1、前言
很多时候在使用APP的时候，手机可能会发热发烫。这是因为CPU使用率过高，CPU过于繁忙，会使整个手机无法响应用户，整体性能降低，用户体验就会很差，也容易引起ANR等等一系列问题。以下会根据实际app性能测试案例，展开进行app性能评测之CPU使用率的分析和总结。
CPU使用率原理理解
在Linux系统下，CPU利用率分为用户态、系统态、空闲态，分别表示CPU处于用户态执行的时间，系统内核执行的时间，和空闲系统进程执行的时间。
那么我们来看看这个时间究竟是什么？
先介绍几个和Linux时间有关的名词：HZ、tick与jiffies。
CPU利用率计算公式也就是：
CPU使用率＝（用户态Jiffies＋系统态Jiffies）／总Jiffies
2、CPU测试方法
2.1 CPU占用率数据获取--第三方测试工具
腾讯GT
平安云测试助手+评测中心(http://fit-stg1.jryzt.com/Hyperion-server/html/index.html) ---极力推荐
安测试
腾讯APT
网易Emagee
2.2 CPU占用率数据获取方法--adb命令
CPU是系统非常重要的资源，在Android中/proc/stat, 包含了所有CPU的相关详情信息，查看CPU使用情况，CPU不是一个瞬时态，而是一个过程态的体现，一般可以使用top命令和dump cpuinfo命令进行CPU占用率获取。
一般获取Android CPU数据的有两个命令：top和dump cpuinfo
2.2.1 top命令获取方法
（1）top命令方式获取原理了解：
top是比较经典的CPU计算方法，top的代码在androidm/system/core/toolbox/top.c下面，输出process的cpu使用率在print_procs里面，CPU的计算是proc->delta_time * 100 / total_delta_time
先看total_delta_time由：
total_delta_time = (new_cpu.utime + new_cpu.ntime + new_cpu.stime + new_cpu.itime + new_cpu.iowtime + new_cpu.irqtime + new_cpu.sirqtime)
- (old_cpu.utime + old_cpu.ntime + old_cpu.stime + old_cpu.itime
+ old_cpu.iowtime + old_cpu.irqtime + old_cpu.sirqtime);
| /proc/stat文件: | 该文件包含了所有CPU活动的信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。不同内核版本中该文件的格式可能不大一致。 |
| user (147): | 从系统启动开始累计到当前时刻，处于用户态的运行时间，不包含 nice值为负进程。 |
| nice (11): | 从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间 |
| system (79): | 从系统启动开始累计到当前时刻，处于核心态的运行时间 |
| idle (408): | 从系统启动开始累计到当前时刻，除IO等待时间以外的其它等待时间 |
| iowait (1): | 从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间(since 2.5.41) |
| irq (0) | 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间(since 2.6.0-test4) |
| softirq (6): | 从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间(since 2.6.0-test4) |
（2）top命令获取CPU占用率实例：
adb shell top -m 100 -n 1 -s cpu | grep 包名
adb shell top -m 100 -n 1 -s cpu | grep com.pafinancialtech.fuzhoubank
zhangmeiyuan-5:~ zhangmeiyuan$ adb shell top -m 100 -n 1 -s cpu | grep com.pafinancialtech.fuzhoubank
18540 0 42% S 108 2102520K 317264K fg u0_a858 com.pafinancialtech.fuzhoubank
2.2.2 dump cpuinfo命令获取方法
（1）dump命令方式获取原理了解：
dump cpuinfo是Android特有的命令，dump cpuinfo命令的实现在androidm/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ProcessCpuTracker.java类里面，方法是printCurrentState:
而printProcessCPU输出process CPU的使用情况：
private void printProcessCPU(PrintWriter pw, String prefix, int pid, String label,
int totalTime, int user, int system, int iowait, int irq, int softIrq,
int minFaults, int majFaults) {
pw.print(prefix);
if (totalTime == 0) totalTime = 1;
printRatio(pw, user+system+iowait+irq+softIrq, totalTime);
...
