ViewPager懒加载极致优化

目录介绍

01.ViewPager简单介绍
02.ViewPager弊端分析
03.ViewPager预加载
04.ViewPager部分源码
05.懒加载出现问题
06.如何实现预加载机制
07.懒加载配合状态管理器

吕诗禹想换个工作，渴望同行内推

个人信息
- 姓名：吕诗禹
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- 微信：13940574490
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- 工作地点：北京
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好消息

博客笔记大汇总【16年3月到至今】，包括Java基础及深入知识点，Android技术博客，Python学习笔记等等，还包括平时开发中遇到的bug汇总，当然也在工作之余收集了大量的面试题，长期更新维护并且修正，持续完善……开源的文件是markdown格式的！同时也开源了生活博客，从12年起，积累共计N篇[近100万字，陆续搬到网上]，转载请注明出处，谢谢！
链接地址：https://github.com/yangchong211/YCBlogs
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01.ViewPager简单介绍

ViewPager使用一个键对象来关联每一页，而不是管理View。这个键用于追踪和唯一标识在adapter中独立位置中的一页。调用方法startUpdate(ViewGroup)表明ViewPager中的内容需要更改。
通过调用一次或多次调用instantiateItem(ViewGroup, int)来构造页面视图。
调用destroyItem(ViewGroup, int, Object)来取消ViewPager关联的页面视图。
最后，当一次更新（添加和/或移除）完成之后将会调用finishUpdate(ViewGroup)来通知adapter, 提交关联和/或取消关联的操作。这三个方法就是用于ViewPager使用回调的方式来通知PagerAdapter来管理其中的页面。
一个非常简单的方式就是使用每页视图作为key来关联它们自己，在方法instantiateItem(ViewGroup, int)中创建和添加它们到ViewGroup之后，返回该页视图。与之相匹配的方法destroyItem(ViewGroup, int, Object)实现从ViewGroup中移除视图。当然必须在isViewFromObject(View, Object)中这样实现：return view == object;.
PagerAdapter支持数据改变时刷新界面，数据改变必须在主线程中调用，并在数据改变完成后调用方法notifyDataSetChanged(), 和AdapterView中派生自BaseAdapter相似。一次数据的改变可能关联着页面的添加、移除、或改变位置。ViewPager将根据adapter中实现getItemPosition(Object)方法返回的结果，来判断是否保留当前已经构造的活动页面（即重用，而不完全自行构造）。

02.ViewPager弊端分析

普通的viewpager如果你不使用setoffscreenpagelimit(int limit)这个方法去设置默认加载数的话是会默认加载页面的左右两页的，也就是说当你进入viewpager第一页的时候第二页和第一页是会被一起加载的，这样同时加载就会造成一些问题，试想我们如果设置了setoffscreenpagelimit为3的话，那么进入viewpager以后就会同时加载4个fragment，像我们平时的项目中在这些fragment中一般都是会发送网络请求的，也就是说我们有4个fragment同时发送网络请求去获取数据，这样的结果显而易见给用户的体验是不好的（如：浪费用户流量，造成卡顿等等）。
懒加载的实现弊端
- 概念：当需要时才加载，加载之后一直保持该对象。
- 而关于Fragment实现的PagerAdapter都没有完全保存其引用和状态。FragmentPageAdapter需要重建视图，FragmentStatePageAdapter使用状态恢复，View都被销毁，但是恢复的方式不同，而通常我们想得到的结果是，Fragment一旦被加载，其视图也不会被销毁，即不会再重新走一遍生命周期。而且ViewPager为了实现滑动效果，都是预加载左右两侧的页面。
- 我们通常想要实现的两种效果：不提供滑动，需要时才构造，并且只走一遍生命周期，避免在Fragment中做过多的状态保存和恢复。

03.ViewPager预加载

ViewPager的预加载机制。那么，我们可不可以设置ViewPager的预加载为0，不就解决问题了吗？也就是代码这样操作：
```
vp.setOffscreenPageLimit(0);
```

然后看一下源码

即使你设置为0，那么还是会在里面判断后设为默认值1。所以这个方法是行不通的。

public void setOffscreenPageLimit(int limit) {
    if (limit < 1) {
        Log.w("ViewPager", "Requested offscreen page limit " + limit + " too small; defaulting to " + 1);
        limit = 1;
    }

    if (limit != this.mOffscreenPageLimit) {
        this.mOffscreenPageLimit = limit;
        this.populate();
    }

