Android布局优化(二),减少过度绘制

已经有人总结的很好了,自己再重新写,也还是那些点,直接拷贝过来。(下面会有转载地址)

什么是过度绘制(OverDraw)


在多层次重叠的UI结构里面,如果不可见的UI也在做绘制的操作,会导致某些像素区域被绘制了多次。这样就会浪费大量的CPU以及GPU资源。过度绘制最直观的影响就是会导致APP卡顿。还好系统有提供GPU过度绘制调试工具会在屏幕上用不同的颜色,来表明一个像素点位被重复绘制的次数。

怎样开启GPU过度绘制调试工具?

1.点击进入“设置”;
2.点击进入“开发者选项”
3.选中“调试GPU过度绘制”
4.选中“显示过度绘制区域”

此时,你会注意到屏幕的颜色变化了,别紧张。切换到你的应用,现在我们开始了解怎么通过改善布局来解决过度绘制问题。

屏幕上不同的颜色代表着什么?

1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.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。

Android布局优化(二),减少过度绘制_第1张图片
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怎么解决应用过度绘制?

由上面的知识,我们知道要解决过度绘制。即是要尽量减少屏幕上的红色区域,增加屏幕上的蓝色和绿色区域。我们的目标是要控制界面最多被过度绘制2次(不出现粉色和红色)。

1.合理选择控件容器
既然overdraw是因为重复绘制了同一片区域的像素点,那我们首先想到的是解决布局问题。Android提供的Layout控件主要包括LinearLayout、TableLayout、FrameLayout、RelativeLayout(这里我们不考虑AbsoluteLayout)。同一个界面我们可以使用不同的容器控件来表达,但是各个容器控件描述界面的复杂度是不一样的。一般来说LinearLayout最易,RelativeLayout较复杂。但是尺有所短,寸有所长,LinearLayout只能用来描述一个方向上连续排列的控件,容易导致布局文件嵌套太深,不符合布局扁平化的设计原理。而RelativeLayout几乎可以用于描述任意复杂度的界面。但是表达能力越强的容器控件,性能往往略低一些,因为RelativeLayout主要在onMeasure和onLayout阶段会耗费更多时间。综上所述:LinearLayout易用,效率高,表达能力有限。RelativeLayout复杂,表达能力强,但是效率稍逊。所以当某一界面在使用LinearLayout并不会比RelativeLayout带来更多的控件数和控件层级时,我们要优先考虑LinearLayout。但是要根据实际情况来做一个取舍,在保证性能的同时尽量避免OverDraw。


2.去掉window的默认背景
当我们使用了Android自带的一些主题时,window会被默认添加一个纯色的背景,这个背景是被DecorView持有的。当我们的自定义布局时又添加了一张背景图或者设置背景色,那么DecorView的background此时对我们来说是无用的,但是它会产生一次Overdraw,带来绘制性能损耗。去掉window的背景可以在onCreate()中setContentView()之后调用
getWindow().setBackgroundDrawable(null);

或者在theme中添加
android:windowbackground="null";


3.去掉其他不必要的背景
有时候为了方便会先给Layout设置一个整体的背景,再给子View设置背景,这里也会造成重叠,如果子View宽度mach_parent,可以看到完全覆盖了Layout的一部分,这里就可以通过分别设置背景来减少重绘。再比如如果采用的是selector的背景,将normal状态的color设置为“@android:color/transparent",也同样可以解决问题。这里只简单举两个例子,我们在开发过程中的一些习惯性思维定式会带来不经意的Overdraw,所以开发过程中我们为某个View或者ViewGroup设置背景的时候,先思考下是否真的有必要,或者思考下这个背景能不能分段设置在子View上,而不是图方便直接设置在根View上。


