Android绘制优化布局优化

犀渠玉剑良家子，白马金羁侠少年。这篇文章主要讲述Android绘制优化布局优化相关的知识，希望能为你提供帮助。
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Android绘制优化（一）绘制性能分析
前言
我们知道一个界面的测量和绘制是通过递归来完成的，减少布局的层数就会减少测量和绘制的时间，从而性能就会得到提升。当然这只是布局优化的一方面，那么如何来进行布局的分析和优化呢？本篇文章会给你一个满意的答案。
1.布局优化工具
在讲到如何去布局优化前，我们先来学习两种布局优化的工具。
Hierarchy Viewer Hierarchy Viewer是android SDK自带的可视化的调试工具，用来检查布局嵌套和绘制的时间。需要注意的是在在Android的官方文档中提到：出于安全考虑， Hierarchy Viewer只能连接Android开发版手机或是模拟器。
首先我们在Android Studio中选择Tools-> Android-> Android Device Monitor，在Android Device Monitor中选择Hierarchy Viewer ，如下图所示：

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选择Hierarchy Viewer后会进出Hierarchy Viewer窗口，如下图所示。

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Hierarchy Viewer中有4个四个子窗口，它们的的作用为：

Windows：当前设备所有界面列表。
Tree View：将当前Activity的所有View的层次按照高层到低层从左到右显示出来。
Tree Overview：全局概览，以缩略的形式显示。
Layout View：整体布局图，以手机屏幕上真实的位置呈现出来。单击某一个控件，会在Tree Overview窗口中显示出对应的控件。

根据上面讲到的Hierarchy Viewer的4个四个子窗口，我们可以很容易的查看我们布局控件的层级关系。当然Hierarchy Viewer还可以查看某一个View的耗时，我们可以选择某一个View，然后单击下图红色箭头标识的按钮，这里我们把他简称为Layout Time按钮。

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从图中可以看出被选中的RelativeLayout自身的Measure、Layout和Draw的耗时数据都为n/a。单击Layout Time按钮后，就可以查看View的耗时情况了，如下图所示。
【Android绘制优化布局优化】

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从图中可以看出，被选中的LinearLayout给出了自身Measure、Layout和Draw的耗时，并且它所包含的View中都有了三个指示灯，分别代表当前View在Measure、Layout和Draw的耗时，绿色代表比其他50%View的同阶段（比如Measure阶段）速度要快，黄色则代表比其他50%View同阶段速度要慢，红色则代表比其他View同阶段都要慢，则需要注意了。如果想要看View的具体耗时，则点击该View就可以了。
Android Lint Android lint是在ADT 16提供的新工具，它是一个代码扫描工具，通过代码静态检查来发现代码出现的潜在问题，并给出优化建议。检查的范围主要有以下几点：

Correctness 正确性
Security 安全性
Performance 性能
Usability 可用性
Accessibility 可达性
Internationalization 国际化

Android Lint功能十分强大，这里我们只关注XML布局检查，我们可以通过Android Studio的Analyze-> Inspect Code来配置检查的范围，如下图所示。

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点击上图的OK按钮后，就会进行代码检查，检查的结果如下图所示。

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图中列出了项目中出现的问题种类，以及每个问题种类的个数，问题种类包括我们前面提到的Correctness 、Internationalization 、Performance等。我们点击展开最后的XML一项，点击一个问题，就会出现如下图的提示。

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可以看出给出了Namespace declaration is never used的提示，并指出了问题所在的文件和行数，我们点击数字3，直接跳入到问题的代码，发现如下代码：

< ?xml version= " 1.0" encoding= " utf-8" ?> < RelativeLayout xmlns:android= " http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools= " http://schemas.android.com/tools" android:id= " @ + id/activity_main" android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " match_parent" > ...

第三行的Namespace 确实没有被用到。如果想要自定义Android Lint的检查提示，可以通过File-> Settings-> Editor-> Inspections中来配置Android Lint，如下图所示。

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从图中可以发现，我们可以配置Android Lint检查的范围以及问题的严重等级。
2.布局优化方法
布局的优化方法很多，主要包括合理运用布局、Include、Merge、ViewStub，下面我们来一一对这些内容进行讲解。
合理运用布局
我们常用的布局主要有LinearLayout、RelativeLayout和FrameLayout等，合理的使用它们可以使得Android绘制工作量变少，性能得到提高。我们来举个简单的例子。

< ?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= " horizontal" > < TextView android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:text= " 布局优化" /> < LinearLayout android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:layout_marginLeft= " 10dp" android:orientation= " vertical" > < TextView android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:text= " Merge" /> < TextView android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:text= " ViewStub" /> < /LinearLayout> < /LinearLayout>

