深入理解Android RecyclerView的缓存机制
我们知道，RecyclerView在大量数据时依然可以丝滑般顺畅的滑动，那它究竟是怎么实现的呢，而RecyclerView之所以好用得益于它优秀的缓存机制。
我们知道，RecyclerView本身是一个ViewGroup，因此在滑动时就避免不了添加或移除子View(子View通过RecyclerView#Adapter中的onCreateViewHolder创建)，如果每次使用子View都要去重新创建，肯定会影响滑动的流畅性，所以RecyclerView通过Recycler来缓存的是ViewHolder(内部包含子View)，这样在滑动时可以复用子View，某些条件下还可以复用子View绑定的数据。所以本质上来说，RecyclerView之所以能够实现顺畅的滑动效果，是因为缓存机制，因为缓存减少了重复绘制View和绑定数据的时间，从而提高了滑动时的性能。
一、缓存
1.1、四级缓存
Recycler缓存ViewHolder对象有4个等级，优先级从高到底依次为：
- mAttachedScrap：缓存屏幕中可见范围的ViewHolder；
- mCachedViews：缓存滑动时即将与RecyclerView分离的ViewHolder，默认最大2个；
- ViewCacheExtension：自定义实现的缓存；
- RecycledViewPool ：ViewHolder缓存池，可以支持不同的ViewType；
mAttachedScrap存储的是当前屏幕中的ViewHolder，mAttachedScrap的对应数据结构是ArrayList，在调用LayoutManager#onLayoutChildren方法时对views进行布局，此时会将RecyclerView上的Views全部暂存到该集合中，该缓存中的ViewHolder的特性是，如果和RV上的position或者itemId匹配上了那么可以直接拿来使用的，无需调用onBindViewHolder方法。
1.1.2 mChangedScrap
mChangedScrap和mAttachedScrap属于同一级别的缓存，不过mChangedScrap的调用场景是notifyItemChanged和notifyItemRangeChanged，只有发生变化的ViewHolder才会放入到mChangedScrap中。mChangedScrap缓存中的ViewHolder是需要调用onBindViewHolder方法重新绑定数据的。
1.1.3 mCachedViews
mCachedViews缓存滑动时即将与RecyclerView分离的ViewHolder，按子View的position或id缓存，默认最多存放2个。mCachedViews对应的数据结构是ArrayList，但是该缓存对集合的大小是有限制的。
该缓存中ViewHolder的特性和mAttachedScrap中的特性是一样的，只要position或者itemId对应就无需重新绑定数据。开发者可以调用setItemViewCacheSize(size)方法来改变缓存的大小，该层级缓存触发的一个常见的场景是滑动RecyclerView。当然调用notify()也会触发该缓存。
1.1.4 ViewCacheExtension
ViewCacheExtension是需要开发者自己实现的缓存，基本上页面上的所有数据都可以通过它进行实现。
1.1.5 RecyclerViewPool
ViewHolder缓存池，本质上是一个SparseArray，其中key是ViewType(int类型)，value存放的是 ArrayList< ViewHolder>，默认每个ArrayList中最多存放5个ViewHolder。
1.2 四级缓存对比
| 缓存级别 | 涉及对象 | 说明 | 是否重新创建视图View | 是否重新绑定数据 |
|---|---|---|---|---|
| 一级缓存 | mAttachedScrap mChangedScrap | 缓存屏幕中可见范围的ViewHolder | false | false |
| 二级缓存 | mCachedViews | 缓存滑动时即将与RecyclerView分离的ViewHolder，按子View的position或id缓存 | false | false |
| 三级缓存 | mViewCacheExtension | 开发者自行实现的缓存 | ||
| 四级缓存 | mRecyclerPool | ViewHolder缓存池，本质上是一个SparseArray，其中key是ViewType(int类型)，value存放的是 ArrayList< ViewHolder>，默认每个ArrayList中最多存放5个ViewHolder | false | true |
- onLayoutChildren()：对RecyclerView进行布局的入口方法
- fill(): 负责对剩余空间不断地填充，调用的方法是layoutChunk()
- layoutChunk()：负责填充View,该View最终是通过在缓存类Recycler中找到合适的View的
二、复用流程 RecyclerView对ViewHolder的复用是从LayoutState的next()方法开始的。LayoutManager在布局itemView时，需要获取一个ViewHolder对象，如下所示。
View next(RecyclerView.Recycler recycler) {
if (mScrapList != null) {
return nextViewFromScrapList();
}
final View view = recycler.getViewForPosition(mCurrentPosition);
mCurrentPosition += mItemDirection;
return view;
}next方法调用RecyclerView的getViewForPosition方法来获取一个View，而getViewForPosition方法最终会调用到RecyclerView的tryGetViewHolderForPositionByDeadline方法，而RecyclerView真正复用的核心就在这里。
@Nullable
ViewHolder tryGetViewHolderForPositionByDeadline(int position, boolean dryRun, long deadlineNs) {
ViewHolder holder = null;
// 0) 如果它是改变的废弃的ViewHolder，在scrap的mChangedScrap找
if (mState.isPreLayout()) {
holder = getChangedScrapViewForPosition(position);