4.ClipRect & QuickReject
为了解决Overdraw的问题,Android系统会通过避免绘制那些完全不可见的组件来尽量减少消耗。但是不幸的是,对于那些过于复杂的自定义的View(通常重写了onDraw方法),Android系统无法检测在onDraw里面具体会执行什么操作,系统无法监控并自动优化,也就无法避免Overdraw了。但是我们可以通过canvas.clipRect()来帮助系统识别那些可见的区域。这个方法可以指定一块矩形区域,只有在这个区域内才会被绘制,其他的区域会被忽视。这个API可以很好的帮助那些有多组重叠组件的自定义View来控制显示的区域。同时clipRect方法还可以帮助节约CPU与GPU资源,在clipRect区域之外的绘制指令都不会被执行,那些部分内容在矩形区域内的组件,仍然会得到绘制。除了clipRect方法之外,我们还可以使用canvas.quickreject()来判断是否没和某个矩形相交,从而跳过那些非矩形区域内的绘制操作。
clip方法详解


5.使用ViewStub占位
ViewStub是个什么东西?一句话总结:高效占位符。我们经常会遇到这样的情况,运行时动态根据条件来决定显示哪个View或布局。常用的做法是把View都写在上面,先把它们的可见性都设为View.GONE,然后在代码中动态的更改它的可见性。这样的做法的优点是逻辑简单而且控制起来比较灵活。但是它的缺点就是,耗费资源。虽然把View的初始可见View.GONE但是在Inflate布局的时候View仍然会被Inflate,也就是说仍然会创建对象,会被实例化,会被设置属性。也就是说,会耗费内存等资源。推荐的做法是使用android.view.ViewStub,ViewStub是一个轻量级的View,它一个看不见的,不占布局位置,占用资源非常小的控件。可以为ViewStub指定一个布局,在Inflate布局的时候,只有ViewStub会被初始化,然后当ViewStub被设置为可见的时候,或是调用了ViewStub.inflate()的时候,ViewStub所向的布局就会被Inflate和实例化,然后ViewStub的布局属性都会传给它所指向的布局。这样,就可以使用ViewStub来方便的在运行时,要还是不要显示某个布局。

  

当你想加载布局时,可以使用下面其中一种方法:

  //方法一
  ((ViewStub) findViewById(R.id.stub_view)).setVisibility(View.VISIBLE);
  //方法二
  View importPanel = ((ViewStub) findViewById(R.id.stub_view)).inflate();


6.用Merge减少布局深度
Merge标签有什么用呢?简单粗暴点回答:干掉一个view层级。Merge的作用很明显,但是也有一些使用条件的限制。有两种情况下我们可以使用Merge标签来做容器控件。第一种子视图不需要指定任何针对父视图的布局属性,就是说父容器仅仅是个容器,子视图只需要直接添加到父视图上用于显示就行。另外一种是假如需要在LinearLayout里面嵌入一个布局(或者视图),而恰恰这个布局(或者视图)的根节点也是LinearLayout,这样就多了一层没有用的嵌套,无疑这样只会拖慢程序速度。而这个时候如果我们使用merge根标签就可以避免那样的问题。另外Merge只能作为XML布局的根标签使用,当Inflate以开头的布局文件时,必须指定一个父ViewGroup,并且必须设定attachToRoot为true。
使用HierarchyViewer检查布局层级


7.善用draw9patch
给ImageView加一个边框,你肯定遇到过这种需求,通常在ImageView后面设置一张背景图,露出边框便完美解决问题,此时这个ImageView,设置了两层drawable,底下一层仅仅是为了作为图片的边框而已。但是两层drawable的重叠区域去绘制了两次,导致overdraw。优化方案: 将背景drawable制作成draw9patch,并且将和前景重叠的部分设置为透明。由于Android的2D渲染器会优化draw9patch中的透明区域,从而优化了这次overdraw。 但是背景图片必须制作成draw9patch才行,因为Android 2D渲染器只对draw9patch有这个优化,否则,一张普通的Png,就算你把中间的部分设置成透明,也不会减少这次overdraw。


