Android TextView 相关

概述

Android 自定义View过程中，绘制文字主要有如下手段：

通过Canvas的drawText的相关Api：

  public void drawText(@NonNull char[] text, int index, int count, float x, float y,
          @NonNull Paint paint) {
      super.drawText(text, index, count, x, y, paint);
  }
  public void drawText(@NonNull String text, float x, float y, @NonNull Paint paint) {
      super.drawText(text, x, y, paint);
  }
  public void drawText(@NonNull String text, int start, int end, float x, float y,
          @NonNull Paint paint) {
      super.drawText(text, start, end, x, y, paint);
  }

  public void drawTextOnPath(@NonNull char[] text, int index, int count, @NonNull Path path,
          float hOffset, float vOffset, @NonNull Paint paint) {
      super.drawTextOnPath(text, index, count, path, hOffset, vOffset, paint);
  }
  public void drawTextOnPath(@NonNull String text, @NonNull Path path, float hOffset,
          float vOffset, @NonNull Paint paint) {
      super.drawTextOnPath(text, path, hOffset, vOffset, paint);
  }

drawTextOnPath对中文/英文么有作用，主要用于字符在单个显示、与其他字符一起显示时，显示效果不同。

  public void drawTextRun(@NonNull char[] text, int index, int count, int contextIndex,
          int contextCount, float x, float y, boolean isRtl, @NonNull Paint paint) {
      super.drawTextRun(text, index, count, contextIndex, contextCount, x, y, isRtl, paint);
  }
  public void drawTextRun(@NonNull CharSequence text, int start, int end, int contextStart,
          int contextEnd, float x, float y, boolean isRtl, @NonNull Paint paint) {
      super.drawTextRun(text, start, end, contextStart, contextEnd, x, y, isRtl, paint);
  }

通过系统封装的StaticLayout等辅助文字布局的帮助类，直接在Canvas上绘制

   public StaticLayout(CharSequence source, TextPaint paint,
                      int width,
                      Alignment align, float spacingmult, float spacingadd,
                      boolean includepad) {
      this(source, 0, source.length(), paint, width, align,
           spacingmult, spacingadd, includepad);
  }

这里可以直接创建一个StaticLayout实例，设置text，textPaint，单行文字的最大宽度，对齐方式，行间距乘子，行间距增量，是否包含padding等。
翻看了android sdk 26的TextView获取StaticLayout的代码，发现StaticLayout实现了一套缓存池，类似Message，可以通过obtain方式获取（android sdk 23+就支持了builder方法获取StaticLayout，但是在7.0系统上会有bug，这里可以对26采用Builder模式，其他采用原来的方式就行），代码如下：

StaticLayout.Builder builder = StaticLayout.Builder.obtain(mTransformed,
                    0, mTransformed.length(), mTextPaint, wantWidth)
                    .setAlignment(alignment)
                    .setTextDirection(mTextDir)
                    .setLineSpacing(mSpacingAdd, mSpacingMult)
                    .setIncludePad(mIncludePad)
                    .setBreakStrategy(mBreakStrategy)
                    .setHyphenationFrequency(mHyphenationFrequency)
                    .setJustificationMode(mJustificationMode)
                    .setMaxLines(mMaxMode == LINES ? mMaximum : Integer.MAX_VALUE);

result = builder.build();

最后调用staticLayout.draw(canvas); 来绘制到canvas上。

通过TextPaint的getTextPath方法，获得文字绘制的Path对象

    public void getTextPath(char[] text, int index, int count,
                            float x, float y, Path path) {
        if ((index | count) < 0 || index + count > text.length) {
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        }
        nGetTextPath(mNativePaint, mNativeTypeface, mBidiFlags, text, index, count, x, y,
                path.mutateNI());
    }
    public void getTextPath(String text, int start, int end,
                            float x, float y, Path path) {
        if ((start | end | (end - start) | (text.length() - end)) < 0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        nGetTextPath(mNativePaint, mNativeTypeface, mBidiFlags, text, start, end, x, y,
                path.mutateNI());
    }

得到Path后，可以通过PathMeasure和该类的getSegment方法，获得子Path；结合值动画，可以完成Text的动态绘制。开源实现效果。（Note：这个开源项目因为是基于TextPaint实现的，和原生的TextView相比差了一个文字Layout的过程，所以没有实现自动换行）

TextView实现原理

Android原生实现的TextView功能非常强大，相较于比较原始的drawXXX的方法，TextView封装了以下逻辑：

支持Spannable
封装了文字Layout逻辑
EditText中文本可编辑的逻辑

首先来看TextView的setText方法中的BufferType有哪些值可以取：

 /**
     * Type of the text buffer that defines the characteristics of the text such as static,
     * styleable, or editable.
     */
    public enum BufferType {
        NORMAL, SPANNABLE, EDITABLE
    }

在TextView的onDraw方法中有如下代码：

 Path highlight = getUpdatedHighlightPath();
        if (mEditor != null) {
            mEditor.onDraw(canvas, layout, highlight, mHighlightPaint, cursorOffsetVertical);
        } else {
            layout.draw(canvas, highlight, mHighlightPaint, cursorOffsetVertical);
        }