fromScrapOrHiddenOrCache = holder != null;
}
// 1)根据position分别在scrap的mAttachedScrap、mChildHelper、mCachedViews中查找
if (holder == null) {
holder = getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition(position, dryRun);
}if (holder == null) {
final int type = mAdapter.getItemViewType(offsetPosition);
// 2)根据id在scrap的mAttachedScrap、mCachedViews中查找
if (mAdapter.hasStableIds()) {
holder = getScrapOrCachedViewForId(mAdapter.getItemId(offsetPosition), type, dryRun);
}
if (holder == null && mViewCacheExtension != null) {
//3)在ViewCacheExtension中查找，一般不用到，所以没有缓存
final View view = mViewCacheExtension
.getViewForPositionAndType(this, position, type);
if (view != null) {
holder = getChildViewHolder(view);
}
}
//4)在RecycledViewPool中查找
holder = getRecycledViewPool().getRecycledView(type);
if (holder != null) {
holder.resetInternal();
if (FORCE_INVALIDATE_DISPLAY_LIST) {
invalidateDisplayListInt(holder);
}
}
}
//5)到最后如果还没有找到复用的ViewHolder，则新建一个
holder = mAdapter.createViewHolder(RecyclerView.this, type);
}
可以看到，tryGetViewHolderForPositionByDeadline()方法分别去scrap、CacheView、ViewCacheExtension、RecycledViewPool中获取ViewHolder，如果没有则创建一个新的ViewHolder。
2.1 getChangedScrapViewForPosition
一般情况下，当我们调用adapter的notifyItemChanged()方法，数据发生变化时，item缓存在mChangedScrap中，后续拿到的ViewHolder需要重新绑定数据。此时查找ViewHolder就会通过position和id分别在scrap的mChangedScrap中查找。
ViewHolder getChangedScrapViewForPosition(int position) {
//通过position
for (int i = 0;
i < changedScrapSize;
i++) {
final ViewHolder holder = mChangedScrap.get(i);
return holder;
}
// 通过id
if (mAdapter.hasStableIds()) {
final long id = mAdapter.getItemId(offsetPosition);
for (int i = 0;
i < changedScrapSize;
i++) {
final ViewHolder holder = mChangedScrap.get(i);
return holder;
}
}
return null;
}
2.2 getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition
如果没有找到视图，根据position分别在scrap的mAttachedScrap、mChildHelper、mCachedViews中查找，涉及的方法如下。
ViewHolder getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition(int position, boolean dryRun) {
final int scrapCount = mAttachedScrap.size();
// 首先从mAttachedScrap中查找，精准匹配有效的ViewHolder
for (int i = 0;
i < scrapCount;
i++) {
final ViewHolder holder = mAttachedScrap.get(i);
return holder;
}
//接着在mChildHelper中mHiddenViews查找隐藏的ViewHolder
if (!dryRun) {
View view = mChildHelper.findHiddenNonRemovedView(position);
if (view != null) {
final ViewHolder vh = getChildViewHolderInt(view);
scrapView(view);
return vh;
}
}
//最后从我们的一级缓存中mCachedViews查找。
final int cacheSize = mCachedViews.size();
for (int i = 0;
i < cacheSize;
i++) {
final ViewHolder holder = mCachedViews.get(i);
return holder;
}
}
【深入理解Android RecyclerView的缓存机制】可以看到，getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition查找ViewHolder的顺序如下：
- 首先，从mAttachedScrap中查找，精准匹配有效的ViewHolder；
- 接着，在mChildHelper中mHiddenViews查找隐藏的ViewHolder；
- 最后，从一级缓存中mCachedViews查找。
如果在getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition没有找到视图，泽通过id在scrap的mAttachedScrap、mCachedViews中查找，代码如下。
ViewHolder getScrapOrCachedViewForId(long id, int type, boolean dryRun) {