}

ViewPager默认情况下的加载，当切换到当前页面时，会默认预加载左右两侧的布局到ViewPager中，尽管两侧的View并不可见的，我们称这种情况叫预加载；由于ViewPager对offscreenPageLimit设置了限制，页面的预加载是不可避免……
初始化缓存（mOffscreenPageLimit == 1）
- 当初始化时，当前显示页面是第0页；mOffscreenPageLimit为1，所以预加载页面为第1页，再往后的页面就不需要加载了（这里的2， 3， 4页）
- image
中间页面缓存（mOffscreenPageLimit == 1）
- 当向右滑动到第2页时，左右分别需要缓存一页，第0页就需要销毁掉，第3页需要预加载，第4页不需要加载
- image

04.ViewPager部分源码

ViewPager.setAdapter方法
- 销毁旧的Adapter数据，用新的Adaper更新UI
- 清除旧的Adapter，对已加载的item调用destroyItem，
- 将自身滚动到初始位置this.scrollTo(0, 0)
- 设置PagerObserver: mAdapter.setViewPagerObserver(mObserver);
- 调用populate()方法计算并初始化View（这个方法后面会详细介绍）
- 如果设置了OnAdapterChangeListener，进行回调
ViewPager.populate(int newCurrentItem)
- 该方法是ViewPager非常重要的方法，主要根据参数newCurrentItem和mOffscreenPageLimit计算出需要初始化的页面和需要销毁页面，然后通过调用Adapter的instantiateItem和destroyItem两个方法初始化新页面和销毁不需要的页面！
- 根据newCurrentItem和mOffscreenPageLimit计算要加载的page页面，计算出startPos和endPos
- 根据startPos和endPos初始化页面ItemInfo，先从缓存里面获取，如果没有就调用addNewItem方法,实际调用mAdapter.instantiateItem
- 将不需要的ItemInfo移除: mItems.remove(itemIndex)，并调用mAdapter.destroyItem方法
- 设置LayoutParams参数(包括position和widthFactor)，根据position排序待绘制的View列表：mDrawingOrderedChildren，重写了getChildDrawingOrder方法
- 最后一步获取当前显示View的焦点：currView.requestFocus(View.FOCUS_FORWARD)
ViewPager.dataSetChanged()
- 当调用Adapter的notifyDataSetChanged时，会触发这个方法，该方法会重新计算当前页面的position，
- 移除需要销毁的页面的ItemInfo对象，然后再调用populate方法刷新页面
- 循环mItems（每个page对应的ItemInfo对象），调用int newPos = mAdapter.getItemPosition方法
- 当newPos等于PagerAdapter.POSITION_UNCHANGED表示当前页面不需要更新，不用销毁，当newPos等于PagerAdapter.POSITION_NONE时，需要更新，移除item，调用mAdapter.destroyItem
- 循环完成后，最后计算出显示页面的newCurrItem，调用setCurrentItemInternal(newCurrItem, false, true)方法更新UI（实际调用populate方法重新计算页面信息）
ViewPager.scrollToItem(int item, boolean smoothScroll, int velocity, boolean dispatchSelected)
- 滑动到指定页面，内部会触发OnPageChangeListener
ViewPager.calculatePageOffsets(ItemInfo curItem, int curIndex, ItemInfo oldCurInfo)
- 这个方法主要用于计算每个页面对应ItemInfo的offset变量，这个变量用于记录当前view在所有缓存View中（包含当前显示页）的索引，用于布局的时候计算该View应该放在哪个位置
- 在populate方法中更新完页面数据后，会调用该方法计算所有页面的offset

