关于AndroBench在Android 10以后性能衰减的问题分析

背景

自Android 10发布以来，由于Google默认禁用了在Android P时引入的Compatibility WAL，加之AndroBench这一应用在代码层面存在于Android SQLite API不兼容的情况，导致Android 10以后的AndroBench SQLite部分跑分出现大幅下滑；

通过反编译AndroBench，我们得知，主要原因在于AndroBench没有使用Android framework API (enableWriteAheadLogging)，而是使用raw语句来设置日志模式(PRAGMA journal_mode=wal)，这导致Android framework无法获知日志模式发生改变，继而无法自动切换与之匹配的默认同步模式(PRAGMA synchronous)。

原生AOSP对于日志模式与同步模式的默认匹配如下：

WAL   - NORMAL
非WAL - FULL

默认由于默认禁用了Compatibility WAL，因此Android framework默认认为所有SQLite数据库的日志模式为DELETE(可在config.xml中修改db_default_journal_mode的值来改变这一默认日志模式)，因此对应的同步模式为FULL

正常情况下，如果APP调用enableWriteAheadLogging来显式切换日志模式为WAL，Android framework会自动切换默认的同步模式；

而AndroBench是通过rawQuery进行参数传导，这导致Android framework API无法监测并及时修改默认的同步模式，从而使AndroBench在Android 10以上的版本中测试SQLite时使用WAL的日志模式，却在没有显式修改同步模式的情况下，没有使用默认的NORMAL同步模式；

分析步骤

1. 反编译AndroBench：

AndroBench没有使用混淆、加固等手段，因此使用d2j-dex2jar即可反编译；

定位到Testing_SQLite_DBHelper.java后发现，其在onConfigure回调中做了如下操作：

public void onConfigure(final SQLiteDatabase sqLiteDatabase) {
        final Cursor rawQuery = sqLiteDatabase.rawQuery("PRAGMA journal_mode=" + this.journalMode, (String[])null);
        rawQuery.moveToNext();
        System.out.println("journal_mode=" + rawQuery.getString(0));
        rawQuery.close();
    }

这种情况下，Android framework只会将字符串直接下发给sqlite，而不会去判断其参数的分类，从而导致此时同步模式依旧为非WAL的默认值——FULL；

Q：为什么Android P版本此处是NORMAL？

A：因为在Android P上，Google引入了compatibility wal模式的默认支持，因此除非应用显示禁用WAL模式：

如下是Android P上通过日志模式确认同步模式的代码，Android 10上是类似的，就不分别列举了：

private void setWalModeFromConfiguration() {
        if (!mConfiguration.isInMemoryDb() && !mIsReadOnlyConnection) {
            // 此处会在AndroBench通过rawQuery修改日志模式之前执行，并且由于其没有通过API调用，因此此处始终为false；
            final boolean walEnabled =
                    (mConfiguration.openFlags & SQLiteDatabase.ENABLE_WRITE_AHEAD_LOGGING) != 0;
            // Use compatibility WAL unless an app explicitly set journal/synchronous mode
            // or DISABLE_COMPATIBILITY_WAL flag is set
            // 此处Android P上默认为true，Android 10上默认为false
            final boolean useCompatibilityWal = mConfiguration.useCompatibilityWal();
            if (walEnabled || useCompatibilityWal) {
                //Android P走这里面
                setJournalMode("WAL");
                if (mConfiguration.syncMode != null) {
                    setSyncMode(mConfiguration.syncMode);
                } else if (useCompatibilityWal && SQLiteCompatibilityWalFlags.areFlagsSet()) {
                    setSyncMode(SQLiteCompatibilityWalFlags.getWALSyncMode());
                } else {
                    setSyncMode(SQLiteGlobal.getWALSyncMode());
                }
            } else {
                //Android 10走这里面
                setJournalMode(mConfiguration.journalMode == null
                        ? SQLiteGlobal.getDefaultJournalMode() : mConfiguration.journalMode);
                setSyncMode(mConfiguration.syncMode == null
                        ? SQLiteGlobal.getDefaultSyncMode() : mConfiguration.syncMode);
            }
        }
    }

2. 验证效果

如果上述分析正确，那么通过修改SQLiteGlobal.java中的getDefaultSyncMode()方法的参数，则可作用于AndroBench的同步模式；

以某SM7250平台手机（6GB + 128GB）为例，在user版本上进行验证：

（非正式版，此处仅用于展示改动前后的变化，具体数值在正式版上可能会有差异）

默认情况下：

Insert：   1822.90    1828.72    1896.34
Update:    2452.78    2499.33    2559.36
Delete：   2783.88    2760.58    2789.39

通过adb shell setprop debug.sqlite.syncmode NORMAL后：

Insert：   3100.91    3128.59    3045.44
Update：   3863.16    3956.29    3999.25
Delete：   4966.03    4933.55    4834.18

简单取平均值后对比发现，当WAL工作在NORMAL同步模式下时，AndroBench成绩较FULL同步模式分别提升：

FULL       NORMAL     DIFF
Insert：   1849.32    3091.65    167%
Update：   2503.82    3939.57    157%
Delete：   2777.95    4911.25    176%

3. 改进措施

a. 通过在父类SQLiteOpenHelper的onConfigure回调之后进行判断，如果Android framework API检测到WAL没有启用(!db.isWriteAheadLoggingEnabled())，但实际通过rawQuery获取到的journal_mode确是WAL，此时认为App通过了rawQuery修改日志模式，此时显式调用一次enableWriteAheadLogging()即可；

b. 通过对SQL语句进行拦截，对PRAGMA journal_mode与PRAGMA synchronous两个参数的设置进行判断、绑定，使其与Android framework API的表现一致；

目前a方案已经开发完成，但是考虑到其可能存在部分特殊App功能发生改变：

如果存在某一应用，同时使用了PRAGMA journal_mode=wal，与PRAGMA synchronous=FULL（或OFF），方案a会覆盖其同步模式为NORMAL，这改变了App本身的逻辑，不符合修改的基本要求；

因此建议使用b方案实现；