上面的代码用了两个LinearLayout来进行布局，运行效果如下图所示。

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我们用Hierarchy Viewer来查看层级情况，如下图所示。

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可以看到我们的布局共有3层，一共含有5个View。如果我们用RelativeLayout来进行改写呢？代码如下所示。

< ?xml version= " 1.0" encoding= " utf-8" ?> < RelativeLayout xmlns:android= " http://schemas.android.com/apk/res/android" android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " match_parent" > < TextView android:id= " @ + id/tv_text1" android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:text= " 布局优化" /> < TextView android:id= " @ + id/tv_text2" android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:layout_marginLeft= " 10dp" android:layout_toRightOf= " @ id/tv_text1" android:text= " Merge" /> < TextView android:id= " @ + id/tv_text3" android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:layout_below= " @ id/tv_text2" android:layout_marginLeft= " 10dp" android:layout_toRightOf= " @ + id/tv_text1" android:text= " ViewStub" /> < /RelativeLayout>

我们只用了一个RelativeLayout来进行布局。用Hierarchy Viewer来查看层级情况，如下图所示。

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布局共有两层，一共含有4个View。从这里我们就可以看出我们用RelativeLayout减少了一层的布局，当然这只是一个简单例子，如果布局复杂，那么合理的用RelativeLayout来替代LinearLayout会减少很多层布局。
一般情况下， RelativeLayout的性能是比LinearLayout低，因为RelativeLayout中的View的排列方式是基于彼此依赖的。但是如果布局层数较多时，如果能用RelativeLayout来实现，还是推荐用RelativeLayout。
使用Include标签来进行布局复用一个很常见的场景就是，多个布局需要复用一个相同的布局，比如一个TitleBar。如果这些界面都要加上这个相同布局TitleBar，维护起来就就很麻烦，我们需要复制TitleBar的布局到每个需要添加的界面，这样容易发生遗漏。如果需要修改TitleBar则需要去每个引用TitleBar的布局进行修改。为了解决这些问题，我们可以用Include标签来解决。
首先我们先来写一个简单的TitleBar布局： titlebar.xml 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= " 40dp" android:background= " @ android:color/darker_gray" > < ImageView android:layout_width= " 30dp" android:layout_height= " 30dp" android:src= " @ drawable/ico_left" android:padding= " 3dp" android:layout_gravity= " center" /> < TextView android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " wrap_content" android:layout_gravity= " center" android:gravity= " center" android:text= " 绘制优化" /> < /LinearLayout>

这个TitleBar由ImageView和TextView组成，下面我们将TitleBar引入到我们此前用过的布局中，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" > < include layout= " @ layout/titlebar" /> < RelativeLayout android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " match_parent" android:orientation= " horizontal" > < TextView android:id= " @ + id/tv_text1" android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:text= " 布局优化" /> ... < /RelativeLayout> < /LinearLayout>

可以看到我们用include标签引入了titlebar布局，运行效果如下图所示。

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用Merge标签去除多余层级 Merge意味着合并，在合适的场景使用Merge标签可以减少多余的层级。Merge标签一般和Include标签搭配使用，上面的例子，我们用Hierarchy Viewer来查看布局层级，如下图所示。

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可以看到我们用Include标签引用的布局的根布局是一个LinearLayout。如果我们使用Merge标签来替换LinearLayout呢？ titlebar.xml 的代码如下所示。

< ?xml version= " 1.0" encoding= " utf-8" ?> < merge xmlns:android= " http://schemas.android.com/apk/res/android" android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " 40dp" android:background= " @ android:color/darker_gray > < ImageView android:layout_width= " 30dp" android:layout_height= " 30dp" android:src= " @ drawable/ico_left" android:padding= " 3dp" android:layout_gravity= " center" /> < TextView android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " wrap_content" android:layout_gravity= " center" android:gravity= " center" android:text= " 绘制优化" /> < /merge>

这时我们再用Hierarchy Viewer来查看布局层级，如下图所示。

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可以看到此前的根布局LinearLayout没有了，但是我们用merge标签来替代LinearLayout导致LinearLayout失效，因此布局就错乱了，因此可以得知merge标签最好是来替代FrameLayout，或者是布局一致的LinearLayout，比如当前布局的LinearLayout是垂直方向的，被包含的布局的LinearLayout也是垂直方向的则可以用merge标签，本场景包含的LinearLayout是水平的，显然并不符合这一要求。但是如果执意想要在本场景使用merge标签也是可以的，就是用继承自LinearLayout的自定义View，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" > < com.example.liuwangshu.moonlayout.TitleBar android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:orientation= " horizontal" android:background= " @ android:color/darker_gray" > < /com.example.liuwangshu.moonlayout.TitleBar> < RelativeLayout android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " match_parent" android:orientation= " horizontal" > < TextView android:id= " @ + id/tv_text1" android:layout_width= " wrap_content" android:layout_height= " wrap_content" android:text= " 布局优化" /> ... < /RelativeLayout> < /LinearLayout>

