Android修行手册-卡顿优化布局篇

在当下移动互联网后半场，手机已经是人手必备的设备。App是离用户最近的应用，界面又是最直观影响用户体验的关键部分，其流畅度直接影响用户对产品的评价和留存。

技术是服务于人的，如果技术无法给你带来良好的体验，那技术本身的存在就具有争议。

所以界面性能是至关重要的，不可忽视。

👉实践过程

布局代码是最基础的，但也是最重要的。

首先我们看个简单小案例

不同深浅的颜色来表示过度绘制：

没颜色：没有过度绘制，即一个像素点绘制了 1 次，显示应用本来的颜色；

蓝色：1倍过度绘制，即一个像素点绘制了 2 次；

绿色：2倍过度绘制，即一个像素点绘制了 3 次；

浅红色：3倍过度绘制，即一个像素点绘制了 4 次；

深红色：4倍过度绘制及以上，即一个像素点绘制了 5 次及以上；

😜如何渲染界面

CPU(中央处理器) :我们经常听到，是计算机的核心器件，多缓存多分支,适用于复杂的逻辑运算,主要负责Measure，Layout，Record，Execute的计算操作

GPU(图像处理器):我们通常说的显卡核心就是它了。用于结构单一的数据处理（擅长图形计算），主要负责Rasterization(栅格化)操作

谷歌官方对于流畅度的优化也是高度重视的，有界面渲染三核心Vsync、Triple Buffer和Choreographer。

为何是16ms/为何每秒60帧

android系统每隔16ms绘制一帧UI且要在16ms内完成，（ 1秒 / 0.016帧每秒 = 62.5帧/秒 ）差不多每秒更新60次。这是因为我们大脑和眼睛一般看24Fps的画面就已经是连续的运动了，看60Fps的画面更看不出端倪，但是60帧可以表达出更加绚丽多彩的内容。

一旦没及时绘制，就会出现掉帧问题，也就是常说的卡顿。这是因为绘制的东西太多的话，CPU、GPU处理不及时。

当然了，设备性能越好，处理能力越强，卡顿会越少，玩游戏的电脑配置高也是出于这方面考虑。

那么Android是如何把图像绘制到界面上的呢？

这就用到了上面的CPU/GPU。

GPU负责栅格化操作（Resterization），栅格化是绘制那些Button，Shape，Path，String，Bitmap等组件最基础的操作。它把那些组件拆分到不同的像素上进行显示。这是一个很“费时”的操作（相比人类时间只是眨眼的功夫），GPU的引入就是为了加快栅格化的操作。

CPU负责把UI组件计算成Polygons，Texture纹理，然后交给GPU进行栅格化渲染。流程如下：

为了能够使得App流畅，我们需要在每一帧16ms以内处理完所有的CPU与GPU计算，绘制，渲染等等操作。

有兴趣更深层学习的，可以去看看界面渲染容器DisplayList

😜什么是过度绘制

Overdraw(过度绘制)描述的是屏幕上的某个像素在同一帧的时间内被绘制了N次。但是我们只能看到最上层的UI，这就会导致多层次的UI界面除最上层外对用户都是不可见的，这样就会浪费大量的CPU以及GPU资源，浪费可耻。

这就像我们在纸上固定区域不断图画，但是有最上层最接近你，其他层有个鬼用？

😜如何查看绘制维度

开发工具有Hierarchy View、Systrace、Track等

真机在开发者选项中有：调试GPU绘制、硬件层更新、GPU视图更新等等

😜界面优化

在编写Android布局时总会遇到这样或者那样的痛点，比如：

• 1.有些布局的在很多页面都用到了，而且样式都一样，每次用到都要复制粘贴一大段，有没有办法可以复用呢？
• 2.解决了1中的问题之后，发现复用的布局外面总要额外套上一层布局，要知道布局嵌套是会影响性能的呐；
• 3.有些布局只有用到时才会显示，但是必须提前写好，虽然设置了为invisible或gone，还是多多少少会占用内存的。

首先第一点也是最重要的一点，在刚开始写布局的时候一定要提前想好和规划好，尽可能的减少层级的嵌套。往往越复杂的布局越臃肿，越容易被忽视进而出现性能问题，所以我们写布局就要知道一些技巧来展示布局

