那些年，我们一起经历过的 Android 系统性能优化

Android 系统性能优化，最近几年，Google 之外，绝对是中国的手机厂商参与得最深最广。不光深挖系统、场景，还要和 Top 应用合作优化，和各种流氓应用勾心斗角。同时 Google 也在不断吸收一些 common 的优化经验，应用到每年的大版本更新中去。

接下来简单梳理一下，近几年来各大手机厂商拿出来宣传的性能优化技术。

1 华为 - 18 个月不卡顿

长时间使用卡顿，成为 Android 手机的通病，各个手机厂商应该都有专项来投入这个问题，华为是首个公开把这个问题展示到了台前，并成了一段时间的热点。

1.1 技术背景

从华为的公开资料看，应该是通过分析大量压力和老化测试后出现的卡顿问题，有共性的原因归类为下面几个：

1.文件碎片化严重
长时间使用，文件反复读写就带来了大量的文件碎片，读写文件时速度变慢，导致卡顿。
2.开放的安卓缺乏对资源优先级的判断
Android 系统是开放的，没有明确的应用优先级。
3.系统资源有限无多余资源可用
系统资源有限，资源需求方很多，容易出现同一时刻资源紧张的情况。

1.2 技术方案

1.减少文件碎片化
- 应用 F2FS: "引入了全新的 F2FS 文件系统，相较于安卓原生的EXT4文件系统，能从源头上减少文件碎片化的产生"
- 文件系统碎片整理: "引入了实时自动整理文件碎片功能，大大提升了文件垃圾回收效率" 猜想应该是把整理放在空闲/待机时
2.应用优先级智能判断
- 基于用户习惯和应用流行程度共同设定优先级。
- 应用分类，打开时提供不同的资源保障。分为：计算优先型、内存优先型、存储优先型。比如相机比较耗内存，打开时就需要立即清理出足够内存。
3. 智能调度
- CPU 调度优化：猜想是做了应用级别的 CPU 资源控制，频率核心数，schedule 层面当时不一定有涉及。
- 内存资源调度：低优先级应用退到后台，进行内存压缩。
- 存储 IO 资源调度："开辟了类似公交专用道的动态专属资源通道，以满足优先级高的应用获得稳定足够的IO资源"。猜想基于IO调度器调整进程IO优先级，或者通过blkio cgroup控制其他应用的IO访问。
- Android 基础组件优化：数据库 read 优化，引入 Vulkan。

1.3 优化评价

号称 18 个月不卡顿, 是基于一套性能衰退的评估模型, 注意图1的右下角的一行小字 "基于华为测试模型", 在这基础上加大压力，模拟用户使用 18 个月之后的情况。从华为公开的资料看，18 个月不卡顿发布的时候，这个评估模型是基于文件系统的老化之后的性能测试。
"我们使用了一种配合大数据的科学方式来模拟文件系统在 18 个月之后老化的情况。我们让手机在短时间之内，完成一般手机在 18 个月中运行读写、删除、反复读写的流程，就好像看视频的时候按 ”快进”一样。"

基于特定的评估模型，解决特定的问题。效果肯定是有，但是卡顿肯定也还是有，不然就不会有后面的种种吓一跳技术了。

2 华为 - GPU Turbo

2.1 技术背景

华为手机的游戏性能一直饱受诟病，970 之前麒麟处理器的能效做的不好，这里不光有芯片设计层面的问题，也有软件/驱动层面的问题，这时候手机就要去做取舍，在功耗优先的策略下，性能就必然很受限制。
一些媒体公开的评测也能看到，那时候华为的手机往往玩游戏几分钟十几分钟就发热限频了。

2.2 技术方案

出来以后，业界哗然，各种讨论也非常多。

在综合一些后来的评测结果看，个人认为，主要是两点，解决 bug，优化功耗(这可能是 CPU Turbo1.0的核心了)。

2.3 优化评价

从 GPU Benchmark 数据看，GPU Turbo 引入之后并没有带来 Benchmark 数据上的性能提升。

使用麒麟 970 芯片的 P20-PRO 在没有 GPU Turbo 的情况下，如果关闭 "省电精灵"，实测性能表现和同样搭配 970 的、有 GPU Turbo 的荣耀 V10 基本一致。

所以结论是 GPU Turbo 1.0 实际上没有提升 GPU 的物理性能，而是优化了功耗，使得发热降低，从而可以避免之前不得已而为之的"省电精灵"过度限制系统性能。对于移动设备来说，没有牺牲性能的前提下，降低了功耗，其实就相当于是提升了性能。

