Android性能优化-ListView自适应性能问题

Posted 2023-03-22 Jcloud

ListView是Android中最常用的视图之一，使用的频率仅仅次于几大基础布局。但自从ListView出道至今有许多问题，在实际项目中，即使你正确使用了ViewHolder机制来优化ListView性能，但是在某些场景下依然会感觉卡顿严重，到底是什么为什么呢，我们来分析下。

作者：京东物流 张振勇

ListView是Android中最常用的视图之一，使用的频率仅仅次于几大基础布局，虽然由于使用性和扩展性等原因备受争议，且尽管后来出现了RecyclerView的替代方案，但是ListView仍然广泛地使用在我们的项目中。

自从ListView出道至今，已经不知道衍生出了多少问题，然而很多人只关心功能功能的实现，却极少关注ListView过度调用导致的性能问题。在实际项目中，即使你正确使用了ViewHolder机制来优化ListView性能，但是在某些场景下依然会感觉卡顿严重，到底是什么原因导致的呢，我们来分析下

1 问题演示

很多时候，我们在使用ListView的时候，都是随手写上一个layout_height=”wrap_content”或者layout_height=”match_parent”，非常常规的写法，乍一看，并没有什么问题，尤其是功能实现上也是无可挑剔。
然而，就是layout_height=”wrap_content”这个属性是导致严重的性能问题的根源，下面以一个简单的例子说明一下：

布局如上，接下来，假设ListView一共有5项，那么显示逻辑代码如下：

下面，我们来看看log打印的情况:

数一数，一个是15次getView调用，其中6次convertView为null，剩余9次convertView为复用，而ListView的数据源真正只有5项！

当然，为了场景的简单化，我们先不考虑ListView内容超过一屏幕的情况（也就是不考虑其复用机制），所以我们期待的情况应该是getView调用5次且convertView全部为null，而事实上getView多调用了10次且有一次convertView为null。

同样的，我们测试一下当layout_height=”match_parent”的情况：

另外，ListView内容超过一屏幕的情况下（考虑复用机制），测试结果一样，这里就不再演示了。

在实际项目中，Adapter的getView方法承载着大量的业务逻辑，在性能方面，除去创建视图的损耗，不正确的ListView使用方式导致的性能损耗大约是正常的3倍左右！那么到底是什么原因导致的呢？我们下面来简单分析下ListView源码。

2 ListView代码分析

在演示了layout_height=”wrap_content”导致性能问题的现象之后，我们来从源码的角度分析下，出现这种过度调用问题的根本原因。（源码以API 29为例）

2.1 onMeasure

首先，layout_height=”wrap_content”属性意味着ListView的高度需要由子View决定，即在onMeasure的时候，需要一一测量子View的高度，所以我们先从其onMeasure方法入手。

wrap_content对应的mode为MeasureSpec.AT_MOST，所以很容易就能找测量子视图高度的代码measureHeightOfChildren，当然方法名也体现出来了，所以具体来看这个方法

核心代码如上，很明显，所有的子View实例都是由obtainView方法返回的，然后再调用具体measureScrapChild来具体测量子View的高度，正常情况下这里for循环的次数就等于所有子项的个数，不过特殊的是已测量的子View高度之和大于maxHeight就直接return出循环了。这种做法其实很好理解，ListView能显示的最大高度就是屏幕的高度，如果有1000个子项，前面10项已经占满了一屏幕了，那后面的990项就没必要继续测量高度了，这样可以大大提高性能。

另外，当一个子View测量完了之后，会通过recycleBin加到复用缓存之中，毕竟这个View只是测量了，还没有加到视图树之中，完全是可以继续复用的。
继续来看obtainView方法的实现，源码在AbsListView中。

obtainView方法里面核心的代码其实就两行，首先从复用缓存中取出一个可以复用的View，然后作为参传入getView中，也就是convertView。

这时我们梳理一下measure过程中调用getView的全过程：
A、测量第0项的时候，convertView肯定是null的，通常需要我们Inflate一个View返回；
B、第0项测量结束，这个第0项的View就被加入到复用缓存当中了；
C、开始测量第1项，这时因为是有第0项的View缓存的，所以getView的参数convertView就是这个第0项的View缓存，然后重复B步骤添加到缓存，只不过这个View缓存还是第0项的View；
D、继续测量3、4、5…项，重复C。

所以，我们log中的情况是position=0，convertView=null，而position 1，2 … convertView都是同一个对象实例，即被复用第0项。

2.2 Layout

当Measure过程结束了，下面就要开始Layout过程了，由于onLayout方法代码较多，我们直接pass，来看makeAndAddView方法，也就是真真创建View的代码。

同样的，子View实例都是由obtainView方法返回的。这时候就有个小细节了，由于前面Measure的时候，第0项的View已经创建了并且加入到了复用缓存当中，这一次就可以直接拿出来继续用了。接着创建第1，2 … 后面项的时候就没复用缓存了，只能一次次地Inflate。

所以，我们log中的情况是position=0，convertView复用第0项，而position 1，2 … convertView=null。

按理说，Layout之后，应该就不会在调用getView方法了，但是我们明显能看到log仍然多了5次调用，那么这又是怎么回事呢？
前面说到onMeasure方法会导致getView调用，而一个View的onMeasure方法调用时机并不是由自身决定，而是由其父视图来决定。
ListView放在FrameLayout和RelativeLayout中其onMeasure方法的调用次数是完全不同的。