• 1. 如果图片和文字在一起且文字不动态变的话，可以直接使用带文字的图片。
• 2. 移除没用的布局和控件，假设添加个背景，尽可能在已经布局上放，减少只有背景功能的控件。
• 3. 减少透明度的使用，假设：#55FFFFFF 和 #888888 颜色类似，建议使用后者，因为前者有Alpha，view需要至少绘制两次。
• 4. 去掉多余的不可见颜色背景、图片等，只保留最上层用户可见即可
• 5. 减少布局层次结构，避免多层嵌套推荐使用RelativeLayout、ConstraintLayout等父类布局
• 6. 基本控件LinearLayout 性能比RelativeLayout高一些，要提前根据UI想好哪个布局更合适，要有的方式，对症下药。
• 7. 自定义View尽可能只更新渲染局部区域，杜绝不断全部重绘。
• 8. 推荐使用IDE自带的Lint或者阿里代码检查插件，对于标黄警告等提示重视起来，能改的就改。

除了以上，我们就要解决过度绘制，我们还可以使用抽象布局，它们分别是include、merge和ViewStub三个标签，现在我们就来认识认识它们吧。

Include应该是最常用的了，其翻译是“包含”、“包括”，最佳使用就是把相同代码抽离出来成一个独立的xml文件，当你在某个布局需要使用的时候直接include进来，这样一搞，很好地起到复用布局的效果。不仅可以极大地减少代码量，想要修改的话直接改这一个xml就行了。

它的两个主要属性：layout：必填属性， id属性；

我们还可以重写宽高、边距和可见性（visibility）这些布局属性。但是一定要注意，单单重写android:layout_height或者android:layout_width是不行，必须两个同时重写才起作用。

这些也能玩不不少花样。

Merge介绍

凡事都有利有弊include标签除了上面的优点，也有个问题就是布局嵌套。他必须有一个根布局，这也导致了最终布局嵌套层级可能多一层。

这时候又引出个新的标签<merge/>标签，这次先说他的局限性：就是你需要提前明确要放到什么父布局中，然后提前设置好merge里面的控件位置。

优点也明显：他是消除多余层级的，标签必须作为根节点出现。不占用空间，他只是将子view“搬运”到你想嵌套的位置。

ViewStub

写布局的时候我们经常会遇到有些效果不必一直显示，需要动态的来设置invisible或gone，这无形中影响了页面加载速度。

Android提供的方案就是ViewStub，他是一个不可见的大小为0的视图，具有懒加载功能，存在于视图中，但只有设置setVisibility()和inflate()方法调用后才会渲染填充视图，能为初始化加载xml布局分散压力，就像负载均衡。

使用案例：进度条，加载网络失败，显示错误消息等等

它有以下三个重要属性：

android:layout：ViewStub需要填充的视图名称，为“R.layout.xx”的形式；

android:inflateId：重写被填充的视图的父布局id。

与include标签不同，ViewStub的android:id属性是设置ViewStub本身id的，而不是重写布局id，这一点可不要搞错了。另外，ViewStub还提供了OnInflateListener接口，用于监听布局是否已经加载了。

但是注意 viewStub.inflate();方法不能多次调用，否则抛出异常：

java.lang.IllegalStateException: ViewStubmusthaveanon-nullViewGroupviewParent

原因是ViewStub源码调用了removeViewInLayout()方法把自己从布局移除了。到这里我们就明白了，ViewStub在填充布局成功之后就会自我销毁，再次调用inflate()方法就会抛出IllegalStateException异常了。此时如果想要再次显示布局，可以调用setVisibility()方法。

还有一个大坑：viewStub.getVisibility()的值一直为0，所以用他来判断是否显示没作用。不要急，其实是setVisibility()方法实际上在设置内部视图的可见性，而不是ViewStub本身。

😜硬件加速原理

相信经常看到有的文章说开启硬件加速解决卡的问题，但硬件加速是什么呢？

硬件加速的主要原理是通多底层逻辑，将CPU不擅长的图形计算转换成GPU专用指令，让更擅长图形计算的GPU来完成渲染。

硬件加速过程中包含两个步骤 ：

构建阶段 ： 遍历所有视图，将需要绘制的操作缓存下来，交给单独的Render线程使用GPU进行硬件加速渲染。(这一阶段在主线程中使用CPU构建)

绘制阶段 ： 调用OpenGL（即使用GPU）对构建好的视图进行绘制渲染，绘制的内容保存在Graphic Buffer 并交由 SurfaceFlinger 显示。(Android 5.0+ 使用Render Thread线程，专门负责 UI 渲染和动画显示。)

以上证得硬件加速具有不错的优点，但它不是万能的。

我们平时用的时候可能是直接在Application中用，一锅端，这并不严谨，因为硬件加速还没法做到支持所有的绘制操作（比如复杂的自定义View），这样的话就会造成一定的影响：

1. 像素错位等视觉问题

2. 不同设备版本API兼容问题

解决这些问题官方给了解决方案：使用四种级别控制是否硬件加速。

1. Application

2. Activity-为单独页面设置

3. Window级别

4. 单独的view级别关闭加速（View目前不支持动态启动硬件加速）

👉其他

📢作者：小空和小芝中的小空
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