当然现在 GPU-Turbo 已经进化到了 3.0，估计都是细节的优化比较多，具体提升可能比较有限，毕竟华为都不大力宣传了。

3 华为 EROFS 方舟编译器

尚未有第三方使用的报告，有待验证。

但从文件系统、从编译器入手，确实不是主打性价比的组装厂能做到的。

4 VIVO Multi-Turbo

4.1 技术背景

VIVO 在系统优化包装方面推出的比较晚，18年开始推出 Dual-Turbo，19 年晋级到 Multi-Turbo，以后可能会叫 Multi-Turbo 2.0？

4.2 技术方案

Turbo 来 boost 去的事情，各个手机厂商应该比较早就都开始做了，不管是高通平台的 perflock 还是MTK平台的perfservice ，原生都具备简单场景 boost 的能力，三星除外。

Turbo 会带来性能提升的原因有二

一是处理器平台的默认策略往往是性能-功耗均衡的产物，特别是16nm制程之前的处理器，功耗发热都比较厉害，系统的性能-功耗策略就必须做的比较保守，这时候往往针对一些典型的场景比如应用启动、滑动列表做boost，效果就比较明显。
二是系统并不知道每个应用的特点，他们的资源需求是什么样的，Android 系统的 CPU、GPU、网络、内存这些子系统都是各自为政，往往某一部分就会成为一些场景的性能短板，这时候做应用资源/行为分析，针对性做资源保障，就可以进一步提升性能表现。

4.2.1 Dual-Turbo

Dual-Turbo分为系统加速引擎 System-Turbo 和游戏引擎 Game-Turbo

System-Turbo

应该是系统层面的 common 加速，比如应用启动、触控、抢红包、微信、头条等典型场景和应用的加速以及调度和内存层面的资源保障策略。

Game-Turbo

应该是在系统策略基础上，做更精细的场景优化，比如游戏加载、帧率稳定性、游戏行为识别(和游戏厂商合作，比如团战了，告诉系统一下)，以及更激进的游戏资源保障策略，绑定到大核、清理后台内存等等。

4.2.2 Multi-Turbo

ART++编译增强 Turbo
Net Turbo
Center Turbo
AI Turbo
Cooling Turbo

ART 部分可能是调整了一些参数以及默认行为。

网络部分，物理性能肯定没得提升，倒是可以抢占同一个路由器的资源、另外策略上进行应用级别的网络资源控制。

AI 自动化的识别应用或者是行为？

Cooling Turbo 凑数的，可能是有人专门来tuning 软件温控了，另外只有4个的话，数字可能不够吉利~

4.3 优化评价

从公开的内容看，涉及的面比较多，这里 Turbo 一下，那里也 Turbo 一下，看起来不够系统，甚至取名字都很为难，才叫 Multi-Turbo 。

数了一下，少了内存优化的部分，估计明年会有。最近的IQOO Pro 已经使能了 F2FS。

作为华为之外的厂商，确实很少在单点上做出非常大的突破，但是他们积累的一些方方面面的优化，都是通过大量的市场反馈而来，同样也是非常有价值。

5 OPPO Hyper-Boost

5.1 技术背景

同 VIVO

5.2 技术方案

从命名看，OPPO 比 VIVO 要更有逻辑一点，内容应该差不多。

VIVO 是以技术点分类，A技术 Turbo、B技术 Turbo、C技术 Turbo。

OPPO 以模块分类，系统、游戏、应用

OPPO 系统引擎

整合梳理 CPU、GPU、DDR、存储、modem、wifi、display 做相应的优化。

OPPO 游戏引擎
保障 top 游戏性能，做资源调度优化、网络优化等，以及和部分游戏厂家合作优化

比如当年王者荣耀的多线程版本率先发布, 早期的版本都是一个巨大 UnityMain ，当时基本上没有处理器能吃得消，做到持续高性能输出，手机端是不可能实现的。

OPPO 应用引擎

和 top 应用进行典型场景合作，基本上都是应用通知手机系统要进行到什么场景，手机做针对性的资源准备。

5.3 优化评价

同 VIVO, 值得一提的是应用引擎，和微信、淘宝、QQ 这些 top 应用做合作优化, 和当年王者荣耀多线程版本一样, 会占一点时间优势。这也是国内的手机厂商做的更出色的地方，卖给消费者的不只是硬件和系统，还有使用体验，哪怕不是自己的应用和业务，只要是影响用户使用的地方，就主动去发起合作和优化。

6 小米 - Mi-Turbo

6.1 技术背景

"Game Turbo游戏加速，游戏工具箱2.0，手游爱好者的福音。"

