第 36 章JAVA40 分钟

调试与日志

Android 调试与日志：Log 与 Timber 日志库、Android Studio Profiler（CPU / Memory / Energy）、Layout Inspector、LeakCanary 集成、调试技巧（断点 / 日志点 / 条件断点 / 异常断点）。

学习目标

掌握 Log 各级别 API 与最佳实践
能够集成并使用 Timber 日志库
了解 Android Studio Profiler 与 Layout Inspector
能够集成 LeakCanary 排查内存泄漏
掌握断点 / 条件断点 / 日志点等调试技巧

学习目标

掌握 Log 各级别 API 与最佳实践；
能够集成并使用 Timber 日志库；
了解 Android Studio Profiler 与 Layout Inspector；
能够集成 LeakCanary 排查内存泄漏；
掌握断点 / 条件断点 / 日志点等调试技巧。

调试与日志

调试与日志贯穿整个开发周期。本章从最基础的 Log 开始，逐步到 Timber、Profiler、Layout Inspector、LeakCanary 和断点技巧。

Android Log

android.util.Log 是最基础的日志 API：

public class Log {
    public static int v(String tag, String msg);   // VERBOSE
    public static int d(String tag, String msg);   // DEBUG
    public static int i(String tag, String msg);   // INFO
    public static int w(String tag, String msg);   // WARN
    public static int e(String tag, String msg);  // ERROR
    public static int wtf(String tag, String msg); // ASSERT
}

用法：

public class UserService {
    private static final String TAG = "UserService";

    public void login(String username) {
        Log.d(TAG, "login start, user=" + username);
        try {
            doLogin(username);
            Log.i(TAG, "login success");
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "login failed", e);
        }
    }
}

级别语义

级别	用途
`Log.v`	最详细，通常发布版关闭
`Log.d`	调试信息
`Log.i`	关键流程节点
`Log.w`	警告，可恢复
`Log.e`	错误，影响业务
`Log.wtf`	严重错误，不应发生

日志的常见坑

String 拼接：Log.d(TAG, "user=" + user.toString()) 即使日志被关闭，toString 和拼接仍执行，影响性能；
Tag 重复：每个类硬编码 TAG，重构时易遗漏；
生产包未关日志：发布版应该剔除 Log.v / Log.d，避免敏感信息泄漏。

BuildConfig.DEBUG 控制日志

public class MyLog {
    public static void d(String tag, String msg) {
        if (BuildConfig.DEBUG) {
            Log.d(tag, msg);
        }
    }
}

这种方式仍会拼接字符串，因为调用方在传参时已经构造好。更优方案是 Timber。

Timber 日志库

Timber 是 Jake Wharton 写的日志门面库，带占位符、自动 Tag、可插拔 Tree（按 Build 类型路由）。

依赖

dependencies {
    implementation "com.jakewharton.timber:timber:5.0.1"
}

初始化

public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        if (BuildConfig.DEBUG) {
            Timber.plant(new Timber.DebugTree());
        } else {
            // 上线时改用 Crashlytics 上报
            Timber.plant(new CrashlyticsTree());
        }
    }
}

使用

Timber.d("login start, user=%s", username);
Timber.i("login success");
Timber.w("rate limit hit, retry later");
Timber.e(e, "login failed");
Timber.tag("MyTag").d("custom tag");

占位符 %s 让参数在日志关闭时不拼接；
自动从调用栈中提取类名作为 Tag；
Timber.tag(...) 可临时覆盖。

自定义 Tree

public class CrashlyticsTree extends Timber.Tree {
    @Override
    protected void log(int priority, String tag, String message, Throwable t) {
        if (priority < Log.WARN) return;
        // 仅 WARN / ERROR / ASSERT 上报
        FirebaseCrashlytics crash = FirebaseCrashlytics.getInstance();
        crash.log(tag + ": " + message);
        if (t != null) {
            crash.recordException(t);
        }
    }
}

Tree 让日志在不同环境走不同路径：debug 包打印到 logcat，release 包上报到 Crashlytics。

排除敏感日志

Timber.tag("API").d("token=%s", BuildConfig.DEBUG ? token : "***");

发布版本会走 CrashlyticsTree，把 token 显式打码再上报。

Android Studio Profiler

Android Studio 自带 Profiler，能实时分析 CPU、内存、电量、网络使用。打开方式：View → Tool Windows → Profiler，连接设备后自动检测运行中的进程。

CPU Profiler

录制一个时段的 CPU 火焰图，定位主线程热点：

顶部选 CPU 标签；
点 Record → 触发要分析的操作（如点击某个按钮加载列表）；
点 Stop，得到 Trace 文件；
切换 Flame Chart 视图，最宽的函数即占用最多。

典型场景：

滑动卡顿 → 找到 onBindViewHolder 内的耗时方法；
启动慢 → 找到 Application.onCreate 链路；
ANR → 找到主线程被锁等待的位置。