2.3 小结

由于onMeasure方法会多次被调用，例子中是两次，其实完整的调用顺序是onMeasure - onLayout - onMeasure - onLayout - onDraw。所以我们又会看到5次调用，和最前面5次是一模一样的。
那么，肯定有童鞋又要问，既然onLayout也被执行两次，那为何不是调用5x2+5x2=20次呢？
在第2次onLayout的时候，由于数据并没有变化，即mDataChanged=false，这时候可以直接用当前项已经存在的View了，不要再通过getView方法重新绑定数据，所以getView是不需要被调用的。

从上面的分析中，我们可以得到wrap_content情况下getView被调用的时机和次数，假设onMeasure（heightMeasureSpec为AT_MOST）次数为n，onLayout次数为m，ListView控件内同时显示的子项数为i，那么getView次数=（n + 1）_i，正常情况match_parent时，getView次数= i，多余的getView调用次数应该是 （n + 1）_i - i = n * i；
由公式可以看出getView多余调用次数与onMeasure次数n以及显示子项数i成正比关系。

3 三大基础布局性能比较

1层嵌套：
A = FrameLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = LinearLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = RelativeLayout
View onMeasure 4次 onLayout 2次 onDraw 1次

2层嵌套：
A = FrameLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = LinearLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = RelativeLayout
View onMeasure 8次 onLayout 2次 onDraw 1次

3层嵌套：
A = FrameLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = LinearLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = RelativeLayout
View onMeasure 16次 onLayout 2次 onDraw 1次

4层嵌套：
A = FrameLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = LinearLayout
View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次
A = RelativeLayout
View onMeasure 32次 onLayout 2次 onDraw 1次

从上面逻辑可以看出，RelativeLayout会导致子View的onMeasure重复调用，假设嵌套层数为n，子View的onMeasure次数为2^（n+1），如果onMeasure中做了复杂逻辑，将会容易导致卡顿。

另外，如果上面的子View是ListView，且如果高度设置为wrap_content，恰好一屏幕的item个数是m，那么其adapter的getView方法调用次数=（2^n+1）* m。假设n=4，m=10，getView=170次！170次！170次！（为何会这样，下回合分解，有时间的可以先去玩下，^-）

所以，三大布局对子View的影响排名应该是：
LinearLayout = FrameLayout >> RelativeLayout

4 常见错误

4.1 常见错误1

比如4层嵌套的RelativeLayout会使得子View的onMeasure次数达到32，其中heightMeasureSpec为AT_MOST的次数为16，所以如果ListView同时显示的项数为10，那么getView的次数达到（16+1）_10=170次，虽然只有10项，但是却相当于一次性加载了170项，性能损耗之大可想而知。
可以总结出一个公式：如果RelativeLayout嵌套层数为n，ListView显示项数为m，getView调用次数为（2^n+1）_m

4.2 常见错误2

从官方的设计来看，ListView其实是禁止防止在ScrollView等垂直滚动视图中的，但无奈各种各样的业务和设计导致我们不得不这么做，然后就衍生出了可谓ListView历史上最大的坑：NoScrollListView。

NoScrollListview 出现的主要目的是为了支持ListView放在ScrollView等垂直滚动视图中，原理很简单，利用前面ListView测量原理分析到的机制，强行设置AT_MOST来测量子View高度，也就是强制ListView自适应，即使你在xml中正确地使用layout_height=”match_parent”，在Java代码里面也会强行设置成wrap_content，导致的结果就是每一次onMeasure都会不停调用getView。

如果，结合上前面说的RelativeLayout嵌套，ListView的性能损耗还要再翻倍！
假设ScrollView中存在RelativeLayout里面嵌套NoScrollListview，RelativeLayout嵌套层数为n，那么onMeasure的次数为2ⁿ⁺²(n+1)次，ListView显示项数为m，getView调用次数为（2^n + 2^(n+1) +1）* m次。如果n=4，m=10，getView次数为490次

相信看到这里，终于知道为什么ScrollView中嵌有列表的页面会卡出翔了吧！

当然，事情还远远不止这么简单，尤其在某些特殊的场景下，容易导致onMeasure频繁调用，以实际项目中遇到的问题场景举两个例子。

1. 有些ScrollView具有下拉弹性功能，当手指下拉时会导致子View不停onMeasure，如果子View包含NoScrollListview，页面肯定一顿一顿的。
2. 如果你在getView中的某些不恰当的操作导致ListView重新onMeasure，比如setVisibility为Gone等，就会造成onMeasure和getView的相互循环调用，这时候性能消耗非常严重（一般不会ANR）。
3. 同样的，某些时候我们需要监听ListView的滚动状态，会使用setOnScrollListener，由于在onMeasure的时候会触发OnScrollListener的回调，如果回调里面某些不恰当的操作导致ListView再次触发onMeasure就会导致OnScrollChangeListener和onMeasure两者的死循环。

5 心得建议

对于以上几点问题，有如下一些建议：

1. 使用ListView的时候注意尽量使用layout_height=”match_parent”。
2. 如果第1点无法避免，需要注意ListView的父布局，父布局以上绝对不要使用RelativeLayout，即使使用FrameLayout或LinearLayout会增加布局层级。
3. 如果第1点无法避免，需要注意不要在getView中使用setVisibility这种会触发ListView重新onMeasure的操作。
4. 如果ListView存在位移，比如下来刷新等，绝对要遵循第1点来设置layout_height=”match_parent”，不然频繁触发onMeasure会导致交互卡顿。
5. 关于NoScrollListView，这种布局是严禁使用的，无论是哪种场景，如果ScrollView中必须要使用ListView，可以使用SimulateListView控件代替ListView