TextView在文字渲染的时候，根据是否是可编译的，分别交由Editor/Layout这两个类来完成文字渲染。

Editor

Editor代码比较长，但资料比较少。暂时先放着，只需要了解EditText的文字编辑功能其实是由TextView实现的。

Layout

TextView中根本文本的不同，会选用一下的一种Layout来完成文字渲染：

BoringLayout:主要负责显示单行文本，并提供了isBoring方法来判断是否满足单行文本的条件。
DynamicLayout:当文本为Spannable的时候，TextView就会使用它来负责文本的显示，在内部设置了SpanWatcher，当检测到span改变的时候，会进行reflow，重新计算布局。
StaticLayout:当文本为非单行文本，且非Spannable的时候，就会使用StaticLayout，内部并不会监听span的变化，因此效率上会比DynamicLayout高，只需一次布局的创建即可，但其实内部也能显示SpannableString，只是不能在span变化之后重新进行布局而已。

以上三个类都继承于Layout类，在此类中统一负责文本的具体绘制，在Layout.draw方法中，会对文本一行一行的进行渲染：

TextLine tl = TextLine.obtain();

// Draw the lines, one at a time.
// The baseline is the top of the following line minus the current line's descent.
for (int i = firstLine; i <= lastLine; i++) {
      ....
      Directions directions = getLineDirections(i);
      if (directions == DIRS_ALL_LEFT_TO_RIGHT && !mSpannedText && !hasTabOrEmoji) {
         // XXX: assumes there's nothing additional to be done
          canvas.drawText(buf, start, end, x, lbaseline, paint);
      } else {
          tl.set(paint, buf, start, end, dir, directions, hasTabOrEmoji, tabStops);
          tl.draw(canvas, x, ltop, lbaseline, lbottom);
      }
}
TextLine.recycle(tl);

可以看出来对于Spannble，或者包含emoji的文本的话，实际渲染操作是交给了TextLine去绘制，否则直接使用canvas.drawText，TextLine负责单行复杂文本的绘制，其中Spannable, Emoji之类的绘制逻辑都包含在里面，TextLine的绘制逻辑也并非十分高效，这里后续将会继续说明其应该如何优化。

TextView性能优化

渲染这种复杂文本的主要问题在于它滚动时对性能的影响。在Android中，文本的渲染是很慢的。即使在一个像Nexus 5这样的新设备上，一段有十几行复杂文本的图片说明的初始绘制时间可能会达到50ms，而其文本的measure阶段就需要30ms。这些都发生在UI线程，在滚动时会导致app跳帧。

使用text.Layout，缓存text.Layout

Android有很多用于文字展示的控件，但实际上，他们都用text.Layout进行渲染。例如，TextView会将String转化为一个text.Layout对象，并通过canvas API将它绘制到屏幕上。
由于text.Layout需要在构造函数中测量文本的高度，因此它的创建效率不高。缓存text.Layout和复用text.Layout实例可以节省这部分时间。Android的TextView控件并没有提供设置TextLayout的方法，但是添加一个这样的方法并不困难：

image.png

使用自定义的view来手动绘制text.Layout会提升其性能：TextView是一个包含大量特性的通用控件。如果我们只需要在屏幕上渲染静态的，可点击的文本，事情就简单多了：

我们可以不用从SpannableStringBuilder转化到String。根据你的文本中是否包含链接，底层的TextView可能会复制一份你的字符串，这需要分配一些内存。
我们可以一直使用StaticLayout，这比DynamicLayout要稍微快一些。
我们可以避免使用TexView中其他的逻辑：监听文本修改的逻辑，展示嵌入drawable的逻辑，绘制编辑器的逻辑以及弹出下拉列表的逻辑。

通过使用TextLayoutView，我们可以缓存和复用text.Layout，从而避免了每次调用TextView的setText(CharSequence c)方法时都要花费20ms来创建它。

下载feed后准备好Layout缓存

由于我们确定会在下载评论后展示他们，一个简单的改进是在下载它们后就准备好text.Layout的缓存。

image.png

停止滚动后准备好TextLayoutCache

在可以设置text.Layout缓存后，我们的到来常数级的测量（measure）和绑定（binding）时间。但是初次绘制的时间仍然很长。50ms的绘制时间可能会导致明显的卡顿。

这50ms中的大部分被用于测量文本高度以及产生文字符号。这些都是CPU操作。为了提升文本渲染速度，Android在ICS中引入了TextLayoutCache用于缓存这些中间结果。TextLayoutCache是一个LRU缓存，缓存的key是文本。如果查询缓存时命中，文本的绘制速度会有很大提升。

在我们的测试中，这种缓存可以将绘制时间从30ms-50ms减少到2ms-6ms。

image.png

为了更好的提升绘制性能，我们可以在绘制文本到屏幕前准备好这个缓存。我们的思路是在一块屏幕外的canvas上虚拟的绘制这些文本。这样在我们绘制文本到屏幕前，TextLayoutCache就已经在一个背景线程中被准备好了。

image.png

默认情况下，TextLayoutCache的大小为0.5M，这足以缓存十几张图片的评论。我们决定在用户停止滑动时准备缓存，我们向用户滑动的方向提前缓存5个图片的评论。在任何时候，我们都至少在任何一个方向上缓存了5个图片的评论。

image.png

上述TextView的优化经验来自 Instagram提升TextView性能

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概述

TextView实现原理

Editor

Layout

TextView性能优化

使用text.Layout，缓存text.Layout

下载feed后准备好Layout缓存

停止滚动后准备好TextLayoutCache

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