Android 布局渲染流程与卡顿优化

文章内容概要

一、手机界面UI渲染显示流程

二、16ms原则

三、造成卡顿的原因

四、过度绘制介绍、检测工具、如何避免造成过度绘制造成的卡顿

一.手机界面UI渲染显示流程

大家都知道CPU（中央处理器）主要负责数学和逻辑运算，在很早前，CPU还负责图像的显示操作，但是这样会大大的降低CPU的运算性能，所以GPU应运而生，GPU主要负责图像的渲染与显示，至此，CPU只需要给GPU发出指令，GPU再将我们写好的页面栅格化渲染显示出来，以一个button为例!

<Button>属性设置【Width = “100dp”；Height = “100dp”】-->通过LayoutInflater将xml映射成对象加载到内存-->检测<Button>包含的属性信息-->CPU经过计算-->将<Button>处理为多维向量图形→CPU将图形交给GPU→GPU进行图形绘制（栅格化：将图片等矢量资源,转化为一格格像素点的像素图,显示到屏幕上）（哪个位置是什么颜色的像素点，最终将图形铺满。注：手机屏幕由无数个像素点堆积而成）。

总结来说就是CPU将UI对象计算成成多维图形（多边形、纹理），再通过OPENGL进行处理，处理完之后再交给GPU进行栅格化渲染并交给显示器进行显示。

二.16ms原则

由于人眼的特殊构造，对于60fps以下的帧率画面，会给人一种卡顿的现象，所以就出现了16ms原则（1000ms/60fps = 16ms），即要保证页面16ms刷新一次。

Android系统每隔16ms发出vsync信号，触发对UI进行渲染，1s内大约刷新屏幕60次，显示60帧的数据。

fps：画面每秒钟传输的帧率，帧率越高，画面越流程，反之越卡顿

三.造成卡顿的原因

上面我们讲到了16ms原则，那么16ms原则对我们的UI产生了什么样的影响呢？

因为16ms原则，我们显示器将页面显示出来分两种情况：

1.上述步骤在16ms内完成，true→显示器直接显示。

2.上述步骤在16ms内没有完成（可能由于CPU计算的时间过长或者由于GPU的渲染时间过长，最终导致整个流程下来超过了16ms），false-->垂直同步等待下一帧完成。

解释一下垂直同步机制：比如说第一帧在16ms内渲染完成，并且显示出来了，第二帧在上述的处理流程中超过了16ms，在16ms内没有完成，那么，屏幕就不会显示第二帧的数据，依旧只显示第一帧的数据，接下来处理第三帧，第三帧的数据在16ms内处理完了上述的流程，那么结果就是屏幕会将第二帧的数据和第三帧的数据一起显示出来（如果在某一处出现了丢帧的情况，大概率会影响到后面的绘制也会出现丢帧的情况），如果计算器cpu的计算能力和gpu的渲染能力很差，就会出现我们说的UI卡顿的现象。（用LOL举一个例子，比如我们1-10帧都没有在16ms内完成（打团中，UI过于复杂），第11帧在16ms内完成（打完团，回家泡泉水），这时候就会把1-11帧的数据都显示出来，这时候给人的感觉就是花里胡哨的闪现出一堆技能）

看了上面的解释，是不是有一种明朗的感觉了，总的来说就是帧率过低，垂直同步机制的限制下，我们前面几帧的画面渲染不出来，直到某一帧我们的帧率正常了，这时候就会把前面的几帧一起渲染出来，这样就造成了我们所说的视觉上卡顿的现象了。

四.过度绘制介绍、检测工具、如何避免造成过度绘制造成的卡顿

既然我们知道了造成卡顿的原因了，那么，我们应该去如何检测和避免呢?这里就要介绍一下过度绘制了！

1.什么是过度绘制

前面我们说到了手机屏幕是由无数个像素点堆积而成的，一个像素点被我们重复多次的渲染，就是过度绘制

2.过度绘制检测工具

开发者选项-->调试gpu过度绘制-->显示过度绘制区域

原色 – 没有被过度绘制 – 这部分的像素点只在屏幕上绘制了一次。
蓝色 – 1次过度绘制– 这部分的像素点只在屏幕上绘制了两次。
绿色 – 2次过度绘制 – 这部分的像素点只在屏幕上绘制了三次。
粉色 – 3次过度绘制 – 这部分的像素点只在屏幕上绘制了四次。
红色 – 4次过度绘制 – 这部分的像素点只在屏幕上绘制了五次。

我们的目标是尽量减少红色，看到更多的蓝色！！！

以轻易贷为例：

3.如何避免过度绘制

1)避免UI层级嵌套的过深

2)减少不必要的背景设置（根节点背景是否可以不要、系统主题背景是否可以不要等等）

3)使用merge标签减少布局嵌套层次

4)使用ConstraintLayout替代常见嵌套布局，减少布局层次

5)在自定义view的时候，使用Canvas的clipRect和clipPath方法限制View的绘制区域（覆盖区域不需要绘制）