關(guān)于車輛疏導(dǎo)系統(tǒng)搭建及優(yōu)化研究

◆陳俁男 曾海杰 莊鎮(zhèn)濤 溫漢清

關(guān)于車輛疏導(dǎo)系統(tǒng)搭建及優(yōu)化研究

◆陳俁男 曾海杰 莊鎮(zhèn)濤 溫漢清

（廣東石油化工學(xué)院 廣東 525000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，車輛扎堆寸步難行，這是我國“城市病”的典型癥狀。堵車很大原因是車輛行駛沒有全局規(guī)劃，本項(xiàng)目在高德API下二次開發(fā)，設(shè)計并搭建了基于SMM架構(gòu)的車輛疏導(dǎo)系統(tǒng)。本文從軟件技術(shù)出發(fā)，完成車輛管理服務(wù)器端的設(shè)計和終端APP開發(fā)，再使用相應(yīng)指標(biāo)對該系統(tǒng)進(jìn)行了效率分析與性能檢測。

車輛疏導(dǎo)；系統(tǒng)搭建；效率分析

Spring Boot是一個基于Spring框架，可供快速開發(fā)，特別適合構(gòu)建微服務(wù)系統(tǒng)。其另外還封裝了各類套件，比如mybatis、hibernate、redis、mongodb等。該框架搭建起來的應(yīng)用，它會嵌入Tomcat、Jetty或者Undertow等服務(wù)器，并且不需要傳統(tǒng)的WAR文件進(jìn)行部署，也就是說搭建SpringBoot項(xiàng)目并不需要單獨(dú)下載Tomcat等傳統(tǒng)的服務(wù)器；同時提供通過 Maven（或者Grandle）依賴的starter，這些starter可以直接獲取開發(fā)所需的相關(guān)包，通過這些starter項(xiàng)目就能JavaApplication的形式運(yùn)行Spring Boot的項(xiàng)目，而無須其他服務(wù)器配置；對于配置，Spring Boot提供Spring框架的最大自動化配置，大量使用自動配置，使得開發(fā)者對Spring的配置盡量減少；此外還提供了一些監(jiān)測、自動檢測的功能和外部配置，與此同時沒有附加代碼和XML的配置要求。

1 系統(tǒng)介紹

本項(xiàng)目在高德API下二次開發(fā)，設(shè)計并搭建了基于SMM架構(gòu)的車輛疏導(dǎo)系統(tǒng)，本次設(shè)計是在Windows 平臺下，使用 Spring Boot作為系統(tǒng)的后臺整體基礎(chǔ)架構(gòu)，使用Java語言完成終端安卓APP的編寫，項(xiàng)目使用阿里云服務(wù)器部署并上線。系統(tǒng)功能包括車輛報備、車輛定位、路線規(guī)劃、路程反饋等，疏導(dǎo)系統(tǒng)會根據(jù)目的地、出發(fā)地以及路徑策略設(shè)置，為用戶量身設(shè)計出行方案。同時可結(jié)合實(shí)時交通，幫助用戶繞開擁堵路段，提供更貼心、更人性化的出行體驗(yàn)。

2 軟件設(shè)計

2.1 服務(wù)器搭建。

后臺采取stringboot+mysql+mybatis搭建服務(wù)器接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及存儲。stringboot來管理整個應(yīng)用中所有對象的創(chuàng)建、初始化、銷毀，及對象間關(guān)聯(lián)關(guān)系的維護(hù)。同時作為 View 層的實(shí)現(xiàn)者，完成用戶的請求接收功能，完成用戶請求的轉(zhuǎn)發(fā)及對用戶的響應(yīng)。mysql是服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，MyBatis作為 Dao 層的實(shí)現(xiàn)者實(shí)現(xiàn)對用戶車輛信息、車輛軌跡、信息推送等數(shù)據(jù)庫的增刪改查功能。