8.慎用Alpha
假如对一个View做Alpha转化,需要先将View绘制出来,然后做Alpha转化,最后将转换后的效果绘制在界面上。通俗点说,做Alpha转化就需要对当前View绘制两遍,可想而知,绘制效率会大打折扣,耗时会翻倍,所以Alpha还是慎用。如果一定做Alpha转化的话,可以采用缓存的方式。

   view.setLayerType(LAYER_TYPE_HARDWARE);
   doSmoeThing();
   view.setLayerType(LAYER_TYPE_NONE);

通过setLayerType方式可以将当前界面缓存在GPU中,这样不需要每次绘制原始界面,但是GPU内存是相当宝贵的,所以用完要马上释放掉。


9.避免“OverDesign”
overdraw会给APP带来不好的体验,overdraw产生的原因无外乎:复杂的Layout层级,重叠的View,重叠的背景这几种。开发人员无节制的View堆砌,究其根本无非是产品无节制的需求设计。有道是“由俭入奢易,由奢入俭难",很多APP披着过度设计的华丽外衣,却忘了简单易用才是王道的本质,纷繁复杂的设计并不会给用户带来好的体验,反而会让用户有压迫感,产品本身也有可能因此变得卡顿。当然,一切抛开业务谈优化都是空中楼阁,这就需要产品设计也要有一个权衡,在复杂的业务逻辑与简单易用的界面展现中做一个平衡,而不是一味的OverDesign。

作者:Rave_Tian
转载地址:https://www.jianshu.com/p/2cc6d5842986
來源:
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

以下为补充

1.为什么背景会造成过度绘制?

View展示是通过onDraw方法实现的,看下onDraw的源码

public void draw(Canvas canvas) {
        final int privateFlags = mPrivateFlags;
        final boolean dirtyOpaque = (privateFlags & PFLAG_DIRTY_MASK) == PFLAG_DIRTY_OPAQUE &&
                (mAttachInfo == null || !mAttachInfo.mIgnoreDirtyState);
        mPrivateFlags = (privateFlags & ~PFLAG_DIRTY_MASK) | PFLAG_DRAWN;

        /*
         * Draw traversal performs several drawing steps which must be executed
         * in the appropriate order:
         *
         *      1. Draw the background
         *      2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading
         *      3. Draw view's content
         *      4. Draw children
         *      5. If necessary, draw the fading edges and restore layers
         *      6. Draw decorations (scrollbars for instance)
         */

        // Step 1, draw the background, if needed
        int saveCount;

        if (!dirtyOpaque) {
            drawBackground(canvas);
        }

        // skip step 2 & 5 if possible (common case)
        final int viewFlags = mViewFlags;
        boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
        boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;
        ...
 }

源码里的注释写的很清楚,第一步先Draw the background

private void drawBackground(Canvas canvas) {
        final Drawable background = mBackground;
        if (background == null) {
            return;
        }

        setBackgroundBounds();

        // Attempt to use a display list if requested.
        if (canvas.isHardwareAccelerated() && mAttachInfo != null
                && mAttachInfo.mHardwareRenderer != null) {
            mBackgroundRenderNode = getDrawableRenderNode(background, mBackgroundRenderNode);

            final RenderNode renderNode = mBackgroundRenderNode;
            if (renderNode != null && renderNode.isValid()) {
                setBackgroundRenderNodeProperties(renderNode);
                ((DisplayListCanvas) canvas).drawRenderNode(renderNode);
                return;
            }
        }
        ...

如果没有background,就不会在canvas上画背景,减少了一层绘制。

2. ViewStub原理

调用infalte或者ViewStub.setVisibility(View.VISIBLE);时,会调用inflate()方法

  public View inflate() {
         // 1、首先要求父控件是ViewGroup才可以
        final ViewParent viewParent = getParent();
      
        if (viewParent != null && viewParent instanceof ViewGroup) {
            // 其次要给mLayoutResource赋值,因为mLayoutResource就是要懒加载显示的界面对应的布局
            if (mLayoutResource != 0) {
                final ViewGroup parent = (ViewGroup) viewParent;
                final LayoutInflater factory;
                if (mInflater != null) {
                    factory = mInflater;
                } else {
                    factory = LayoutInflater.from(mContext);
                }
                // 2、这就是重点了,直接调用常见的LayoutInflater.from().inflate系列方法来初始化需要懒加载的View
                final View view = factory.inflate(mLayoutResource, parent,
                        false);

