[Android] Baseline Profile로 앱 성능 향상시키기

Daemon·2025년 10월 19일

Android

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Baseline Profile이란?

"좋은 UX" 를 위해서라면 속도, 자연스러움, 앱의 컨셉에 맞는 정제된 화려함은 필수인 것 같은데, 그 중에서 앱을 클릭해서 처음 실행할 때 걸리는 시간을 단축시켜서 사용자가 오래 기다리지 않게 할 수 있는 성능 개선이 있다.

Baseline Profile은 AOT 컴파일 최적화 기법인데, 앱이 처음 설치되거나 업데이트될 때 자주 사용되는 코드 경로를 미리 컴파일하여 앱 시작 성능과 런타임 성능을 크게 개선시킬 수 있다.

주요 특징

앱 시작 속도 향상: 첫 실행부터 최적화된 성능 제공
런타임 성능 개선: JIT 컴파일 오버헤드 감소
배터리 효율성: 불필요한 컴파일 작업 최소화
사용자 경험 개선: 빠른 반응성과 부드러운 UI 전환

Baseline Profile 배경

기존 ART 컴파일 방식의 한계

Android Runtime(ART)은 기본적으로 다음과 같은 컴파일 전략을 사용한다:

최초 설치: 대부분의 코드가 해석(interpreted) 모드로 실행
JIT 컴파일: 런타임에 자주 실행되는 코드를 감지하여 컴파일
디바이스 유휴 시간: 축적된 프로파일 정보를 바탕으로 AOT 컴파일

이 방식의 문제점:

처음 몇 번의 실행은 느림
컴파일 최적화까지 시간이 걸림
사용자마다 다른 성능 경험

Baseline Profile의 해결책

Baseline Profile을 적용하면:

첫 실행부터 최적화된 성능 제공
개발자가 지정한 중요 코드 경로를 우선 컴파일
일관된 성능 경험 보장

1. Gradle 설정

app/build.gradle.kts

plugins {
    alias(libs.plugins.androidx.baselineprofile)
}

dependencies {
    implementation(libs.androidx.profileinstaller)
    "baselineProfile"(project(":baselineprofile"))
}

주요 구성 요소:

androidx.baselineprofile 플러그인: Baseline Profile 생성 자동화
androidx.profileinstaller: 런타임에 프로파일 설치
baselineProfile 의존성: 생성 모듈과 연결

baselineProfile/build.gradle.kts

plugins {
    alias(libs.plugins.android.test)
    alias(libs.plugins.kotlin.android)
    alias(libs.plugins.androidx.baselineprofile)
}

android {
    targetProjectPath = ":app"
}

baselineProfile {
    useConnectedDevices = true
}

dependencies {
    implementation(libs.androidx.junit)
    implementation(libs.androidx.espresso.core)
    implementation(libs.androidx.uiautomator)
    implementation(libs.androidx.benchmark.macro.junit4)
}

핵심 설정:

targetProjectPath = ":app": 프로파일을 생성할 대상 앱 지정
useConnectedDevices = true: 에뮬레이터 없이 실제 기기로 테스트할 경우 USB, 무선 디버깅한다는 의미로 선언해줘야함
테스트 및 벤치마크 라이브러리 포함

2. 버전 관리 (gradle/libs.versions.toml)

[versions]
benchmark = "1.4.1"
profileinstaller = "1.4.1"
uiautomator = "2.3.0"

[libraries]
androidx-benchmark-macro-junit4 = { group = "androidx.benchmark", name = "benchmark-macro-junit4", version.ref = "benchmark" }
androidx-profileinstaller = { group = "androidx.profileinstaller", name = "profileinstaller", version.ref = "profileinstaller" }
androidx-uiautomator = { group = "androidx.test.uiautomator", name = "uiautomator", version.ref = "uiautomator" }

[plugins]
androidx-baselineprofile = { id = "androidx.baselineprofile", version.ref = "benchmark" }

Baseline Profile 생성 프로세스

1. BaselineProfileGenerator 분석

BaselineProfileGenerator.kt는 앱의 주요 사용자 플로우를 시뮬레이션할 수 있기 때문에 홈 이외에도 다른 탭에 이동해서 스크롤하는 행동까지 시나리오처럼 미리 작성해둘 수 있다.

