Android的性能优化（上）

Posted 2020-08-09

1.android UI的渲染机制

当我们感觉到的流畅画面，需要的画面帧数要达到40帧到60帧每秒。而一帧的时间大约是16.67ms，换句话说，在1000ms的时间内，16.67ms大约就是现实60帧画面的单位时间。在Android系统中，系统是通过VSYNC信号触发对UI的渲染的，如果系统每次渲染的事件都保持在16.67ms以内，那么我们看到的UI界面将是非常的流畅的，这也就需要我们将所有程序的逻辑都保证在16ms之内，如果不能在16ms内完成绘制，那么就将造成丢帧的现象。即当前该重绘的帧被未处理完成的逻辑阻塞，例如一次绘制任务耗时20ms，那么在16ms系统发出的VSYNC信号就无法绘制，该帧就会被丢弃，等待下次信号擦次开始绘制，这就是画面卡顿的原因。

Android系统提供了检测UI渲染时间的工具，在“开发者选项中”有“GPU呈现模式分析”，选择“在屏幕上显示为条形图”，如下所示（本测试机为魅族，其他手机可能略有不同）：

每一个条形图都包含有三部分，蓝色部分表示测量绘制Display List的时间，红色代表的是OpenGL渲染Display List所需要的时间，黄色代表的是CPU等待GPU处理的时间，中间的绿色横线代表的是VSYNC时间16ms，需要尽量将所有条形图都控制在这条绿线之下。

2.overDraw

overDraw表示的就是过度绘制，是指在一帧的时间内（16.67ms）像素被绘制了多次，理论上一个像素每次只绘制一次是最优的，但是由于重叠的布局导致一些像素会被多次绘制，而每次绘制都会对应到CPU的一组绘图命令和GPU的一些操作，造成CPU和GPU资源的浪费。在系统默认的绘制Activity的背景，如果再给布局绘制了重叠的背景，那么默认Activity的背景就是无效的过度绘制。

在我们的“开发者选项”中有这样一个检测工具“调用GPU过度绘制”，激活该功能之后可以通过界面上的颜色来判断overDraw的次数。

这个工具可以帮助我们检测当前区域的绘制次数，从而优化界面绘图层次，尽量增大蓝色的区域，减少红色的区域。

3.优化布局层次

在Android中，系统对View进行测量，布局和绘制时，都是通过对View数的遍历来进行操作的。如果一个View树的高度太高，就会严重影响到测量，布局和绘制的速度，因此，优化布局的第一个方法就会是降低View树的高度，Google也在API文档中建议View树的高度不宜超过10层。在现在的XML文件的根布局中，我们默认RelativeLayout来替换使用LineraLayout作为默认的根布局，其原因就是通过扁平的RelativeLayout来降低LineraLayout嵌套所产生的布局树的高度，从而提高UI的渲染速度。

1.使用 include 标签重用Layout

在一个应用程序的界面上，为了保持风格的统一，很多界面都会存在共通的UI，比如所说Topbar,Bottombar，Actionbar等等，如果在每一个界面上都进行赋值这一段共通的布局代码，不仅不利于后期代码的维护，还会增加程序的冗余。这时候就可以使用include标签来定义一这一个共通的UI。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<TextView xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
              android:layout_width="0dp"
              android:layout_height="0dp"
              android:textSize="28sp"
              android:text="這是共通的UI界面"
              android:gravity="center">
</TextView>

在该共通的布局中，我将layout_width和layout_height设置为0dp，这样就迫使调用者在使用时必须对控件的狂傲进行赋值，否者是无法看见该控件的。

下一步就是如何使用该共通的UI布局了。只需要在使用该共通的UI布局文件中使用include标签的layout属性对这个共通的UI的ID的引用即可。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
              android:orientation="vertical"
              android:layout_width="match_parent"
              android:layout_height="match_parent">


    <include layout="@layout/commen_ui"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"/>

    <TextView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:gravity="center"
        android:textSize="20sp"
        android:text="你好你好你好"/>
</LinearLayout>