2.2 APP的開發(fā)。

APP由主應(yīng)用服務(wù)中間層以及后臺管理系統(tǒng)相配合，通過app、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，以及對服務(wù)器和支付api的引用，實(shí)現(xiàn)一套完整的車輛疏導(dǎo)。終端采取MVP架構(gòu)搭建app框架，使用面向接口編程思想將View層與Model層進(jìn)行完全分離，業(yè)務(wù)代碼和邏輯代碼解耦；主界面UI采用View Pager 嵌套Fragment的方式，進(jìn)行完全lazyLoad，根據(jù)Fragment生命周期的可見性來判斷界面的可見性來加載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)api的設(shè)置，減少數(shù)據(jù)解析時間和網(wǎng)絡(luò)訪問時間，提高性能；界面內(nèi)的通信均采用jetpack liveData，以及l(fā)ifecycleHandler進(jìn)行通信，有效防止數(shù)據(jù)丟失及不必要的內(nèi)存泄露；網(wǎng)絡(luò)模塊使用Retrofit加載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，對獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并序列化，結(jié)合DiskLruCache實(shí)現(xiàn)二級緩存，達(dá)到節(jié)省流量的同時，也能免去重復(fù)地解析數(shù)據(jù)的步驟，提高APP整體的瀏覽流暢度。圖片顯示基于glide做了圖片顯示的優(yōu)化，尤其對gif圖片的優(yōu)化，在原生基礎(chǔ)上進(jìn)行了NDK層面優(yōu)化，提升了glide性能，配合 PhotoView 實(shí)現(xiàn)圖片緩存同時，也實(shí)現(xiàn)圖片的放大縮小，防止OOM現(xiàn)象。

3 技術(shù)關(guān)鍵

3.1 環(huán)信即時通訊集成

全類型消息：支持文字、表情、圖片、語音、視頻、附件、地理位置、擴(kuò)展消息、透傳消息、自定義消息等全類型消息收發(fā)；實(shí)時音視頻：支持1對1、多對多音視頻、音視頻連麥等場景。低成本低延時、高品質(zhì)、抗丟包抗抖動、百萬級并發(fā)、全球多節(jié)點(diǎn)覆蓋；推送服務(wù)：服務(wù)端支持對接APNS（蘋果）、Google、華為、小米、OPPO、VIVO、魅族等各大消息推送平臺；

3.2 高德地圖獵鷹軌跡服務(wù)

多種路線規(guī)劃：駕車路線規(guī)劃、公交路線規(guī)劃、騎行路線規(guī)劃、步行路線規(guī)劃；自定義避讓區(qū)域或道路：想不走哪里就不走哪里；軌跡糾偏：針對定位偏移、定位缺失、定位間隔大等情況造成的軌跡異常，獵鷹提供基于路網(wǎng)和路徑規(guī)劃的軌跡糾偏補(bǔ)路功能，可將偏移點(diǎn)糾正到正確的道路上，呈現(xiàn)連貫、平滑的軌跡；空間檢索：提供多種空間檢索能力，支持檢索圓形、多邊形、行政區(qū)范圍內(nèi)的終端，可實(shí)現(xiàn)搜索當(dāng)前地圖視野內(nèi)終端或指定區(qū)域內(nèi)終端的功能；軌跡存儲：基于成熟穩(wěn)定的阿里云服務(wù)，對用戶上傳的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定；軌跡查詢：針對用戶已經(jīng)上傳成功的軌跡，我們提供高性能的軌跡查詢服務(wù)，開發(fā)者可隨時查詢?nèi)我鈺r間段的軌跡。

3.3 騰訊優(yōu)圖車輛屬性識別集成

準(zhǔn)確率高：準(zhǔn)確率高于90%，基于海量大數(shù)據(jù)持續(xù)迭代，不斷優(yōu)化識別精度；適用場景廣：對于道路卡口、出入口、街拍圖片均具有較好的識別效果，同時支持車身正向、側(cè)向等不同角度情況下的識別；交通車輛信息結(jié)構(gòu)化：對于道路、停車場等各種監(jiān)控場景，結(jié)構(gòu)化車輛信息數(shù)據(jù)，可用于相關(guān)數(shù)據(jù)檢索或信息挖掘。

3 遇到的問題以及解決方案

3.1 問題1：電量消耗過大

系統(tǒng)集成多組件開發(fā)，多耗電大戶同時運(yùn)行。電量優(yōu)化程度在一定程度上決定了用戶的體驗(yàn)感。我們需要考慮的是如何優(yōu)化電量使用，讓我們的 App 不會因?yàn)殡娏肯倪^高被用戶排斥，或者被其他安全應(yīng)用報告，以此確保用戶黏性。

問題解析：

（1）優(yōu)化應(yīng)用的后臺耗電：避免后臺長時間獲取 WakeLock、WiFi 和藍(lán)牙的掃描等。

（2）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：指定三種不同狀態(tài)消耗方案（Full power：高功率狀態(tài)，移動網(wǎng)絡(luò)連接被激活，允許設(shè)備以最大的傳輸速率進(jìn)行操作；Low power：低功耗狀態(tài)，對電量的消耗差不多是 Full power 狀態(tài)下的 50%；Standby：空閑態(tài)，沒有數(shù)據(jù)連接需要傳輸，電量消耗最少。）