上面布局中TitleBar就是一个自定义View，它继承LinearLayout。我们在TitleBar标签中添加此前的LinearLayout的属性： android:orientation和android:background。
使用ViewStub来提高加载速度一个很常见的开发场景就是我们想要一个布局时，并不是所有的控件都需要显示出来，而是显示出一部分，对于这种情况，我们一般采用的方法就是使用View的GONE和INVISIBLE，但是这种方法效率不高，虽然是达到了隐藏的目的，但是仍在布局当中，系统仍然会解析它们，我们可以用ViewStub来解决这一问题。
ViewStub是轻量级的View，不可见并且不占布局位置。当ViewStub调用inflate方法或者设置可见时，系统会加载ViewStub指定的布局，然后将这个布局添加到ViewStub中，因此，在对ViewStub调用inflate方法或者设置可见时，它是不占布局空间和系统资源的，它主要的目的就是为目标视图占用一个位置。因此，使用ViewStub可以提高界面初始化的性能，从而提高界面的加载速度。
我们首先在布局中加入ViewStub标签，布局代码如下所示。

< ?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" > < ViewStub android:id= " @ + id/viewsub" android:layout_width= " match_parent" android:layout_height= " 40dp" android:layout= " @ layout/titlebar" /> ... < /LinearLayout>

ViewStub标签中用android:layout引用了此前写好的布局titlebar.xml。这时我们运行程序， ViewStub标签所引用的布局是显示不出来的，因为引该局还没有加载到ViewStub中，接下来在代码中使用ViewStub：

public class MainActivity extends AppCompatActivity { private ViewStub viewsub; @ Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); viewsub= (ViewStub) findViewById(R.id.viewsub); //viewsub.inflate(); //1 viewsub.setVisibility(View.VISIBLE); //2 } }

可以使用注释1和注释2处的代码来将ViewStub引用的布局加载到ViewStub中，这样引用的布局就显示了出来。
在使用ViewStub时需要主要以下问题：
- ViewStub只能加载一次，加载后ViewStub对象会被置为空，这样当ViewStub引用的布局被加载后，就不能用ViewStub来控制引用的布局了。因此，如果一个控件需要不断的显示和隐藏，还是要使用View的Visibility属性。
- ViewStub不能嵌套Merge标签。
- ViewStub操作的是布局文件，如果只是想操作具体的View，还是要使用View的Visibility属性。
3.避免GPU过度绘制
什么是过度绘制呢？我们来打个比方，假设你要粉刷房子的墙壁，一开始刷了绿色，接着又刷了黄色，这样黄色就将绿色盖住，也就说明第一次的大量粉刷工作白做了。同样手机屏幕绘制也是如此，过度绘制是指在屏幕上某个像素在同一帧的时间内被绘制多次，从而浪费了GPU和CPU的资源。产生这一原因主要有两个原因：
- 在XML布局中，控件有重叠且都有设置背景。
- View的OnDraw中同一区域绘制多次。
过度绘制是不可避免的，但是过多的过度绘制会浪费很多资源，并且导致性能问题，因此，避免过度绘制是十分必要的。我们可以用Android系统中自带的工具来检测过度绘制。首先要保证系统版本在Android 4.1以上，接着在开发者选项中打开调试GPU过度绘制选项就可以进入GPU过度绘制模式，如下图所示。

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这时屏幕会出现出各种颜色，主要有以下几种，如下图所示。

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各个颜色的定义为：

原色：没有过度绘制 – 每个像素在屏幕上绘制了一次。
蓝色：一次过度绘制 – 每个像素点在屏幕上绘制了两次。
绿色：两次过度绘制 – 每个像素点在屏幕上绘制了三次。
粉色：三次过度绘制 – 每个像素点在屏幕上绘制了四次。
红色：四次或四次以上过度绘制 – 每个像素点在屏幕上绘制了五次或者五次以上。

最理想的是蓝色，一个像素只绘制一次，合格的页面绘制是白色、蓝色为主，绿色以上区域不能超过整个的三分之一，颜色越浅越好。
避免过度绘制主要有以下几个方案：
1.移除不需要的background。
2.在自定义View的OnDraw方法中，用canvas.clipRect来指定绘制的区域，防止重叠的组件发生过度绘制。
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