編寫 Microbenchmark

如要瞭解如何簡單編輯應用程式程式碼，以便使用 Microbenchmark 程式庫，請參閱「快速入門導覽課程」一節。如要瞭解如何完成程式碼集變更較為複雜的整體設定，請參閱「完整專案設定」一節。

快速入門

本節說明如何在不必將程式碼移入模組的情況下，試用基準測試作業並執行一次性評估。為了獲得精準的效能結果，以下步驟包含停用應用程式的偵錯功能，因此建議您只在本機作業副本操作，不要將變更存入來源控制系統。

如要執行一次性基準測試，請執行下列步驟：

  1. 新增程式庫至模組的 build.gradle 或 build.gradle.kts 檔案：

    Kotlin

    dependencies {
    implementation("androidx.benchmark:benchmark-junit4:1.2.4")
}

    Groovy

    dependencies {
    implementation 'androidx.benchmark:benchmark-junit4:1.2.4'
}

    請使用 implementation 依附元件，而非 androidTestImplementation 依附元件。如果您使用 androidTestImplementation，基準測試會因程式庫資訊清單未合併至應用程式資訊清單而無法執行。

  2. 更新 debug 建構類型，使其無法進行偵錯：

    Kotlin

    android {
    ...
    buildTypes {
        debug {
            isDebuggable = false
        }
    }
}

    Groovy

    android {
    ...
    buildTypes {
        debug {
            debuggable false
        }
    }
}

  3. 將 testInstrumentationRunner 變更為 AndroidBenchmarkRunner：

    Kotlin

    android {
    ...
    defaultConfig {
        testInstrumentationRunner = "androidx.benchmark.junit4.AndroidBenchmarkRunner"
    }
}

    Groovy

    android {
    ...
    defaultConfig {
        testInstrumentationRunner "androidx.benchmark.junit4.AndroidBenchmarkRunner"
    }
}

  4. 在 androidTest 目錄的測試檔案中加入 BenchmarkRule 例項，以便新增基準測試。如要進一步瞭解基準測試的編寫方法，請參閱「建立 Microbenchmark 類別」。

    下列程式碼片段說明如何在檢測設備測試中新增基準測試：

    Kotlin

    @RunWith(AndroidJUnit4::class)
class SampleBenchmark {
    @get:Rule
    val benchmarkRule = BenchmarkRule()

    @Test
    fun benchmarkSomeWork() {
        benchmarkRule.measureRepeated {
            doSomeWork()
        }
    }
}
    SampleBenchmark.kt

    Java

    @RunWith(AndroidJUnit4.class)
class SampleBenchmark {
    @Rule
    public BenchmarkRule benchmarkRule = new BenchmarkRule();

    @Test
    public void benchmarkSomeWork() {
            BenchmarkRuleKt.measureRepeated(
                (Function1<BenchmarkRule.Scope, Unit>) scope -> doSomeWork()
            );
       }
    }
}

如要瞭解如何編寫基準測試，請跳至「建立 Microbenchmark 類別」一節。

完整專案設定

如要設定一般基準測試，而非一次性基準測試，請將各項基準測試作業分立在個別模組中。這可確保其設定 (例如將 debuggable 設為 false) 與一般測試分開。

由於 Microbenchmark 會直接執行您的程式碼，因此請將要進行基準測試的程式碼放入個別 Gradle 模組中，然後設定該模組的依附元件，如圖 1 所示。

應用程式結構
圖 1.應用程式結構採用 :app、:microbenchmark 和 :benchmarkable Gradle 模組，可讓 Microbenchmark 在 :benchmarkable 模組中針對程式碼進行基準測試。

如要加入新的 Gradle 模組，您可以使用 Android Studio 中的模組精靈。此精靈會建立預先設定基準測試的模組，並加入基準測試目錄，同時將 debuggable 設為 false。

  1. 在 Android Studio 的「Project」面板中，於專案或模組上按一下滑鼠右鍵，然後依序點選「New」>「Module」。

  2. 在「Templates」窗格中選取「Benchmark」。

  3. 選取「Microbenchmark」做為基準測試模組類型。

  4. 輸入「microbenchmark」，做為模組名稱。

  5. 按一下「Finish」。

設定新的程式庫模組
圖 2. 在 Android Studio Bumblebee 中新增 Gradle 模組。

建立模組後，請變更其 build.gradle 或 build.gradle.kts 檔案，然後新增 androidTestImplementation 至包含程式碼的模組中，進行基準測試：

Kotlin

dependencies {
    // The module name might be different.
    androidTestImplementation(project(":benchmarkable"))
}

Groovy

dependencies {
    // The module name might be different.
    androidTestImplementation project(':benchmarkable')
}

建立 Microbenchmark 類別

基準測試是標準的檢測設備測試。如要建立基準測試，請使用程式庫提供的 BenchmarkRule 類別。如要對活動進行基準測試，請使用 ActivityScenario 或 ActivityScenarioRule。如要對 UI 程式碼進行基準測試，請使用 @UiThreadTest。

下列程式碼說明基準測試範例：

Kotlin

@RunWith(AndroidJUnit4::class)
class SampleBenchmark {
    @get:Rule
    val benchmarkRule = BenchmarkRule()

    @Test
    fun benchmarkSomeWork() {
        benchmarkRule.measureRepeated {
            doSomeWork()
        }
    }
}
SampleBenchmark.kt

