Android 性能优化---布局优化

Android 性能优化---布局优化

Android 布局绘制原理

布局加载过程

setContentView() --> inflate() -- > getLayout()（I/O操作） --> createViewFromTag() --> mFactory2/mFactory -- > onCreateView()（反射）

先看看源码

从setContentView(R.layout.activity_main);进入

public void setContentView(int resId) {

this.ensureSubDecor();

ViewGroup contentParent = (ViewGroup)this.mSubDecor.findViewById(16908290);

contentParent.removeAllViews();

LayoutInflater.from(this.mContext).inflate(resId, contentParent);

this.mOriginalWindowCallback.onContentChanged();

}

接着进入到inflate();

public View inflate(@LayoutRes int resource, @Nullable ViewGroup root, boolean attachToRoot) {

final Resources res = getContext().getResources();

if (DEBUG) {

Log.d(TAG, "INFLATING from resource: "" + res.getResourceName(resource) + "" ("

+ Integer.toHexString(resource) + ")");

}

    final XmlResourceParser parser = res.getLayout(resource);
    try {
        return inflate(parser, root, attachToRoot);
    } finally {
        parser.close();
    }
}

这里主要是通过getLayout来获取到XmlResourceParser ，而这里面是进行大量的I/O操作

继续进入到inflate();这里方法比较多，就拿关键部分代码

这里面有一个createViewFromTag();根据命名可以知道，应该是根据标签来创建对应的view

...
//省略若干
try {
            View view;
            if (mFactory2 != null) {
                view = mFactory2.onCreateView(parent, name, context, attrs);
            } else if (mFactory != null) {
                view = mFactory.onCreateView(name, context, attrs);
            } else {
                view = null;
            }

            if (view == null && mPrivateFactory != null) {
                view = mPrivateFactory.onCreateView(parent, name, context, attrs);
            }

            if (view == null) {
                final Object lastContext = mConstructorArgs[0];
                mConstructorArgs[0] = context;
                try {
                    if (-1 == name.indexOf('.')) {
                        view = onCreateView(parent, name, attrs);
                    } else {
                        view = createView(name, null, attrs);
                    }
                } finally {
                    mConstructorArgs[0] = lastContext;
                }
            }

            return view;
            ...
//省略若干

从这里面可以知道主要是通过mFactory2 或者mFactory来创建，进入onCreateView();

....//省略若干
public final View createView(String name, String prefix, AttributeSet attrs)
            throws ClassNotFoundException, InflateException {
        Constructor<? extends View> constructor = sConstructorMap.get(name);
        if (constructor != null && !verifyClassLoader(constructor)) {
            constructor = null;
            sConstructorMap.remove(name);
        }
        Class<? extends View> clazz = null;

        try {
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, name);

            if (constructor == null) {
                // Class not found in the cache, see if it's real, and try to add it
                clazz = mContext.getClassLoader().loadClass(
                        prefix != null ? (prefix + name) : name).asSubclass(View.class);

                if (mFilter != null && clazz != null) {
                    boolean allowed = mFilter.onLoadClass(clazz);
                    if (!allowed) {
                        failNotAllowed(name, prefix, attrs);
                    }
                }
                constructor = clazz.getConstructor(mConstructorSignature);
                constructor.setAccessible(true);
                sConstructorMap.put(name, constructor);
            } else {
                // If we have a filter, apply it to cached constructor
                if (mFilter != null) {
                    // Have we seen this name before?
                    Boolean allowedState = mFilterMap.get(name);
                    if (allowedState == null) {
                        // New class -- remember whether it is allowed
                        clazz = mContext.getClassLoader().loadClass(
                                prefix != null ? (prefix + name) : name).asSubclass(View.class);

                        boolean allowed = clazz != null && mFilter.onLoadClass(clazz);
                        mFilterMap.put(name, allowed);
                        if (!allowed) {
                            failNotAllowed(name, prefix, attrs);
                        }
                    } else if (allowedState.equals(Boolean.FALSE)) {
                        failNotAllowed(name, prefix, attrs);
                    }
                }
            }
....//省略若干

从这里就可以知道这里创建View的时候，是通过反射来进行的。

上面大概的流程，出现了两个可以优化的点，一个是I/O操作，一个是反射，如果一个布局文件嵌套很深，很复杂，这两个操作是相当的耗时的。那具体怎么优化呢，我们后面会说到。

CPU

CPU主要是负责计算显示的内容

GPU

GPU主要是负责栅格化，（UI元素绘制到屏幕上）

常用的优化工具

Systrace

systrace的功能包括跟踪系统的I/O操作、内核工作队列、CPU负载以及Android各个子系统的运行状况等。在Android平台中，它主要由3部分组成：

内核部分：Systrace利用了Linux Kernel中的ftrace功能。所以，如果要使用systrace的话，必须开启kernel中和ftrace相关的模块。

