【学习打卡】第5天 App 布局优化-原创手记-慕课网

课程名称：Top团队大牛带你玩转Android性能分析与优化
课程章节：App性能概览与平台化实践
主讲老师：随风绽放

课程内容

1.Android 绘制原理及工具选择

在计算机硬件中，通常 CPU 用来处理数据，GPU 用来渲染数据，Android 系统也不例外，绘制过程首先是 CPU 准备数据，通过 Driver 层把数据交给 GPU 渲染，其中 CPU 主要负责 Measure、Layout、Record、Execute 的数据计算工作，GPU 负责 Rasterization（栅格化）、渲染。

无论是 CPU 准备的数据，还是 GPU 要渲染的数据，都是一帧一帧的形式。我们看到的界面也是由一帧一帧的图像连续显示而来。对于人眼来说，每秒看到 60 帧是比较流畅的，即 FPS（Frame Per Second）为 60，1/60 = 0.0167，即每 16 ms进行一次准备、渲染工作。

常用的布局优化工具有以下几种：

1. Systrace，内存优化工具中也用到了 Systrace,这里关注 Systrace 中的 Frames 页面，正常情况下圆点为绿色，当出现黄色或者红色的圆点时，表现出现了丢帧。
1. Layout Inspector，是 AndroidStudio 自带工具，可以查看页面的视图层次结构。
1. Choreographer，是 Android16 加入的一个工具类，通过 Choreographer.getInstance().postFrameCallback，可以实时获取 FPS。

Android 的布局加载时 IO 操作，比如 xml 文件要通过 xml 解析器才能加载到内存里。在加载 xml 文件的时候，还会用到反射，而反射本来性能就不高。

2.优雅获取界面布局耗时

在对布局优化前，我们需要找到一个指标，作为衡量布局优化效果的标准。常用有下面几种方式来获取页面加载的耗时。

常规方式，通过手动埋点的方式来确认页面加载的耗时，这种方式代码侵入性强，工作量大，不便于后期的维护。
AOP 方式，通过对 Activity 的 setContentView()方法切片，获取加载每个页面的耗时，这种方式代码侵入性小。

通过上面的方式可以获取页面加载的耗时，为了更加精细化的优化，如何获取每个控件加载的耗时呢？ 可以通过 LayoutInflater.Factory（考虑兼容性可以使用 LayoutInflaterCompat.setFactory2）来实现，这种方式代码侵入性小。通过自定义 Factory，在 onCreateView() 方法的中实现对每个控件加载耗时的计算。使用时需要注意，这个设置应该在super.onCreate()之前，否则无效。

public interface Factory {
        /**
         * Hook you can supply that is called when inflating from a LayoutInflater.
         * You can use this to customize the tag names available in your XML
         * layout files.
         *
         * <p>
         * Note that it is good practice to prefix these custom names with your
         * package (i.e., com.coolcompany.apps) to avoid conflicts with system
         * names.
         *
         * @param name Tag name to be inflated.
         * @param context The context the view is being created in.
         * @param attrs Inflation attributes as specified in XML file.
         *
         * @return View Newly created view. Return null for the default
         *         behavior.
         */
        public View onCreateView(String name, Context context, AttributeSet attrs);
    }

3.异步 Inflate

前面介绍到布局文件加载的过程是一个 IO 过程，创建对象时还使用到反射，使用反射创建对象的速度比通过 new 关键字创建要慢 3 倍左右。所以布局优化的方向是尽量减少 IO 过程，减少通过反射来创建对象。

这里介绍一种侧面优化布局的方式即异步实现布局的加载。AsyncLayoutInflater 是一个异步初始化布局的 Helper 类。它的本质就是把对布局文件的 inflate 放入到了子线程里面，等到初始化成功后，在通过接口抛回到主线程。

4.布局加载优化

有没有一种方法从根本上来解决io操作慢、反射慢的问题呢？答案是直接用 Java 代码写布局文件，这样会引入新问题，不便于开发、可维护性差。用 xml 来写布局，虽然IO慢、反射慢，因为方便维护，可读性好，还方便写UI时进行预览。那有没有一个方案既能保留XML优点，还能解决其性能问题呢？X2C 就是这样一个方案。

X2C 的原理是在 APT 编译期将需要翻译的布局 xml 文件翻译生成对应的 java 文件，这样对于开发人员来说写布局还是写原来的 xml ，但对于程序来说，运行时加载的是对应的 java 文件。

不论是异步加载 AsyncLayoutInflater，还是 X2C 方案，都要考虑下面的问题：

1. 控件的一部分属性在 xml 文件中使用是可以的，在 Java 代码中是不支持的，这部分属性虽然很少，但还是存在，使用的时候需要注意。
1. 另外一个问题是失去了系统的兼容性，无法使用 AppCompat 等兼容类，无法做到控件的向下兼容。这时就要考虑对两种方案进行定制，来获得兼容性。

5.视图绘制优化实战

前面对布局优化的方案都是针对布局加载进行优化的，这里介绍一下在视图绘制时的优化方案。Android 中的视图绘制要经历三个过程：

测量，在测量阶段确定视图的大小；
布局，在布局阶段确定视图的位置；
绘制，在绘制阶段完成视图的绘制。

三个过程的实现都会涉及 View 树自顶向下的遍历，有时甚至还会触发多次，所以每个阶段都会出现耗时的情况，都是我们去优化的方向。布局优化在绘制阶段的准则是尽量减少 View 树的层级，页面布局要做到宽而浅、避免窄而深。

ConstraintLayout 是在 Android Studio 2.2 中主要的新增功能之一，它可以有效地解决布局嵌套过多的问题，实现几乎完全扁平化布局，构建复杂布局的性能更高，它有点类似于RelativeLayout，但远比RelativeLayout要更强大。除了使用 ConstraintLayout，还可以考虑以下的优化方式：

不嵌套使用 RelativeLayout;
不在嵌套的 LinearLayout 中使用 weight 属性；
使用 merge 标签，可以减少一个 view 层级，但是只能用在根 View 中；

过度绘制就是在同一个区域中叠加了多个控件，重复的叠加就是过度绘制，很可能会造成刷新率下降，造成卡顿的现象。对于过度绘制的测试主要通过人工进行测试，也是发现应用过渡绘制的首选途径，通过打开开发者选项中的显示GPU过度绘制。过渡绘制可以通过颜色标识，按照从好到差依次是：蓝、绿、淡红、红。

蓝色1x过度绘制
绿色2x过度绘制
淡红色3x过度绘制
红色超过4x过度绘制

避免过度绘制的方法：

去掉多余背景色，减少复杂shape使用；
避免层级叠加；
自定义 View 使用 clipRect 屏蔽被遮盖View绘制；

布局优化的其它技巧：

使用 ViewStub 标签来加载一些不常用的布局，ViewStub 是一个高效的占位符可以实现延迟初始化。
在 onDraw() 方法中避免创建大对象和其它耗时操作。
TextView 的优化，TextView中很多操作都很繁重。比如setText操作，须要设置SpanWatcher，或者要重现创建一个 SpannableString，还要依据情况又一次创建TextLayout，这些操作加起来之后令一次 setText 操作很耗时。可以通过自定义 view 的方式来优化，对于可编辑的文本，使用 DynamicLayout 来实现，对于静态文本，推荐使用StaticLayout。

课程收获

课程从布局加载、布局绘制的角度介绍了布局优化的方案，涵盖了布局优化的所有手段。既提供了获取优化指标的方式，又提供了优化的手段，非常实用。