Java

@RunWith(AndroidJUnit4.class)
class SampleBenchmark {
    @Rule
    public BenchmarkRule benchmarkRule = new BenchmarkRule();

    @Test
    public void benchmarkSomeWork() {
        final BenchmarkState state = benchmarkRule.getState();
        while (state.keepRunning()) {
            doSomeWork();
        }
    }
}

針對設定停用時間

如果有不需要評估的程式碼區段，您可以利用 runWithTimingDisabled{} 區塊停用該區段的時間。這些區段通常代表每次基準測試疊代時需要執行的部分程式碼。

Kotlin

// using random with the same seed, so that it generates the same data every run
private val random = Random(0)

// create the array once and just copy it in benchmarks
private val unsorted = IntArray(10_000) { random.nextInt() }

@Test
fun benchmark_quickSort() {
    // ...
    benchmarkRule.measureRepeated {
        // copy the array with timing disabled to measure only the algorithm itself
        listToSort = runWithTimingDisabled { unsorted.copyOf() }

        // sort the array in place and measure how long it takes
        SortingAlgorithms.quickSort(listToSort)
    }

    // assert only once not to add overhead to the benchmarks
    assertTrue(listToSort.isSorted)
}
SortingBenchmarks.kt

Java

private final int[] unsorted = new int[10000];

public SampleBenchmark() {
    // Use random with the same seed, so that it generates the same data every
    // run.
    Random random = new Random(0);

    // Create the array once and copy it in benchmarks.
    Arrays.setAll(unsorted, (index) -> random.nextInt());
}

@Test
public void benchmark_quickSort() {
    final BenchmarkState state = benchmarkRule.getState();

    int[] listToSort = new int[0];

    while (state.keepRunning()) {
        
        // Copy the array with timing disabled to measure only the algorithm
        // itself.
        state.pauseTiming();
        listToSort = Arrays.copyOf(unsorted, 10000);
        state.resumeTiming();
        
        // Sort the array in place and measure how long it takes.
        SortingAlgorithms.quickSort(listToSort);
    }

    // Assert only once, not to add overhead to the benchmarks.
    assertTrue(SortingAlgorithmsKt.isSorted(listToSort));
}

請盡量減少在 measureRepeated 區塊內和 runWithTimingDisabled 內部執行的作業量。measureRepeated 區塊會多次執行，且可能影響執行基準測試所需的總時間。如果需要驗證基準測試的某些結果，您可以斷言最後一個結果，而不必在每個基準測試疊代都執行。

執行基準測試

在 Android Studio 中，和執行任何 @Test 一樣，使用測試類別或方法旁的空白邊動作執行基準測試，如圖 3 所示。

執行 Microbenchmark
圖 3 使用測試類別旁的空白邊動作執行 Microbenchmark 測試。

您也可以從指令列執行 connectedCheck，藉此從指定的 Gradle 模組執行所有測試：

./gradlew benchmark:connectedCheck

或單一測試：

./gradlew benchmark:connectedCheck -P android.testInstrumentationRunnerArguments.class=com.example.benchmark.SampleBenchmark#benchmarkSomeWork

基準測試結果

Microbenchmark 成功執行後，指標就會直接在 Android Studio 中顯示，也會以 JSON 格式提供完整的基準測試報表 (含其他指標和裝置資訊)。

Microbenchmark 結果
圖 4. Microbenchmark 結果。

JSON 報表和所有剖析追蹤記錄也會自動從裝置複製到主機。寫入主體機器的位置如下：

project_root/module/build/outputs/connected_android_test_additional_output/debugAndroidTest/connected/device_id/

根據預設，JSON 報表會寫入裝置端磁碟的測試 APK 外部共用媒體資料夾中，通常位於 /storage/emulated/0/Android/media/**app_id**/**app_id**-benchmarkData.json。

設定錯誤

程式庫會偵測下列條件，確保專案和環境的設定正確，可提供符合版本的效能。

  • 可進行偵錯設定為 false。
  • 使用實體裝置 (不支援模擬器)。
  • 如果裝置已啟用 Root 權限，則鎖定時脈。
  • 裝置的電池電量充足，至少有 25% 的電力。

如果以上任何條件檢查失敗，基準測試都會回報錯誤，避免評估出錯。

如要隱抑特定錯誤類型，避免引發警告及導致基準測試中止，請使用逗號分隔的清單將錯誤類型傳遞至檢測引數 androidx.benchmark.suppressErrors

您可以透過 Gradle 指令碼進行設定，如以下範例所示：

Kotlin

android {
    defaultConfig {
       …
      testInstrumentationRunnerArguments["androidx.benchmark.suppressErrors"] = "DEBUGGABLE,LOW-BATTERY"
    }
}

Groovy

android {
    defaultConfig {
       …
      testInstrumentationRunnerArguments["androidx.benchmark.suppressErrors"] = "DEBUGGABLE,LOW-BATTERY"
    }
}

您也可以透過指令列隱抑錯誤：

$ ./gradlew :benchmark:connectedCheck -P andoidtestInstrumentationRunnerArguments.androidx.benchmark.supperssErrors=DEBUGGABLE,LOW-BATTERY

隱抑錯誤會讓基準測試以錯誤設定的狀態執行，系統會特意將基準測試的輸出內容重新命名，將錯誤內容加在測試名稱的前面。舉例來說，如果透過上述程式碼片段中的隱抑錯誤，執行可進行偵錯的基準測試，系統會在測試名稱前面加上 DEBUGGABLE_。

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