//在Scrap的mAttachedScrap中查找
final int count = mAttachedScrap.size();
for (int i = count - 1;
i >= 0;
i--) {
final ViewHolder holder = mAttachedScrap.get(i);
return holder;
}//在一级缓存mCachedViews中查找
final int cacheSize = mCachedViews.size();
for (int i = cacheSize - 1;
i >= 0;
i--) {
final ViewHolder holder = mCachedViews.get(i);
return holder;
}
}
getScrapOrCachedViewForId()方法查找的顺序如下：
- 首先， 从mAttachedScrap中查找，精准匹配有效的ViewHolder；
- 接着， 从一级缓存中mCachedViews查找；
mViewCacheExtension是由开发者定义的一层缓存策略，Recycler并没有将任何view缓存到这里。
if (holder == null && mViewCacheExtension != null) {
final View view = mViewCacheExtension.getViewForPositionAndType(this, position, type);
if (view != null) {
holder = getChildViewHolder(view);
}
}这里没有自定义缓存策略，那么就找不到对应的view。
2.5 RecycledViewPool
在ViewHolder的四级缓存中，我们有提到过RecycledViewPool，它是通过itemType把ViewHolder的List缓存到SparseArray中的，在getRecycledViewPool().getRecycledView(type)根据itemType从SparseArray获取ScrapData ，然后再从里面获取ArrayList
@Nullable
public ViewHolder getRecycledView(int viewType) {
final ScrapData scrapData = https://www.it610.com/article/mScrap.get(viewType);
//根据viewType获取对应的ScrapData
if (scrapData != null && !scrapData.mScrapHeap.isEmpty()) {
final ArrayList scrapHeap = scrapData.mScrapHeap;
for (int i = scrapHeap.size() - 1;
i >= 0;
i--) {
if (!scrapHeap.get(i).isAttachedToTransitionOverlay()) {
return scrapHeap.remove(i);
}
}
}
return null;
}
2.6 创建新的ViewHolder
如果还没有获取到ViewHolder，则通过mAdapter.createViewHolder()创建一个新的ViewHolder返回。
// 如果还没有找到复用的ViewHolder，则新建一个
holder = mAdapter.createViewHolder(RecyclerView.this, type);
下面是寻找ViewHolder的一个完整的流程图：
文章图片
三、回收流程 RecyclerView回收的入口有很多， 但是不管怎么样操作，RecyclerView 的回收或者复用必然涉及到add View 和 remove View 操作， 所以我们从onLayout的流程入手分析回收和复用的机制。
首先，在LinearLayoutManager中，我们来到itemView布局入口的方法onLayoutChildren()，如下所示。
@Override
public void onLayoutChildren(RecyclerView.Recycler recycler, RecyclerView.State state) {
if (mPendingSavedState != null || mPendingScrollPosition != RecyclerView.NO_POSITION) {
if (state.getItemCount() == 0) {
removeAndRecycleAllViews(recycler);
//移除所有子View
return;
}
}
ensureLayoutState();
mLayoutState.mRecycle = false;
//禁止回收
//颠倒绘制布局
resolveShouldLayoutReverse();
onAnchorReady(recycler, state, mAnchorInfo, firstLayoutDirection);
//暂时分离已经附加的view，即将所有child detach并通过Scrap回收
detachAndScrapAttachedViews(recycler);
}在onLayoutChildren()布局的时候，先根据实际情况是否需要removeAndRecycleAllViews()移除所有的子View，哪些ViewHolder不可用；然后通过detachAndScrapAttachedViews()暂时分离已经附加的ItemView，并缓存到List中。
detachAndScrapAttachedViews()的作用就是把当前屏幕所有的item与屏幕分离，将他们从RecyclerView的布局中拿下来，保存到list中，在重新布局时，再将ViewHolder重新一个个放到新的位置上去。
将屏幕上的ViewHolder从RecyclerView的布局中拿下来后，存放在Scrap中，Scrap包括mAttachedScrap和mChangedScrap，它们是一个list，用来保存从RecyclerView布局中拿下来ViewHolder列表，detachAndScrapAttachedViews()只会在onLayoutChildren()中调用，只有在布局的时候，才会把ViewHolder detach掉，然后再add进来重新布局，但是大家需要注意，Scrap只是保存从RecyclerView布局中当前屏幕显示的item的ViewHolder，不参与回收复用，单纯是为了现从RecyclerView中拿下来再重新布局上去。对于没有保存到的item，会放到mCachedViews或者RecycledViewPool缓存中参与回收复用。