그래서 실제로 테스트할 때 baseline profile generator를 실행하면 자동으로 앱이 켜졌다 꺼졌다를 반복하는 모습을 볼 수 있다.

코드 구조

@RunWith(AndroidJUnit4::class)
@LargeTest
class BaselineProfileGenerator {

    @get:Rule
    val rule = BaselineProfileRule()

    @Test
    fun generate() {
        rule.collect(
            packageName = InstrumentationRegistry.getArguments().getString("targetAppId")
                ?: throw Exception("targetAppId not passed as instrumentation runner arg"),
            includeInStartupProfile = true
        ) {
            // Journey 1: App Startup - Basic MainActivity launch
            pressHome()
            startActivityAndWait()

            // Wait for initial content to load
            device.wait(Until.hasObject(By.pkg(packageName)), 3000)
            device.waitForIdle()
        }
    }
}

주요 구성 요소 설명

BaselineProfileRule
- Baseline Profile 생성을 위한 JUnit 규칙
- 앱 실행을 추적하고 프로파일 데이터를 수집
includeInStartupProfile = true
- 시작 최적화 포함
- 앱 초기 로딩 시간 개선에 중점
사용자 플로우 시뮬레이션
1. pressHome(): 홈 화면으로 이동
2. startActivityAndWait(): 앱 시작 및 대기
3. device.wait(): 초기 콘텐츠 로딩 대기
4. device.waitForIdle(): UI 안정화 대기

2. 프로파일 생성 명령어

# Release 빌드용 Baseline Profile 생성
./gradlew :app:generateReleaseBaselineProfile

실행 과정:
1. 앱을 릴리스 모드로 빌드
2. 실제 디바이스에 설치
3. BaselineProfileGenerator 테스트 실행
4. 프로파일 데이터 수집
5. baseline-prof.txt 파일 생성

성능 측정 및 벤치마킹

1. StartupBenchmarks 분석

StartupBenchmarks.kt는 Baseline Profile의 효과를 측정한다.

Android Studio IDE에서 New Module을 생성하겠다고 하면 기본적인 포맷을 제공해주기 때문에 해당 파일을 자동으로 작성해서 편했다.

코드 구조

@RunWith(AndroidJUnit4::class)
@LargeTest
class StartupBenchmarks {

    @get:Rule
    val rule = MacrobenchmarkRule()

    @Test
    fun startupCompilationNone() =
        benchmark(CompilationMode.None())

    @Test
    fun startupCompilationBaselineProfiles() =
        benchmark(CompilationMode.Partial(BaselineProfileMode.Require))

    private fun benchmark(compilationMode: CompilationMode) {
        rule.measureRepeated(
            packageName = InstrumentationRegistry.getArguments().getString("targetAppId")
                ?: throw Exception("targetAppId not passed as instrumentation runner arg"),
            metrics = listOf(StartupTimingMetric()),
            compilationMode = compilationMode,
            startupMode = StartupMode.COLD,
            iterations = 10,
            setupBlock = {
                pressHome()
            },
            measureBlock = {
                startActivityAndWait()
            }
        )
    }
}

2. 벤치마크 비교 시나리오

Test 1: startupCompilationNone()

컴파일 모드: CompilationMode.None()
의미: Baseline Profile 없이 실행
목적: 최적화 전 성능 측정

Test 2: startupCompilationBaselineProfiles()

컴파일 모드: CompilationMode.Partial(BaselineProfileMode.Require)
의미: Baseline Profile 적용
목적: 최적화 후 성능 측정

3. 측정 지표

StartupTimingMetric()이 측정하는 항목:

Time To Initial Display (TTID)
- 첫 프레임이 표시되기까지의 시간
Time To Full Display (TTFD)
- 앱이 완전히 사용 가능해지기까지의 시간
Cold Startup
- 앱 프로세스가 없는 상태에서 시작

4. 벤치마크 실행

# 모든 벤치마크 실행
./gradlew :baselineProfile:connectedBenchmarkReleaseAndroidTest

# 결과는 다음 위치에 저장됨
# app/build/outputs/connected_android_test_additional_output/