Android 性能优化之减少UI过度绘制

什么是过度绘制（OverDraw）

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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。

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。

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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"；

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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。

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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

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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：

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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

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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。

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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。

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。

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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
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來源：简书
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