05.懒加载出现问题

发现Fragment中有一个setUserVisibleHint(boolean isVisibleToUser)方法，这个方法就是告诉用户，UI对用户是否可见，可以做懒加载初始化操作。
- 因为ViewPager会加载好多Fragment，为了节省内容等会在Fragment不可见的某个时候调用onDestroyView()将用户界面销毁掉但是Fragment的实例还在，所以可能第一次加载没有问题，但是再次回到第一个Fragment再去加载的时候就会出现UI对用户可见但是视图还没有初始化。
懒加载需要处理的几个问题
- 预加载，虽然没有显示在界面上，但是当前页面的上一页和下一页的Fragment已经执行了一个Fragment能够显示在界面上的所有生命周期方法，但是我们想在跳转到该页时才真正构造数据视图和请求数据。那么我们可以使用一个占位视图，那么可以想到使用ViewStub，当真正跳转到该页时，执行ViewStub.inflate()方法，加载真正的数据视图和请求数据。
视图保存
- 当某一页超出可视范围和预加载范围，那么它将会被销毁，FragmentStatePagerAdapter销毁整个Fragment, 我们可以自己保存该Fragment,或使用FragmentPagerAdapter让FragmentTransition来保留Fragment的引用。虽然这样，但是它的周期方法已经走完，那么我们只能手动的保存Fragment根View的引用，当再次重新进入新的声明周期方法时，返回原来的View
是否已经被用户所看到
- 其实本身而言，FragmentManager并没有提供为Fragment被用户所看到的回调方法，而是在FragmentPagerAdapter和FragmentStatePagerAdapter中，调用了Fragment.setUserVisibleHint(boolean)来表明Fragment是否已经被作为primaryFragment. 所以这个方法可以被认为是一个回调方法。

06.如何实现预加载机制

主要的方法是Fragment中的setUserVisibleHint()，此方法会在onCreateView(）之前执行，当viewPager中fragment改变可见状态时也会调用,当fragment 从可见到不见，或者从不可见切换到可见，都会调用此方法，使用getUserVisibleHint() 可以返回fragment是否可见状态。

在BaseLazyFragment中需要在onActivityCreated()及setUserVisibleHint()方法中都调了一次lazyLoad() 方法。如果仅仅在setUserVisibleHint()调用lazyLoad()，当默认首页首先加载时会导致viewPager的首页第一次展示时没有数据显示，切换一下才会有数据。因为首页fragment的setUserVisible()在onActivityCreated() 之前调用，此时isPrepared为false 导致首页fragment 没能调用onLazyLoad()方法加载数据。

/**
 *  *     @author yangchong
 *     blog  : https://github.com/yangchong211
 *     time  : 2017/7/22
 *     desc  : 懒加载
 *     revise: 懒加载时机：onCreateView()方法执行完毕 + setUserVisibleHint()方法返回true
 * 
 */
public abstract class BaseLazyFragment extends BaseFragment {

    /*
     * 预加载页面回调的生命周期流程：
     * setUserVisibleHint() -->onAttach() --> onCreate()-->onCreateView()-->
     *              onActivityCreate() --> onStart() --> onResume()
     */

    /**
     * 懒加载过
     */
    protected boolean isLazyLoaded = false;
    /**
     * Fragment的View加载完毕的标记
     */
    private boolean isPrepared = false;

    /**
     * 第一步,改变isPrepared标记
     * 当onViewCreated()方法执行时,表明View已经加载完毕,此时改变isPrepared标记为true,并调用lazyLoad()方法
     */
    @Override
    public void onActivityCreated(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onActivityCreated(savedInstanceState);
        isPrepared = true;
        //只有Fragment onCreateView好了
        //另外这里调用一次lazyLoad(）
        lazyLoad();
    }


    /**
     * 第二步
     * 此方法会在onCreateView(）之前执行
     * 当viewPager中fragment改变可见状态时也会调用
     * 当fragment 从可见到不见，或者从不可见切换到可见，都会调用此方法
     * true表示当前页面可见，false表示不可见
     */
    @Override
    public void setUserVisibleHint(boolean isVisibleToUser) {
        super.setUserVisibleHint(isVisibleToUser);
        LogUtil.d("setUserVisibleHint---"+isVisibleToUser);
        //只有当fragment可见时，才进行加载数据
        if (isVisibleToUser){
            lazyLoad();
        }
    }

    /**
     * 调用懒加载
     * 第三步:在lazyLoad()方法中进行双重标记判断,通过后即可进行数据加载
     */
    private void lazyLoad() {
        if (getUserVisibleHint() && isPrepared && !isLazyLoaded) {
            showFirstLoading();
            onLazyLoad();
            isLazyLoaded = true;
        } else {
            //当视图已经对用户不可见并且加载过数据，如果需要在切换到其他页面时停止加载数据，可以覆写此方法
            if (isLazyLoaded) {
                stopLoad();
            }
        }
    }