数据采集部分：Android定义了一个Trace类。应用程序可利用该类把统计信息输出给ftrace。同时，Android还有一个atrace程序，它可以从ftrace中读取统计信息然后交给数据分析工具来处理。

数据分析工具：Android提供一个systrace.py（python脚本文件，位于Android SDK目录/sdk/platform-tools/systrace中，其内部将调用atrace程序）用来配置数据采集的方式（如采集数据的标签、输出文件名等）和收集ftrace统计数据并生成一个结果网页文件供用户查看。

简单来说，当机器以60帧/秒显示（也就是16.6 ms），用户会感觉机器会流畅。如果出现显示时出现丢帧的情况，就需要知道系统在做什么？

Systrace 是用来收集系统和应用的数据信息和一些中间生成数据的细节，在Android 4.1系统和4.1之后的系统。

Systrace在一些分析显示的问题上特别有用，如应用画图慢，显示动作或动画时变形。

Systrace的使用

很多网上的文章说通过Tools -> Android -> Android Device Monitor 来打开这个Systrace，我没有具体去了解，Android studio从哪个版本开始，已经没法从Tools中打开了，我是通过以下方式打开的：

找到自己的SDK文件夹，可以看AS中的SDK路径

接着

接着

接着

打开即可

然后选择对应的进程

生成对应的html文件即可

生成对应的html文件在goole浏览器打开

Systrace 可以分析内存，卡顿，界面耗时等情况，这里主要说一下界面耗时分析方式

基本操作：

'w'按键：放大

's'按键：缩小

'd'按键：向右平移

'a'按键：向左平移

‘m’按钮，查看对应的控件渲染耗时时间

颜色区分：绿色表示正常，红色或者黄色表示丢帧，需要我们去优化，而出现红色或者黄色，则可以通过Alerts来查看详情。

Layout Inspector

布局的嵌套，我们可以通过Layout Inspector来进行查看

在Android studio中通过Tools ---> Layout Inspector进行打开

可以通过View Tree来查看布局的嵌套情况。

获取界面布局耗时

常规方式，手动埋点

这种方式比较简单，就是在setContentView()；前后添加日志

AOP/ArtHook方式

ARTHook这种方式在前面启动优化已经介绍过了，可以回头看看 [https://www.cnblogs.com/huangjialin/p/13292042.html]

布局优化方式

AsyncLayoutInflater

AsyncLayoutInflater 这是谷歌提供的一个异步加载布局的一个类，使用这个方法，只是一个缓解，并没有从根本上解决耗时问题。

具体的，大家可以去深入了解

缺陷：

1、不能设置LayoutInflater.Factory()

2、注意View中不能有依赖主线程的操作。

其实我个人认为，这种方式并不好，由于是异步加载布局，那么如果主线程中或者在onResume();方法中有用到某个控件，那都是会出问题。（如果大家有什么好的想法，也可以评论）

X2C 框架

前面我们看了布局的加载过程可以知道，解析布局出现耗时，是由于布局过于复杂，导致有大量的I/O操作和反射操作，这是两个耗时的点。那么如果不直接在java文件写布局呢，是不是就避免了这些I/O和反射操作呢？可以的，但是在java文件上写布局，又带来一个问题，就是可维护性问题。

下面介绍这个框架，就是可以解决上面两个问题的

X2C框架

1、保留XML的优点，解决了其性能问题

2、原理：APT编译期翻译XML为java代码

使用方式

添加依赖

dependencies {
    annotationProcessor 'com.zhangyue.we:x2c-apt:1.1.2'
    implementation 'com.zhangyue.we:x2c-lib:1.0.6'
}

在对应的activity中添加注解

将onCreate()；方法中的setContentView(R.layout.activity_test);更换为X2C.setContentView(TestActivity.this, R.layout.activity_test);

编译后可以在build -- generated -- ap_generated_sources -- debug -- 中查看生产对应的文件。

这个框架可以在编译期间帮我们将布局xml文件动态生成java文件，避免了前面说的解析布局文件出现的I/O和反射导致耗时的问题。

X2C框架：https://github.com/iReaderAndroid/X2C/blob/master/README_CN.md

布局优化层级及复杂度

1、使用ConstraintLayout布局，减少层级嵌套。

2、不嵌套使用RelativeLayout，RelativeLayout和LinearLayout相比，LinearLayout性能更好，由于RelativeLayout是相对布局，确定位置的需要测量两次，性能较差。

3、不在嵌套LinearLayout中使用weight，LinearLayout中使用weight在onMeasure阶段会绘制两次，嵌套中使用，性能更差。

4、使用meger标签减少层级

避免过度绘制

1、去掉多余背景色，减少复杂shape使用

2、避免层级叠加

其他

1、viewstub：高效占位符，延迟初始化

2、onDraw（）避免创建大对象，耗时操作