背景

最近碰到一個動畫卡頓的問題，花了比較多的精力進行解決，并從中總結出來一些分析的套路，特此進行分享。
卡頓掉幀的現象：

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正常的現象：

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從現象可以看出，應用信息展開的時候，有一定的卡頓。

繪制原理

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要在屏幕上顯示，其實要經過一系列的過程，Android 應用程序把經過測量、布局、繪制后的 surface 緩存數據，通過進程通信的方式，把數據給到SurfaceFlinger ，SurfaceFlinger這把這些圖層的數據根據surface的排序進行混合，最后把混合之后的數據渲染到顯示屏幕上， 通過 Android 的刷新機制來刷新數據。也就是說應用層負責繪制，系統層負責渲染，通過進程間通信把應用層需要繪制的數據傳遞到系統層服務，系統層服務通過刷新機制把數據更新到屏幕上。

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surfaceflinger在初始化時設置VnSync信號周期，一般為16ms，之后監聽Vnsync信號，在收到信號之后，重新走混合渲染流程。
開發app的性能目標就是保持60fps，這意味著每一幀你只有16ms≈1000/60的時間來處理所有的任務。Android系統每隔16ms發出VSYNC信號，觸發對UI進行渲染，如果每次渲染都成功，這樣就能夠達到流暢的畫面所需要的60fps。

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丟幀情況 卡頓情況
0-10幀 流暢
10-20幀 較卡
20-40幀 很卡
40-60幀 卡死了

卡頓分析

通過systrace抓取launcher應用卡頓時候的信息，獲取的traceview，掉幀的的部分如下：

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線程在traceview中的信息包括兩部分，線程運行狀態，和線程運行方法棧。
通過顏色判斷線程運行狀態，各個顏色的含義為：
灰色：sleeping，線程休眠狀態
藍色：runnable，線程就緒狀態
綠色：running，線程運行狀態
從掉幀的的線程的運行狀態判斷，在掉幀的時候，UI線程狀態色顏色為長時間灰色，處于sleeping狀態。直接原因找到了，找到導致卡頓的元兇近了一步。
導致UI線程掛起的線程，一般也是將UI線程喚醒的線程。
在traceview中雙擊UI線程結束休眠后，變成就緒的第一個狀態，也就是從灰色變成藍色的第一個狀態，可以發現，導致掛起的線程的線程號為27005。

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在traceview中搜索27005，可以知道此線程名為RenderThread，也就是硬件加速專門用來渲染的線程。

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并且從圖中可看出在UI線程被喚醒前，RenderThread線程剛剛執行完syncFrameState方法。

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RenderThread的工作流程

RenderThread的工作流程可以參考 http://www.lxweimin.com/p/bc1c1d2fadd1
簡單的來說RenderThread的工作流程為：
1.將Main Thread維護的Display List同步到Render Thread維護的Display List去。這個同步過程由Render Thread執行，但是Main Thread會被阻塞住。
2.如果能夠完全地將Main Thread維護的Display List同步到Render Thread維護的Display List去，那么Main Thread就會被喚醒，此后Main Thread和Render Thread就互不干擾，各自操作各自內部維護的Display List；否則的話，Main Thread就會繼續阻塞，直到Render Thread完成應用程序窗口當前幀的渲染為止。
3.Render Thread在渲染應用程序窗口的Root Render Node的Display List之前，首先將那些設置了Layer的子Render Node的Display List渲染在各自的一個FBO上，接下來再一起將這些FBO以及那些沒有設置Layer的子Render Node的Display List一起渲染在Frame Buffer之上，也就是渲染在從Surface Flinger請求回來的一個圖形緩沖區上。這個圖形緩沖區最終會被提交給Surface Flinger合并以及顯示在屏幕上。

注意第二步：“如果能夠完全地將Main Thread維護的Display List同步到Render Thread維護的Display List去，那么Main Thread就會被喚醒”，這個就驗證了我們從traceview中看到的在RenderThread完成syncFrameState之后，UI線程被喚醒。

綜述

掉幀的根本原因是RenderThread的繪制時間過長。UI線程在Draw方法中，完成將數據放入displaylist之后會掛起，等待Render Thread將displaylist的數據同步，也就是完成syncFrameState方法。如果RenderThread一直在繪制，那么UI線程掛起的時間就會很長，整個繪制市場就會超過16ms，最終導致掉幀。