                if (mInflatedId != NO_ID) {
                    view.setId(mInflatedId);
                }
                // 从父视图中获取当前ViewStub在父视图中的位置  
                final int index = parent.indexOfChild(this);
                // 当前ViewStub也是个View仅仅只是用来占位,所以先把占位的ViewStub视图删除
                parent.removeViewInLayout(this);

                // 3 、此处获取的是ViewStub上面设置的参数
                final ViewGroup.LayoutParams layoutParams = getLayoutParams();
                if (layoutParams != null) {
                    parent.addView(view, index, layoutParams);
                } else {
                    parent.addView(view, index);
                }
                // 目的是在复写的setVisibility方法中使用, 因为ViewStub.setVisibility操作的是被加载视图并非当前ViewStub视图  
                mInflatedViewRef = new WeakReference(view);

                if (mInflateListener != null) {
                    mInflateListener.onInflate(this, view);
                }
                // 通过返回的这个View  我们就可以拿来各种findViewById 就能显示需要显示的View了
                return view;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("ViewStub must have a valid layoutResource");
            }
        } else {
            throw new IllegalStateException("ViewStub must have a non-null ViewGroup viewParent");
        }
    }

从以上代码,可以看出来,在设置可见时候,才去用LayoutInflater去inflate layoutResource,这也是和普通View在布局里设置gone的区别,gone是已经inflate过加载到内存了,只是没有显示。

另外,在Layout Inspector查看布局的时候,最开始ViewStub是不显示的

public final class ViewStub extends View {

    public ViewStub(Context context) {
        initialize(context);
    }
     
     private void initialize(Context context) {
        mContext = context;
        setVisibility(GONE); // 初始化时把自己设置为隐藏
        setWillNotDraw(true);
    }
     
    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        setMeasuredDimension(0, 0); // 所有子视图都设置为宽高为0
    }

    @Override
    public void draw(Canvas canvas) { // 不对自身与子视图进行绘制
    }

    @Override
    protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
    }

    @Override
    public void setVisibility(int visibility) {
        if (mInflatedViewRef != null) {
            View view = mInflatedViewRef.get(); //弱引用,获取真正的view,而非此ViewStub
            if (view != null) {
                view.setVisibility(visibility);
            } else {
                throw new IllegalStateException("setVisibility called on un-referenced view");
            }
        } else {
            super.setVisibility(visibility);
            if (visibility == VISIBLE || visibility == INVISIBLE) {
                inflate();
            }
        }
    }
}

可以看出ViewStub用尽所有办法让自己添加到视图树上是不显示ViewStub自身。

ViewStub的原理简单描述是

  1. ViewStub是一个宽高均为0dp的View,会被添加到界面上,占位。
  2. 当调用infalte或者ViewStub.setVisibility(View.VISIBLE);时(两个都使用infalte方法逻辑),先从父视图上把当前ViewStub删除,再把加载的android:layotu视图添加上
  3. 把ViewStub layoutParams 添加到加载的android:layout视图上,而其根节点layoutParams 设置无效。
  4. ViewStub是指用来占位的视图,通过删除自己并添加android:layout视图达到懒加载效果

