Androd 勇闯高阶性能优化之布局优化篇

Android的布局管理器本身就是个UI组件，所有的布局管理器都是ViewGroup的子类，而ViewGroup是View的子类，所以布局管理器可以当成普通的UI组件使用，也可以作为容器类使用，可以调用多个重载addView()向布局管理器中添加组件，并且布局管理器可以互相嵌套，当然不推荐过多的嵌套 (如果要兼容低端机型，最好不要超过5层)。

🔥 布局层级管理

让咱们一起了解一下每当系统绘制一个布局时，都会发生一些什么。这一过程由两个步骤完成:

💥 绘制（Measurement）

• 1：根布局测量自身。
• 2：根布局要求它内部所有子组件测量自身。
• 3：所有自布局都需要让它们内部的子组件完成这样的操作，直到遍历完视图层级中所有的View。

💥 摆放（Positioning）

• 1：当布局中所有的View都完成了测量，根布局则开始将它们摆放到合适的位置。
• 2：所有子布局都需要做相同的事情，直到遍历完视图层级中所有的View。

💥 背景设置产生的过度绘制

• 组件背景：每个组件每设置一次背景, 该组件的区域就会增加一层绘制 , 如 LinearLayout 设置背景颜色 , 里面的 TextView 设置背景颜色 , 都会增加该组件区域内的过渡绘制 ;
• 主题背景：Activity 界面的主题背景，会增加一次 GPU 绘制 ;

不要随意给布局中的 UI 组件设置背景 。如 ImageView 设置一张图片，会增加一次绘制 ,再给该 ImageView 组件设置背景颜色, 那么又会增加一次绘制, 那么该 ImageView 组件肯定过渡绘制了。

💥 小结

当某个View的属性发生变化（如：TextView内容变化或ImageView图像发生变化），View自身会调用View.invalidate()方法（必须从 UI 线程调用），自底向上传播该请求，直到根布局（根布局会计算出需要重绘的区域，进而对整个布局层级中需要重绘的部分进行重绘）。布局层级越复杂，UI加载的速度就越慢。因此，在编写布局的时候，尽可能地扁平化是非常重要的。

FrameLayout和TableLayout有各自的特殊用途，LinearLayout 和 RelativeLayout 是可以互换的，ConstraintLayout和RelativeLayout类似。也就是说，在编写布局时，可以选择其中一种，咱们可以以不同的方式来编写下面这个简单的布局。

🔥 小实验(多种方式实现同一布局)

💥 LinearLayout

第一种方式是使用LinearLayout，虽然可读性比较强，但是性能比较差。由于嵌套LinearLayout会加深视图层级，每次摆放子组件时，相对需要消耗更多的计算。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical">
    <View
        android:id="@+id/view_top_1"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/color_666666"/>
    <View
        android:id="@+id/view_top_2"
        android:layout_width="200dp"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/teal_200"/>
    <LinearLayout
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:orientation="horizontal">
        <View
            android:id="@+id/view_top_3"
            android:layout_width="100dp"
            android:layout_height="100dp"
            android:background="@color/color_FF773D"/>
        <View
            android:id="@+id/view_top_4"
            android:layout_width="100dp"
            android:layout_height="100dp"
            android:background="@color/purple_500"/>
    </LinearLayout>
</LinearLayout>

LinearLayout视图层级如下所示：

💥 使用RelativeLayout

第二种方法使用RelativeLayout，在这种情况下，你不需要嵌套其他ViewGroup,因为每个子View可以相当于其他View，或相对与父控件进行摆放。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">
    <View
        android:id="@+id/view_top_1"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/color_666666"/>
    <View
        android:id="@+id/view_top_2"
        android:layout_width="200dp"
        android:layout_below="@id/view_top_1"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/teal_200"/>
    <View
        android:id="@+id/view_top_3"
        android:layout_width="100dp"
        android:layout_below="@id/view_top_2"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/color_FF773D"/>
    <View
        android:id="@+id/view_top_4"
        android:layout_width="100dp"
        android:layout_below="@id/view_top_2"
        android:layout_toRightOf="@id/view_top_3"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/purple_500"/>
</RelativeLayout>

RelativeLayout视图层级如下所示：

通过两种方式，可以很容易看出，第一种方式LinearLayout需要3个视图层级和6个View，第二种方式RelativeLayout仅需要2个视图层级和5个View。

当然，虽然RelativeLayout效率更高，但不是所有情况都能通过相对布局的方式来完成控件摆放。所以通常情况下，这两种方式需要配合使用。

注意：为了保证应用程序的性能，在创建布局时，需要尽量避免重绘，布局层级应尽可能地扁平化，这样当View被重绘时，可以减少系统花费的时间。在条件允许的情况下，尽量的使用RelativeLayout和ConstraintLayout,而非LinearLayout，或者用GridLayoutl来替换LinearLayout。

咱们最常使用的是ViewGroup是LinearLayout,只是因为它很容易看懂，编写起来简单，所以它就成了Android开发的首选。出于这个原因，Google推出了一个全新的ViewGroup。在适当的时候时候使用它，可以减少冗余，它就是网格布局GridLayout下。

🔥 布局复用(<include/>和 <merge/> )

Android 提供了一个非常有用的标签。在某些情况下，当你希望在其他布局中用一些已存在的布局时， 标签可通过制定相关引用ID，将一个布局添加到另一个布局。

比如自定义一个标题栏，那么可以按照下面的方式，创建一个可重复用的布局文件。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content">
    <View
        android:id="@+id/view_top_1"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/color_666666"/>
</RelativeLayout>