（3）計算優(yōu)化（在 native 層開發(fā)時，可以利用 ARM neon 指令集做并行運(yùn)算）

（4）界面優(yōu)化（離開界面后停止相關(guān)活動，例如關(guān)閉動畫，耗電操作判斷前后臺，如果是后臺則不執(zhí)行相關(guān)操作。）

（5）定位優(yōu)化（根據(jù)場景謹(jǐn)慎選擇定位模式：對定位準(zhǔn)確度沒那么高的場景可以選擇低精度模式?？梢钥紤]網(wǎng)絡(luò)定位代替GPS。使用后務(wù)必及時關(guān)閉，減少更新頻率，例如定位開啟一定時間后超過某個閾值可以執(zhí)行一個兜底策略：強(qiáng)制關(guān)閉GPS。）

3.2 問題2：系統(tǒng)崩潰

1）確定重點(diǎn)：A 確認(rèn)嚴(yán)重程度。B 優(yōu)先解決 Top 崩潰或?qū)I(yè)務(wù)有重大影響的崩潰：如啟動、支付過程的崩潰c Java 崩潰：如果是OOM，需進(jìn)一步查看日志中的內(nèi)存信息和資源信息，下面會分析。C Native 崩潰：查看signal、code、fault addr以及崩潰時的Java堆棧

2）查找共性：機(jī)型、系統(tǒng)、ROM、廠商、ABI 這些信息都可以作為共性參考，對于下一步復(fù)現(xiàn)問題有明確指引。

3）嘗試復(fù)現(xiàn)：復(fù)現(xiàn)之后再增加日志或使用 Debugger、GDB 進(jìn)行調(diào)試。

使用以上步驟，我們解決了幾個常見的異常：

異常1：Android 7.0 Toast BadTokenException

解決：代理Toast里的mTN（handler）就可以實(shí)現(xiàn)捕獲異常

異常2：SharedPreference apply引起的ANR問題

解決：拿到 Hook ActivityThrad的Handler變量，給其設(shè)置一個Callback，Handler 的 dispatchMessage中會先處理callback。最后在Callback中調(diào)用隊列的清理工作，注意隊列清理需要反射調(diào)用QueuedWork。

異常3：TimeoutExceptin異常

解決：它是由系統(tǒng)的FinalizerWatchdogDaemon 拋出來的，我們對該異常進(jìn)行了規(guī)避。stop 方法，在 Android 6.0 之前會有線程同步問題。因?yàn)?6.0 之前調(diào)用threadToStop的interrupt方法是沒有加鎖的，所以可能會有線程同步的問題。

3.2 問題3：內(nèi)存抖動

需求：在APP中需要加載大量服務(wù)器圖片

難點(diǎn)：我們的APP需要申請一塊內(nèi)存來存放圖片的時候，系統(tǒng)認(rèn)為我們的程序需要的內(nèi)存過大，不分配給我們的APP，拋出OOM異常

解決方案：1.異步開啟子線程進(jìn)行耗時的操作，通過Handler+Message在子線程發(fā)送消息到主線程進(jìn)行更新UI；2.對于加載圖片過多時導(dǎo)致的OOM內(nèi)存溢出問題，引入ImageLoader開源框架解決，ImageLoader里的線程使用了線程池，從而避免了過多的線程頻繁的創(chuàng)建和銷毀；3.對圖片采用軟引用，及時進(jìn)行recycle（）操作及等比例縮小圖片；4.listview每次僅加載屏幕能顯示的內(nèi)容，其余數(shù)據(jù)處于準(zhǔn)備顯示狀態(tài)。

本文主要研究車輛疏導(dǎo)系統(tǒng)的搭建及優(yōu)化問題。系統(tǒng)搭建完后，在電量優(yōu)化、崩潰分析、內(nèi)存抖動三個方面對系統(tǒng)進(jìn)行了效率測試、異常捕捉及問題分析，并提供解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過我們的優(yōu)化，達(dá)到節(jié)省流量同時，也能免去重復(fù)的解析數(shù)據(jù)的步驟，系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和瀏覽流暢度得到了的很大的提升。

[1]陳鵬.基于Android應(yīng)用的性能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2015.

[2]李少杰.面向移動智能終端應(yīng)用性能測試平臺的研究[D].華南理工大學(xué)，2014.

[3]黃琦.Android智能手機(jī)應(yīng)用軟件自動化測試工具的設(shè)計和開發(fā)[D].安徽大學(xué)，2012.

本文為廣東石油化工學(xué)院2021年省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項(xiàng)目“基于Android的校園云拼車系統(tǒng)”（項(xiàng)目編號為733718）階段性研究成果