Memory Profiler

内存分析面板。每秒采样堆使用，可强制 GC、dump hprof、查泄漏。

操作流程：

操作应用若干轮（如打开关闭页面 5 次）；
点 Dump Java Heap，得到 hprof 快照；
按 Dominator Tree 看 Retained Size 最大对象；
找到 Activity / Fragment 实例 > 1 的，那就是泄漏对象；
右键 Show nearest GC Root 看泄漏路径。

Energy Profiler

CPU、网络、GPS 的能耗可视化；
查看后台任务、Alarm、Job 是否在不应唤起时段运行；
优化省电核心：减少长闹钟、按电量状态推迟任务。

Layout Inspector

布局调试工具，可视化当前 View 树与属性。

打开：Tools → Layout Inspector。功能：

选择进程，看实时 Activity 的 View 树；
单击截图中的 View → 高亮其布局位置 + 节点；
查看属性 margin、padding、textSize；
开 3D 模式：层叠展示，发现过度绘制；
与之前对比：在 Studio Jellyfish+ 版本支持 Live Updates。

典型场景：

布局错位 → 看 View 实际 x / y；
间距错误 → 看 marginStart；
文字溢出 → 看 width 是否 wrap_content。

LeakCanary 集成

见上一章，这里给完整集成步骤：

dependencies {
    debugImplementation "com.squareup.leakcanary:leakcanary-android:2.14"
}

// Application 不需要写代码，LeakCanary 2.x 内置 ContentProvider 自动安装
public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        // 监听泄漏事件
        LeakCanary.config.setRetainedInstanceCountThreshold(5);
    }
}

LeakCanary.config 允许自定义：

public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        // 自定义分析监听
        LeakCanary.config = LeakCanary.config.copy(
                this,
                null,                                       // 持有对象
                null,
                null,
                5,                                          // 阈值
                true,
                null
        );
    }
}

每次 Activity / Fragment 销毁，LeakCanary 在 5 秒后检查其弱引用是否被回收。如果仍存在，dump hprof 并分析泄漏链，发出通知点击后展示。

调试技巧

断点

最基本调试方式。点击代码行号左侧灰色区域设置红色圆点，运行到此处暂停。

Resume（F9）：继续到下一个断点；
Step Over（F8）：执行当前行不进入函数；
Step Into（F7）：进入函数；
Step Out（Shift+F8）：跳出函数到调用处；
Run to Cursor（Alt+F9）：直接运行到光标位置。

条件断点

右键断点 → Condition，输入布尔表达式：

if (user.id == 42) {
    // 仅当 user.id == 42 时断点命中
}

示例：循环里只关心第 1000 个：

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    process(list.get(i)); // 断点 + 条件 i == 1000
}

日志点（Logging Breakpoint）

不暂停程序但输出 log。右键断点取消 Suspend，勾选 Evaluate and log：

"processing " + i + ", size=" + list.size()

适合不想中断流程但想观察中间状态。

异常断点

Run → View Breakpoints → Add Exception Breakpoint。可以指定异常类：

NullPointerException：任何 NPE 抛出时暂停；
ClassCastException；
自定义异常。

异常断点对查 “异常发生源头” 极有用，比 stacktrace 更早抓到抛出点。

方法断点

行号左点 Method Breakpoint，进入或退出方法时暂停。慎用——会显著拖慢运行，因为 JIT 无法优化该方法。

字段断点

字段读写时暂停。View Breakpoints → Add Field Watchpoint，可选读 / 写 / 读写。

Evaluate Expression

断点暂停时按 Alt+F8 输入表达式，能调用任意方法：

list.get(0).getName().toUpperCase()

修改运行时状态：

this.list = new ArrayList<>()

这在排查“为什么这个变量是这个值”时极有用。

通过 ADB 调试

某些场景无法用断点（如启动期、后台进程）：

# 启动时等调试器
adb shell am set-debug-app -w com.example.myapp

# 用 gdb 调试 native
adb pull /data/anr/traces.txt

# 启动 Activity 并输出 trace
adb shell am start -W -n com.example.myapp/.MainActivity

# 查看所有运行中的进程
adb shell ps | grep myapp

# 抓 logcat 过滤 tag
adb logcat -s UserService:D Crashlytics:W

通过 Android Studio Logcat

新版 Android Studio 的 Logcat 面板（Dolphin+ 起）支持复杂过滤：

package:mine level:DEBUG tag~^My.*

package:mine 仅当前应用；
level:DEBUG 仅 DEBUG 及以上；
tag~^My.* Tag 正则匹配；
多条件用空格连。

systrace / Perfetto

系统级 trace：

adb shell perfetto -o /sdcard/trace.perfetto-trace \
  --txt -c - <<EOF
buffers { size_kb: 8960 }
data_sources {
  config { name: "linux.ftrace" ftrace_config {
    ftrace_events: "sched/sched_switch"
    ftrace_events: "sched/sched_waking"
  } }
}
EOF
adb pull /sdcard/trace.perfetto-trace

用 Perfetto UI 打开。可看到：

主线程是否在 16ms 内做完一帧；
Binder 调用等待了多久；
哪个进程在抢 CPU。

内存分析 (hprof)

