命令执行过程中会消耗一定的 CPU，如果正在统计 CPU，则尽量减少对内存的统计，以免对总 CPU 造成影响
henry.Woo
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作者：henry.Woo
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