接着，将标签放入相应的布局文件中，替换掉对应的 View:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">
    <include layout="@layout/include_layout"/>
    ...
</RelativeLayout>

这么一来，当你希望重用某些View时，就不用复制/粘贴的方式来实现，只需要定义一个layout文件，然后通过 引用即可。

但是这样做，可能会引入一个冗余的ViewGroup（重用的布局文件的根视图）。为此，Android 提供了另一个标签，用来帮我们减少布局冗余，让层级变得更加扁平化。我们只需要将可重用的根视图，替换为 标签即可。如下所示：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<merge xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content">
    <View
        android:id="@+id/view_top_1"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="100dp"
        android:background="@color/color_666666"/>
</merge>

如此一来，就没有了冗余的视图控件，因为系统会忽略标签，并将标签中的视图直接放置在相应的布局文件中，替换标签。

注意：使用此标签时，需要记住它的两个主要限制：

1、它只能作为布局文件的跟来使用。

2、每次调用LayoutInflater.inflate()时，必须为布局文件提供一个View,作为它的父容器：LayoutInflater.from(this).inflate(R.layout.merge_layout,parent,true);

🔥 ViewStub

ViewStub是一个不可见的零大小View，可以作为一个节点被加入布局文件，但他关联的布局，知道运行时通过调用 ViewStub.inflate() 或 View.setVisibility(View.VISIBLE) 方法，才会被绘制。

先看效果图:

💥 ViewStub 设置

        <ViewStub android:id="@+id/viewStub"
            android:inflatedId="@+id/subTree"
            android:layout="@layout/activity_imageview"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content" />

💥 显示

上方 ViewStub 所关联的布局 activity_imageview 并不会被实例化(不要调用布局内的控件，因为还没加载会报空指针异常)，只有程序在运行期间调用了以下方法：

findViewById(R.id.viewStub).setVisibility(View.VISIBLE);
 
((ViewStub)findViewById(R.id.viewStub)).inflate();

在这期间不要调用关联布局内的控件，因为还没呗加载没有

一旦 ViewStub 变成 visible 或者被 inflate，它便不再可用(Id:viewStub没了)，因为它在布局层级中的位置已经实例化出来的布局所替代，因为不能被访问，而应该使用 android:inflatedId 属性中的ID。如下：

    @Override
    public void onClick(View v) {
        switch (v.getId()){
            case R.id.btn_view:
                break;
            case R.id.btn_scheme:
                //加载，选择一种即可。
                findViewById(R.id.v_stud).setVisibility(View.VISIBLE);
                //((ViewStub)findViewById(R.id.v_stud)).inflate();
 
                //加载后layout所用ID
                subTree  = findViewById(R.id.subTree);
                findViewById(R.id.btn_iv_basis).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
                    @Override
                    public void onClick(View v) {
                        Toast.makeText(MainActivity.this,"我是 ViewStud 加载的控件",Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    }
                });
                break;
            case R.id.btn_invisible:
                subTree.setVisibility(View.INVISIBLE);
                break;
            case R.id.btn_visible:
                subTree.setVisibility(View.VISIBLE);
                break;
            case R.id.btn_init:
                //ViewStub变为可见后再次调用会报空指针，因为id:viewStub 已经不存在了。
                View viewStub  = findViewById(R.id.viewStub);
                viewStub.setVisibility(View.GONE);
                break;
        }
    }

💥 小结

ViewStub 非常有用，我们可以通过 ViewStub 来延迟部分 View 的加载，缩短首次加载时间，以及减少一些不必要的内存分配。

🔥 自定义组件优化

在自定义View时需要注意，避免犯以下的性能错误：

• 在非必要时，对View进行重绘。
• 绘制一些不被用户所看到的的像素，也就是过度绘制。(被覆盖的地方)
• 在绘制期间做了一些非必要的操作，导致内存资源的消耗。

💥 优化

• View.invalite()是最最广泛的使用操作，因为在任何时候都是刷新和更新视图最快的方式。

在自定义View时要小心避免调用非必要的方法，因为这样会导致重复强行绘制整个视图层级，消耗宝贵的帧绘制周期。检查清楚View.invalite()和View.requestLayout()方法调用时间位置，因为这会影响整个UI，导致GPU和它的帧速率变慢。

• 避免过渡重绘。为了避免过渡重绘，我们可以利用Canvas方法,只绘制控件中所需要的部分。整个一般在重叠部分或控件时特别有用。相应的方法是Canvas.clipRect()(指定要被绘制的区域);
• 在实现View.onDraw()方法中，不应该在方法内及调用的方法中进行任何的对象分配。在该方法中进行对象分配，对象会被创建和初始化。而当View.onDraw()方法执行完毕时。垃圾回收器会释放内存。如果View带动画，那么View在一秒内会被重绘60次。所以要避免在View.onDraw()方法中分配内存。

永远不要在View.onDraw()方法中及调用的方法中进行内存分配，避免带来负担。垃圾回收器多次释放内存，会导致卡顿。最好的方式就是在View被首次创建出来时，实例化这些对象。

布局优化到这里就结束了，还是那句话后面如果有更好的方案会及时的添加进去，如果有老大有其他方案也可以留言哈，感谢！

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