    /**
     * 视图销毁的时候讲Fragment是否初始化的状态变为false
     */
    @Override
    public void onDestroyView() {
        super.onDestroyView();
        isLazyLoaded = false;
        isPrepared = false;
    }

    /**
     * 第一次可见时，操作该方法，可以用于showLoading操作，注意这个是全局加载loading
     */
    protected void showFirstLoading() {
        LogUtil.i("第一次可见时show全局loading");
    }

    /**
     * 停止加载
     * 当视图已经对用户不可见并且加载过数据，但是没有加载完，而只是加载loading。
     * 如果需要在切换到其他页面时停止加载数据，可以覆写此方法。
     * 存在问题，如何停止加载网络
     */
    protected void stopLoad(){

    }

    /**
     * 第四步:定义抽象方法onLazyLoad(),具体加载数据的工作,交给子类去完成
     */
    @UiThread
    protected abstract void onLazyLoad();
}

onLazyLoad()加载数据条件
- getUserVisibleHint()会返回是否可见状态，这是fragment实现懒加载的关键,只有fragment 可见才会调用onLazyLoad() 加载数据。
- isPrepared参数在系统调用onActivityCreated时设置为true,这时onCreateView方法已调用完毕(一般我们在这方法里执行findviewbyid等方法),确保 onLazyLoad()方法不会报空指针异常。
- isLazyLoaded确保ViewPager来回切换时BaseFragment的initData方法不会被重复调用，onLazyLoad在该Fragment的整个生命周期只调用一次,第一次调用onLazyLoad()方法后马上执行 isLazyLoaded = true。
- 然后再继承这个BaseLazyFragment实现onLazyLoad() 方法就行。他会自动控制当fragment 展现出来时，才会加载数据
还有几个细节需要优化一下
- 当视图已经对用户不可见并且加载过数据，如果需要在切换到其他页面时停止加载数据，可以覆写此方法，也就是stopLoad
- 视图销毁的时候讲Fragment是否初始化的状态变为false，这个也需要处理一下
- 第一次可见时，定义一个showFirstLoading方法，操作该方法，可以用于Loading加载操作，注意这个是全局加载loading，和下拉刷新数据或者局部刷新的loading不一样的。可能有些开发app，没有将loading分的这么细。

07.懒加载配合状态管理器

什么是状态管理器？
- 一般在需要用户等待的场景，显示一个Loading动画可以让用户知道App正在加载数据，而不是程序卡死，从而给用户较好的使用体验。
- 当加载的数据为空时显示一个数据为空的视图、在数据加载失败时显示加载失败对应的UI并支持点击重试会比白屏的用户体验更好一些。
- 加载中、加载失败、空数据的UI风格，一般来说在App内的所有页面中需要保持一致，也就是需要做到全局统一。
如何降低偶性和入侵性
- 让View状态的切换和Activity彻底分离开，必须把这些状态View都封装到一个管理类中，然后暴露出几个方法来实现View之间的切换。
  在不同的项目中可以需要的View也不一样，所以考虑把管理类设计成builder模式来自由的添加需要的状态View。
- 那么如何降低耦合性，让代码入侵性低。方便维护和修改，且移植性强呢？大概具备这样的条件……
  - 可以运用在activity或者fragment中
  - 不需要在布局中添加LoadingView，而是统一管理不同状态视图，同时暴露对外设置自定义状态视图方法，方便UI特定页面定制
  - 支持设置自定义不同状态视图，即使在BaseActivity统一处理状态视图管理，也支持单个页面定制
  - 在加载视图的时候像异常和空页面能否用ViewStub代替，这样减少绘制，只有等到出现异常和空页面时，才将视图给inflate出来
  - 当页面出现网络异常页面，空页面等，页面会有交互事件，这时候可以设置点击设置网络或者点击重新加载等等

那么具体怎么操作呢？

可以自由切换内容，空数据，异常错误，加载，网络错误等5种状态。父类BaseFragment直接暴露5中状态，方便子类统一管理状态切换，这里fragment的封装和activity差不多。

/**
 *  *     @author yangchong
 *     blog  : https://github.com/yangchong211
 *     time  : 2017/7/20
 *     desc  : fragment的父类
 *     revise: 注意，该类具有懒加载
 * 
 */
public abstract class BaseStateFragment extends BaseLazyFragment {

    protected StateLayoutManager statusLayoutManager;
    private View view;