}
user+system+iowait+irq+softIrq就是totalTime。 st变量的赋值，在collectStats里面，st.rel_utime 和 st.rel_stime还是通过读/proc/pid/stat相减得到，而st.rel_uptime却是通过 SystemClock.uptimeMillis()差值，并不是跟top一样，通过proc/stat得到总CPU jiffies,
（2）dump命令获取CPU占用率实例
adb shell dumpsys cpuinfo |grep 包名
zhangmeiyuan-5:~ zhangmeiyuan$ adb shell dumpsys cpuinfo |grep com.pafinancialtech.fuzhoubank
117% 16322/com.pafinancialtech.fuzhoubank: 106% user + 11% kernel / faults: 45403 minor 99 major
0.5% 14032/com.pafinancialtech.fuzhoubank:pushservice: 0.5% user + 0% kernel / faults: 1610 minor
+0% 16547/com.pafinancialtech.fuzhoubank:remote: 0% user + 0% kernel
从上图我们可以看出：80%是针对这个CPU的占用率是80%，其中72%占用率是用户使用的，8.4%是内核的占用率，这个数只是针对1核来说，现在手机都是多核的了，那这样的值也不会太准确，如果是多核情况下还需除以cpu的个数。
2.3 CPU问题分析思路及工具
如果APP某场景进行操作时出现发烫、卡顿、ANR现象时，可以怀疑出现CPU问题，一般解决思路如下：
2.3.1 Android Monitor监控分析
拿到APP源码，在Android studio中构建测试DEBUG包进行调试如下截图：
双击我绿色框标记的这个按钮，就会生成这么一个文件，如图：
上图就一目了然的看到了耗费CPU 都有哪些方法。此时点击黑色的文本，几秒钟后studio会生成.trace文件，我们就可以分析各方法使用cpu的情况了。
2.3.2 分析TraceView文件查找CPU问题
TraceView 是 Android SDK 中内置的1个工具，它可以加载 trace 文件，用图形的情势展现代码的履行时间、次数及调用栈，便于我们分析。
（1）使用Android Studio工具DDMS
生成Traceview 进行分析查看具体Trace期间各方法调用关系，调用次数以及耗时比例
附： Profile Panel各列作用说明
| Name | 该线程运行过程中所调用的函数名 |
| Incl Cpu Time | 某函数占用的CPU时间，包含内部调用其它函数的CPU时间 |
| Excl Cpu Time | 某函数占用的CPU时间，但不含内部调用其它函数所占用的CPU时间 |
| Incl Real Time | 某函数运行的真实时间（以毫秒为单位），内含调用其它函数所占用的真实时间 |
| Excl Real Time | 某函数运行的真实时间（以毫秒为单位），不含调用其它函数所占用的真实时间 |
| Call+Recur Calls/Total | 某函数被调用次数以及递归调用占总调用次数的百分比 |
| Cpu Time/Call | 某函数调用CPU时间与调用次数的比。相当于该函数平均执行时间 |
| Real Time/Call | 同CPU Time/Call类似，只不过统计单位换成了真实时间 |
（2）使用代码生成 trace 文件
Debug.startMethodTracing("shixintrace");
//开始 trace，保存文件到 "/sdcard/shixintrace.trace"
// ...
Debug.stopMethodTracing(); //结束
代码很简单，当你调用开始代码的时候，系统会生产 trace 文件，并且产生追踪数据，当你调用结束代码时，会将追踪数据写入到 trace 文件中。
下1步使用 adb 命令将 trace 文件导出到电脑：
adb pull /sdcard/shixintrace.trace /tmp
使用代码生成 trace 方式的好处是容易控制追踪的开始和结束，缺点就是步骤略微多了一点。
2.3 CPU测试场景
一般cpu检测我们要分4种情况：
1.在空闲时间的消耗，基本没大应用使用cpu
2.在运行一些应用的情况下，cpu已占50%的情况下，观察应用程序占用cpu的情况
3.在高负荷的情况下看CPU的表现，我定义这个高负荷，cpu占用应是在80%以上
4.观察App 相同/不同场景下CPU走势、峰值情况
3、XX银行性能评测-CPU测试结果分析
3.1 总览
此次质量开放平台-评测中心（http://fit-stg1.jryzt.com/Hyperion-server/html/index.html）的性能测试的采集的CPU占用数据主要是针对场景页面的CPU占用测试，CPU占用数据获取原理是CPU执行非系统空闲进程的时间 / CPU总的执行时间。
从CPU消耗对比来看，行业竞品均值为8.4%，90分位约4.9%，75分位约7.8%，中位数约9.3%，25分位约16.2%。
【榕商Bank】和10家竞品分析对比，CPU占用12.0%，表现较差，不及行业平均水准。但是从APP本品各场景CPU占用率来看，占用率最大的为理财产品详情页22.7%，主要原因是该页面存在6个不同时段近七日和万份收益率曲线走势图绘制，但是仍然未超过CPU占用率基线30%，且目前大部分手机是四核、八核系统，所以目前测试数据表明整体表现良好不存在瓶颈，但是从行业标准来看，理财产品详情页仍然有优化空间，建议优化。
4、App端CPU问题排查思路：
（1）是否有非常多的网络请求
（2）是否开了很多进程OR 应用，尝试关闭其他应用再查看CPU是否降下来
（3）是否有大量大图片、视频处理跟加载或布局
（4）查找程序中有没有特殊布局或者特殊操作（GPS定位，一直刷新类的服务等），特殊加载（Gif图片加载，视频，音频加载等）
（5）当前页面是否有过多的图表、曲线图等绘制操作
（6）通过Android Studio 自带的monitor查找是哪个Activity或者哪个方法有一直不停止的运算消耗CPU（比如：不停止的while 或者for 循环）