"Mi Turbo 防系统卡顿，通过系统底层优化，模拟使用18个月后依然流畅如新。"

6.2 技术方案

Game Turbo

技术上和 OV 应该差不多，但是没有提和厂家的合作优化，由于小米在发热控制这块一直比较开放，所以一般比较少限频。游戏工具箱、或者是游戏模式 top 几家厂商都有了。

Mi Turbo

有点后发制人的意思，Turbo + 18个月不卡顿，方案和手段应该都是大同小异

6.3 优化评价

由于把小米放在最后，而内容和方案上小米又没有什么特别的地方，所以可写的内容很少。

在系统优化这块呢，小米算是起了个大早，赶了个晚集。

7 Others

7.1 MEIZU

One Mind 智慧引擎
内存清道夫
应用冻结

7.2 一加

RAM Boost
内存压缩 + 常驻内存

7.3 联想

永不卡顿

比较有意思的是永不卡顿居然还有3.0版本，无敌很寂寞，不过现在已经不宣传了。

7.4 努比亚

国企不需要！

应该是做了一些事情的，只不过不会包装。

7.5 三星

Turbo 是什么？三星还是大厂气质，和苹果一样，不整这些，不过易用性、还有针对性的优化方面，三星确实已经落后国产top厂商了，先全球再中国的思路导致的结果吧。但不管是 sdcardfs 还是 F2FS 三星都贡献巨大。

8 总结

总之呢，主要见到的就是下面这些点，选一些组合打包起来，就变成 Multi 或是 Hyper 了。

解决性能短板，bugfix

往往一些短板成为了一款机器的性能瓶颈，比如号称火龙的骁龙810处理器，巨大的发热量导致手机不得不降频使用，实际性能甚至不如一下中端机器。典型的短板比如处理器功耗发热、电池容量、散热设计、内存大小等等。

或者是类似系统存在明显的性能bug，比如GPU Driver/framework的问题，影响性能发挥。
场景/行为 boost策略，兼顾 low power

做场景和行为的识别已经非常容易，甚至原生都有，但手机电池毕竟有限，如何避免一些火力全开的暴力想法，做精细化的资源控制，才是考验水平的地方，游戏都跑60帧，只耗2/3的电，不就赢了吗？
更聪明的调度

如果 CPU/GPU/DDR/IO 等各个模块的调度都能做到足够聪明，就好比优秀的自动挡变速箱能做到手动老司机的水平，但手机场景往往非常复杂，一个应用有时候是处理器密集型的、有时候又是IO密集型的，所以聪明的调度和场景策略还需要结合起来用，相辅相成。至于叫不叫 AI 就没所谓了。
应用级别的优化，系统端精细化地去profile具体的应用/游戏，分析其行为特点，保障其使用的资源需求。另外一个方面，只有应用自己知道自己接下来要做什么，需要什么资源，应用在一些时候可以呼叫系统给自己相应的资源支持。这就需要合作优化了。
文件系统 + 存储
比如现在 F2FS + UFS3.0 变成行业热点。
大内存 + 应用常驻
应用内存常驻，就可以实现应用秒开，避免加载的时间，大内存是应用常驻的基础，内存压缩可以进一步增加可用内存空间。
虚拟机、编译器优化
google 和芯片厂做的比较多，OEM 比较少深度涉及。
更好的信号、更优质的屏幕(刷新率 90 Hz 甚至 120 Hz)等硬件。

9 展望

展望一下，这里想把手机厂商分为三类，

一类是苹果，自己研发芯片和核心元件，有自己的OS和生态；
二类是三星、华为，自己研发芯片和核心元件(当然华为和三星还是有所区别)，共享 Android OS 和生态，当然三星在本土化这一块做的是不如华为和其他 Top 厂商的；
三类是其他 Android 手机厂商，芯片和核心元件来自于不同供应商，共享 Android OS和生态；

从技术层面看，苹果始终会是在性能的第一阵营，可以顺利推行从硬件到 OS 到 APP 级别的任何性能保障方案；

三星、华为属于第二阵营，可以实现芯片-OS层面的整合优化；

其他 Top Android 手机厂商差距不会太大，他们有多个不同的 SoC 供应商，方案有差异，非常芯片底层的地方，往往不会去涉及，更多是做纯软件层面的策略性的优化，有价值但是不容易形成壁垒，注意这个不容易形成壁垒指的是在 top 厂商中间，一些小的厂商往往还是心有余而力不足。不过还是很期待看到有更多的突破出现。