    @Nullable
    @Override
    public View onCreateView(@NonNull LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container,
                             @Nullable Bundle savedInstanceState) {
        if(view==null){
            view = inflater.inflate(R.layout.base_state_view, container , false);
            initStatusLayout();
            initBaseView(view);
        }
        return view;
    }

    @Override
    public void onViewCreated(@NonNull View view, @Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onViewCreated(view, savedInstanceState);
        initView(view);
        initListener();
    }

    @Override
    public void onActivityCreated(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onActivityCreated(savedInstanceState);
    }

    /**
     * 获取到子布局
     * @param view              view
     */
    private void initBaseView(View view) {
        LinearLayout llStateView = view.findViewById(R.id.ll_state_view);
        llStateView.addView(statusLayoutManager.getRootLayout());
    }


    /**
     * 初始化状态管理器相关操作
     */
    protected abstract void initStatusLayout();

    /**
     * 初始化View的代码写在这个方法中
     * @param view              view
     */
    public abstract void initView(View view);

    /**
     * 初始化监听器的代码写在这个方法中
     */
    public abstract void initListener();

    /**
     * 第一次可见状态时，showLoading操作，注意下拉刷新操作时不要用该全局loading
     */
    @Override
    protected void showFirstLoading() {
        super.showFirstLoading();
        showLoading();
    }

    /*protected void initStatusLayout() {
        statusLayoutManager = StateLayoutManager.newBuilder(activity)
                .contentView(R.layout.common_fragment_list)
                .emptyDataView(R.layout.view_custom_empty_data)
                .errorView(R.layout.view_custom_data_error)
                .loadingView(R.layout.view_custom_loading_data)
                .netWorkErrorView(R.layout.view_custom_network_error)
                .build();
    }*/


    /*---------------------------------下面是状态切换方法-----------------------------------------*/


    /**
     * 加载成功
     */
    protected void showContent() {
        if (statusLayoutManager!=null){
            statusLayoutManager.showContent();
        }
    }

    /**
     * 加载无数据
     */
    protected void showEmptyData() {
        if (statusLayoutManager!=null){
            statusLayoutManager.showEmptyData();
        }
    }

    /**
     * 加载异常
     */
    protected void showError() {
        if (statusLayoutManager!=null){
            statusLayoutManager.showError();
        }
    }

    /**
     * 加载网络异常
     */
    protected void showNetWorkError() {
        if (statusLayoutManager!=null){
            statusLayoutManager.showNetWorkError();
        }
    }

    /**
     * 加载loading
     */
    protected void showLoading() {
        if (statusLayoutManager!=null){
            statusLayoutManager.showLoading();
        }
    }
}

//如何切换状态呢？
showContent();
showEmptyData();
showError();
showLoading();
showNetWorkError();

//或者这样操作也可以
statusLayoutManager.showLoading();
statusLayoutManager.showContent();

状态管理器的设计思路
- StateFrameLayout是继承FrameLayout自定义布局，主要是存放不同的视图，以及隐藏和展示视图操作
- StateLayoutManager是状态管理器，主要是让开发者设置不同状态视图的view，以及切换视图状态操作
  - 几种异常状态要用ViewStub，因为在界面状态切换中loading和内容View都是一直需要加载显示的，但是其他的3个只有在没数据或者网络异常的情况下才会加载显示，所以用ViewStub来加载他们可以提高性能。
- OnRetryListener，为接口，主要是重试作用。比如加载失败了，点击视图需要重新刷新接口，则可以用到这个。开发者也可以自己设置点击事件
- 关于状态视图切换方案，目前市场有多种做法，具体可以看我的这篇博客：https://juejin.im/post/5d2f014d6fb9a07ea648a959

其他介绍

01.关于博客汇总链接

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喜马拉雅听书：http://www.ximalaya.com/zhubo/71989305/
开源中国：https://my.oschina.net/zbj1618/blog
泡在网上的日子：http://www.jcodecraeer.com/member/content_list.php?channelid=1
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阿里云博客：https://yq.aliyun.com/users/article?spm=5176.100- 239.headeruserinfo.3.dT4bcV
segmentfault头条：https://segmentfault.com/u/xiangjianyu/articles
掘金：https://juejin.im/user/5939433efe88c2006afa0c6e