public void detachAndScrapAttachedViews(@NonNull Recycler recycler) {
final int childCount = getChildCount();
for (int i = childCount - 1;
i >= 0;
i--) {
final View v = getChildAt(i);
scrapOrRecycleView(recycler, i, v);
}
}
上面代码的作用是，遍历所有view，分离所有已经添加到RecyclerView的itemView。
private void scrapOrRecycleView(Recycler recycler, int index, View view) {
final ViewHolder viewHolder = getChildViewHolderInt(view);
if (viewHolder.isInvalid() && !viewHolder.isRemoved()
&& !mRecyclerView.mAdapter.hasStableIds()) {
removeViewAt(index);
//移除VIew
recycler.recycleViewHolderInternal(viewHolder);
//缓存到CacheView或者RecycledViewPool中
} else {
detachViewAt(index);
//分离View
recycler.scrapView(view);
//scrap缓存
mRecyclerView.mViewInfoStore.onViewDetached(viewHolder);
}
}然后，我们看detachViewAt()方法分离视图，再通过scrapView()缓存到scrap中。
void scrapView(View view) {
final ViewHolder holder = getChildViewHolderInt(view);
if (holder.hasAnyOfTheFlags(ViewHolder.FLAG_REMOVED | ViewHolder.FLAG_INVALID)
|| !holder.isUpdated() || canReuseUpdatedViewHolder(holder)) {
holder.setScrapContainer(this, false);
mAttachedScrap.add(holder);
//保存到mAttachedScrap中
} else {
if (mChangedScrap == null) {
mChangedScrap = new ArrayList();
}
holder.setScrapContainer(this, true);
mChangedScrap.add(holder);
//保存到mChangedScrap中
}
}
然后，我们回到scrapOrRecycleView()方法中，进入if()分支。如果viewHolder是无效、未被移除、未被标记的则放到recycleViewHolderInternal()缓存起来，同时removeViewAt()移除了viewHolder。
void recycleViewHolderInternal(ViewHolder holder) {
·····
if (forceRecycle || holder.isRecyclable()) {
if (mViewCacheMax > 0
&& !holder.hasAnyOfTheFlags(ViewHolder.FLAG_INVALID
| ViewHolder.FLAG_REMOVED
| ViewHolder.FLAG_UPDATE
| ViewHolder.FLAG_ADAPTER_POSITION_UNKNOWN)) {int cachedViewSize = mCachedViews.size();
if (cachedViewSize >= mViewCacheMax && cachedViewSize > 0) {//如果超出容量限制，把第一个移除
recycleCachedViewAt(0);
cachedViewSize--;
}
·····
mCachedViews.add(targetCacheIndex, holder);
//mCachedViews回收
cached = true;
}
if (!cached) {
addViewHolderToRecycledViewPool(holder, true);
//放到RecycledViewPool回收
recycled = true;
}
}
}
如果符合条件，会优先缓存到mCachedViews中时，如果超出了mCachedViews的最大限制，通过recycleCachedViewAt()将CacheView缓存的第一个数据添加到终极回收池RecycledViewPool后再移除掉，最后才会add()新的ViewHolder添加到mCachedViews中。
剩下不符合条件的则通过addViewHolderToRecycledViewPool()缓存到RecycledViewPool中。
void addViewHolderToRecycledViewPool(@NonNull ViewHolder holder, boolean dispatchRecycled) {
clearNestedRecyclerViewIfNotNested(holder);
View itemView = holder.itemView;
······
holder.mOwnerRecyclerView = null;
getRecycledViewPool().putRecycledView(holder);
//将holder添加到RecycledViewPool中
}
最后，就是在填充布局调用fill()方法的时候，它会回收移出屏幕的view到mCachedViews或者RecycledViewPool中。
int fill(RecyclerView.Recycler recycler, LayoutState layoutState,
RecyclerView.State state, boolean stopOnFocusable) {
if (layoutState.mScrollingOffset != LayoutState.SCROLLING_OFFSET_NaN) {
recycleByLayoutState(recycler, layoutState);
//回收移出屏幕的view
}
}
而recycleByLayoutState()方法就是用来回收移出屏幕的view，完整的流程如下图。
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