从 Profiler dump hprof → 用 MAT 或 LeakCanary 分析：

Shallow Size：对象本身大小；
Retained Size：对象被回收能释放的总大小（含其持有的引用链）；
Dominator Tree：按 Retained Size 排序，看谁主导。

常见排查：搜 MainActivity → 看 mContext 引用链是否被长生命周期对象（static、Singleton、Application）持有。

代码示例：自定义调试入口

把日志、性能、调试集中在 debug 包，release 包静默：

public class DebugHost {
    private static boolean sEnabled;

    public static void init(Application app) {
        sEnabled = BuildConfig.DEBUG;
        if (sEnabled) {
            Timber.plant(new Timber.DebugTree());
            if (LeakCanary.isInAnalyzerProcess(app)) return;
            installStrictMode();
        }
    }

    public static void log(String msg, Object... args) {
        if (sEnabled) Timber.d(msg, args);
    }

    public static void logError(Throwable e, String msg) {
        if (sEnabled) {
            Timber.e(e, msg);
        } else {
            Crashlytics.log(msg);
            Crashlytics.recordException(e);
        }
    }

    private static void installStrictMode() {
        StrictMode.setThreadPolicy(new StrictMode.ThreadPolicy.Builder()
                .detectDiskReads().detectDiskWrites().detectNetwork()
                .penaltyLog().penaltyDialog().build());
        StrictMode.setVmPolicy(new StrictMode.VmPolicy.Builder()
                .detectActivityLeaks()
                .detectLeakedClosableObjects()
                .penaltyLog().build());
    }
}

在 MyApplication.onCreate 调用：

public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        DebugHost.init(this);
        // ...
    }
}

常见坑与最佳实践

Log.d(TAG, "x=" + obj)：参数拼接在日志关闭时也执行，浪费 CPU。用 Timber 的 %s 占位符或包裹 if (BuildConfig.DEBUG)。
生产包未关日志：发布版仍输出 DEBUG / VERBOSE 日志，可能泄漏用户隐私。release 包通过 ProGuard 或自定义 Tree 屏蔽。
TAG 硬编码：每个类写 private static final String TAG = "Xxx"，重构时易遗漏。Timber 自动从调用栈取类名作为 TAG。
Profiler 录制太久：CPU Trace 文件巨大且 GC 频繁，应只录制关键时段（几秒）。
LeakCanary 报告未跟进：每次 debug 都看到泄漏通知但顺手忽略。每次都应排查并修复。
方法断点滥用：方法断点会让 JVM 不能 JIT 优化该方法，全方法断点 = 慢得跑不动。慎用。
异常断点设全局 NPE：每次任何代码触发 NPE 都暂停，会卡在 framework 内部。给特定 package 范围。
直接看 logcat 找问题：未过滤的 logcat 满屏无意义日志。用 package:mine + level: 过滤。
忘记关闭 StrictMode：上线仍开启 penaltyDialog 会弹窗影响用户体验。仅在 debug 包启用。
hprof 不分析直接删：每次 dump 几十 MB，不分析是浪费。引入 MAT 工具链路。

存量项目维护要点：阅读与调试老代码

维护存量项目的第一步是读懂老代码，这往往比写新代码更难：

先跑起来再说：用第 1 章的环境搭建知识把项目本地编译运行，读静态代码不如动态调试
用日志画执行路径：在不熟悉的模块关键方法入口加 Log 打点，跑一遍核心流程，用 logcat 还原调用链
善用 Debugger：Android Studio 断点调试能让你看到运行时状态，比读代码推断更准确
git blame 了解背景：对存疑代码用 git blame 查看提交记录与 commit message，理解当年为什么这么写
写注释再改代码：读懂一段老代码后，先补注释记录理解，再动手改，避免下次又得重新理解一遍
区分“必须改”与“能动”：不是所有老代码都需要改，有测试覆盖且行为正确的模块优先保留

关键原则：阅读老代码是一项独立技能，值得投入时间。急于改代码往往引入新 bug，先理解再动手是存量维护的黄金法则。

章节小结

本章覆盖了 Android 调试与日志体系：基础 Log API 与级别语义（V/D/I/W/E/WTF）、Timber 日志库（占位符、自动 Tag、自定义 Tree、与 Crashlytics 路由）、Android Studio Profiler（CPU 火焰图、Memory Heap Dump、Energy）、Layout Inspector（实时 View 树、3D 过度绘制）、LeakCanary 自动检测泄漏与配置、调试技巧（条件断点、日志点、异常断点、字段断点、Evaluate Expression、ADB trace 与 Perfetto、hprof MAT 分析）。核心要点：日志统一走 Timber 不直接用 Log，发布包屏蔽敏感日志；性能问题用 Profiler 与 Perfetto 定位；泄漏交给 LeakCanary；异常断点抓“第一现场”。

下一章预告

Part 6 至此结束。Android 开发教程系列至此完成。回顾整个系列，从搭建环境、Java 基础、UI 基础、四大组件、数据与网络、架构与工程化，到本部分体验优化，你已经具备了独立完成一款高质量 Android 应用的全部知识。下一步建议：动手做一个端到端项目，把每章的内容串起来，并在真实用户场景中迭代打磨。