3.merge原理

XML布局最终会执行以下代码被添加到 Activity 的DecorView根布局上

mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
public View inflate(XmlPullParser parser, ViewGroup root, boolean attachToRoot) {
        synchronized (mConstructorArgs) {

            final AttributeSet attrs = Xml.asAttributeSet(parser);
            Context lastContext = (Context)mConstructorArgs[0];
            mConstructorArgs[0] = mContext;
            View result = root;

            try {
                // Look for the root node.
                int type;
                while ((type = parser.next()) != XmlPullParser.START_TAG &&
                        type != XmlPullParser.END_DOCUMENT) {
                    // Empty
                }

                if (type != XmlPullParser.START_TAG) {
                    throw new InflateException(parser.getPositionDescription()
                            + ": No start tag found!");
                }

                final String name = parser.getName();

                if (TAG_MERGE.equals(name)) {
                    if (root == null || !attachToRoot) {
                        throw new InflateException(" can be used only with a valid "
                                + "ViewGroup root and attachToRoot=true");
                    }
                    rInflate(parser, root, attrs, false, false);
                } else {
                    // Temp is the root view that was found in the xml
                    final View temp = createViewFromTag(root, name, attrs, false);

                    ViewGroup.LayoutParams params = null;

                    if (root != null) {
                        // Create layout params that match root, if supplied
                        params = root.generateLayoutParams(attrs);
                        if (!attachToRoot) {
                            // Set the layout params for temp if we are not
                            // attaching. (If we are, we use addView, below)
                            temp.setLayoutParams(params);
                        }
                    }

                    // Inflate all children under temp
                    rInflate(parser, temp, attrs, true, true);

                    // We are supposed to attach all the views we found (int temp)
                    // to root. Do that now.
                    if (root != null && attachToRoot) {
                        root.addView(temp, params);
                    }

                    // Decide whether to return the root that was passed in or the
                    // top view found in xml.
                    if (root == null || !attachToRoot) {
                        result = temp;
                    }
                }

            } catch (XmlPullParserException e) {
                InflateException ex = new InflateException(e.getMessage());
                ex.initCause(e);
                throw ex;
            } catch (IOException e) {
                InflateException ex = new InflateException(
                        parser.getPositionDescription()
                        + ": " + e.getMessage());
                ex.initCause(e);
                throw ex;
            } finally {
                // Don't retain static reference on context.
                mConstructorArgs[0] = lastContext;
                mConstructorArgs[1] = null;
            }

            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);

            return result;
        }
    }

可以看到,如果解析到时 标签

  //第二个参数是parent,将解析到的子view添加到这个parent上,可以看到,这里的parent参数是当前的root view,所以就少了一层布局
  rInflate(parser, root, attrs, false, false);

如果不是标签

  //这里的parent参数是temp view,即当前从xml解析出来的ViewGroup
    rInflate(parser, temp, attrs, true, true);

以下为xml解析流程图


Android布局优化(二),减少过度绘制_第2张图片

4.relativelayout和LinearLayout在实现效果同等情况下选择使用哪个?为什么?

我们知道一个View要绘制到屏幕上,会经历onMeasure、onLayout、onDraw三个阶段,要探讨它们的性能问题,就是比较这三个阶段的执行时间的长短。

将几个TextView垂直摆放在屏幕上,分别使用LinearLayout和RelativeLayout,然后使用Hierarchy Viewer进行观察。


Android布局优化(二),减少过度绘制_第3张图片

从结果看,两种实现方式中onLayout、onDraw的执行时间基本一致,onMeasure的执行时间LinearLayout比RelativeLayout要短很多。

为什么会出现这种现象呢?这就需要从LinearLayout和RelativeLayout的源码入手分析了。

查看onMeasure方法源码我们发现RelativeLayout会对子View做两次measure。这是由于RelativeLayout是基于相对位置的,而且子View会在横向和纵向两个方向上分布,因此,需要在横向和纵向分别进行一次measure过程。

LinearLayout只进行横向或者纵向的measure,因此measure的时间要比RelativeLayout短,这也就印证了之前我们观察到的结果。但是,如果LinearLayout设置了weight属性,就有些不同了。如果使用weight属性,LinearLayout会避开设置过weight属性的view做一次measure,然后再对设置过weight属性的view做第二次measure。也就是说,设置了weight属性的LinearLayout的绘制效率比没有设置的要差。





参考:https://blog.csdn.net/feiduclear_up/article/details/46732879
参考:https://blog.csdn.net/goodlixueyong/article/details/51396803

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