这时候如果我们要对布局中的属性进行赋值，就要重新覆盖某一项属性，进行赋值即可。效果如下：

2. 使用ViewStub实现view的延迟加载

使用ViewStub标签来实现对一个view的引用并且实现延迟加载。ViewStub是一个非常轻量级的组件，它不仅不可视，而且大小为0，下面来演示如何使用ViewStub来进行实现延迟加载的目的。

首先创建一个布局，这个布局在初始化加载时是不需要显示的，只有在某些情况下才需要进行显示的，例如查看用户信息的时候，只有点击了某一个按钮时，用户详细信息才显示出来。
当运行程序后，我们发现ViewStub中的布局确实没有显示出来，那么要如何才能重新加载显示的布局呢？
首先要通过findViewById（）方法找到组件ViewStub。

mStub = (ViewStub) findViewById(R.id.vs_viewstub);

接下来就有两种方式显示这个view：

1. VISIBLE
   通过调用ViewStub的setVisiblity()方法来显示这个view.代码如下：

mStub.setVisibility(View.VISIBLE);

1. INFLATE
   通过调用ViewStub的inflate()方法来显示这个view.代码如下：

View inflate = mStub.inflate();

这两种方式都是可以将ViewStub重新进行展开，显示引用的布局，而唯一的区别在于就是inflate()可以返回引用的布局，从而可以通过View.findViewById()方法来找到对应的控件。

View inflate = mStub.inflate();
        TextView textview = (TextView) inflate.findViewById(R.id.textview);
        textview.setText("我是点击后加载的");

注意：不管只用那种方式，一旦ViewStub被设置可见或者是inflate之后，ViewStub就不存在了，不能被反复的inflate，取而代之的就是被inflate的Layout，并将这个Layout的ID重新设置为ViewStub中通过android:inflateId属性所指定的ID，这也就是为什么两次点击之后会报错的原因：如下所示：

Caused by: java.lang.IllegalStateException: ViewStub must have a non-null ViewGroup viewParent

简要说明View.GONE和ViewStub标签的区别是什么？共同点都是初始时都不会显示，但是ViewStub标签只会在显示时才会去渲染整个布局，而View.GONE,在初始化布局树的时候就已经添加在布局树文件中了，相比之下ViewStub的效率会更高。
如下图所示：

4.hierarchyviewer.bat

hierarchyviewer.bat是无法在真机上进行使用的，只能在模拟器上使用或者是原生的模拟器上使用，也就是没有加密的设备上。当然真机上也是可以用的，可以到github上下载一个开源项目View Server，下面在模拟器上使用hierarchyviewer.bat。
hierarchyviewer.bat位于sdk\tools目录下，直接双击即可启动，如下：

注意：我们在使用hierarchyviewer的时候，一定要是模拟器是打开的，这样才能在hierarchyviewer中看到我们要显示的布局文件。

下面我们写一个非常冗余的布局进行显示文件，代码如下所示：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
              android:layout_width="match_parent"
              android:layout_height="match_parent"
              android:orientation="vertical">

    <LinearLayout
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent">

        <LinearLayout
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="match_parent">

            <Button
                android:layout_width="match_parent"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:gravity="center"
                android:text="你好啊啊 啊啊啊啊 啊"
                android:textColor="#efff0019"
                android:textSize="20sp"/>
        </LinearLayout>
    </LinearLayout>

</LinearLayout>

这个布局文件是三层LinearLayout嵌套之后里面装了一个button，很显然这些LinearLayout都是冗余的，利用hierarchyviewer可以打开这个布局文件，如下图所示：

通常情况下，我们只关注ID为content的Framlayout的分支，这也是setContentView（）设置的内容，可以很明显的看出在layout布局文件中（红色布局），这三层LinearLayout没有任何的分支，说明是冗余嵌套，可以直接去掉的。

当点击其中一个view的时候，可以显示view的绘制情况的，不过第一次点击的时候各种显示的事件都是n/a，需要点击菜单中的Profile Node按钮重新进行计算，才能回去到绘制信息。在系统的右下方会给出不同颜色的小圆点，用来表示绘制的效率，绿黄红分别代表的是好中差的绘制效率。