Android 布局优化是真的难，从入门到放弃…，2021华为Android面试真题

Android 布局优化是真的难，从入门到放弃…，2021华为Android面试真题

3. 屏幕：由一个个像素点组成，以固定的频率（16.6ms，即1秒60帧）从缓冲区中取出数据来填充像素点。

总结一句话就是：CPU 绘制后提交数据、GPU 进一步处理和缓存数据、最后屏幕从缓冲区中读取数据并显示。

双缓冲机制

看完上面的流程图，我们很容易想到一个问题，屏幕是以16.6ms的固定频率进行刷新的，但是我们应用层触发绘制的时机是完全随机的（比如我们随时都可以触摸屏幕触发绘制）。

如果在GPU向缓冲区写入数据的同时，屏幕也在向缓冲区读取数据，会发生什么情况呢？

有可能屏幕上就会出现一部分是前一帧的画面，一部分是另一帧的画面，这显然是无法接受的，那怎么解决这个问题呢？

所以，在屏幕刷新中，Android系统引入了双缓冲机制。

GPU只向Back Buffer中写入绘制数据，且GPU会定期交换Back Buffer和frame Buffer，交换的频率也是60次/秒，这就与屏幕的刷新频率保持了同步。

虽然我们引入了双缓冲机制，但是我们知道，当布局比较复杂，或设备性能较差的时候，CPU并不能保证在16.6ms内就完成绘制数据的计算，所以这里系统又做了一个处理。

当你的应用正在往Back Buffer中填充数据时，系统会将Back Buffer锁定。

如果到了GPU交换两个Buffer的时间点，你的应用还在往Back Buffer中填充数据，GPU会发现Back Buffer被锁定了，它会放弃这次交换。

这样做的后果就是手机屏幕仍然显示原先的图像，这就是我们常常说的掉帧。

布局加载原理

由上面可知，导致掉帧的原因是CPU无法在16.6ms内完成绘制数据的计算。

而之所以布局加载可能会导致掉帧，正是因为它在主线程上进行了耗时 *** 作，可能导致CPU无法按时完成数据计算。

布局加载主要通过setContentView来实现，我们就不在这里贴源码了，一起来看看它的时序图。

我们可以看到，在setContentView中主要有两个耗时 *** 作：

1. 解析xml,获取XmlResourceParser,这是IO过程。

2. 通过createViewFromTag,创建View对象，用到了反射。

以上两点就是布局加载可能导致卡顿的原因，也是布局的性能瓶颈。

获取布局文件加载耗时的方法

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我们如果需要优化布局卡顿问题，首先最重要的就是：确定定量标准。

所以我们首先介绍几种获取布局文件加载耗时的方法。

常规获取

首先介绍一下常规方法：

val start

《Android学习笔记总结+最新移动架构视频+大厂安卓面试真题+项目实战源码讲义》

【docs.qq.com/doc/DSkNLaERkbnFoS0ZF】 完整内容开源分享

= System.currentTimeMillis()

setContentView(R.layout.activity_layout_optimize)

val inflateTime = System.currentTimeMillis() - start

这种方法很简单，因为setContentView是同步方法，如果想要计算耗时，直接将前后时间计算相减即可得到结果了。

AOP(Aspectj,ASM)

上面的方式虽然简单，但是却不够优雅，同时代码有侵入性，如果要对所有Activity测量时，就需要在基类中复写相关方法了，比较麻烦了。

下面介绍一种AOP的方式计算耗时。

@Around(“execution(* android.app.Activity.setContentView(…))”)

public void getSetContentViewTime(ProceedingJoinPoint joinPoint) {

Signature signature = joinPoint.getSignature();

String name = signature.toShortString();

long time = System.currentTimeMillis();

try {

joinPoint.proceed();

} catch (Throwable throwable) {

throwable.printStackTrace();

}

Log.i(“aop inflate”,name + " cost " + (System.currentTimeMillis() - time));

}

上面用的Aspectj，比较简单，上面的注解的意思是在setContentView方法执行内部去调用我们写好的getSetContentViewTime方法。

这样就可以获取相应的耗时。

我们可以看下打印的日志：

I/aop inflate: AppCompatActivity.setContentView(…) cost 69

I/aop inflate: AppCompatActivity.setContentView(…) cost 25

这样就可以实现无侵入的监控每个页面布局加载的耗时。

具体源码可见文末。

获取任一控件耗时

有时为了更精确的知道到底是哪个控件加载耗时，比如我们新添加了自定义View,需要监控它的性能。

我们可以利用setFactory2来监听每个控件的加载耗时。

首先我们来回顾下setContentView方法：

public final View tryCreateView(@Nullable View parent, @NonNull String name,

…

View view;

if (mFactory2 != null) {

view = mFactory2.onCreateView(parent, name, context, attrs);

} else if (mFactory != null) {

view = mFactory.onCreateView(name, context, attrs);

} else {

view = null;

}

…

return view;

}

在真正进行反射实例化xml结点前，会调用mFactory2的onCreateView方法。

这样如果我们重写onCreateView方法，在其前后加上耗时统计，即可获取每个控件的加载耗时。

private fun initItemInflateListener(){

LayoutInflaterCompat.setFactory2(layoutInflater, object : Factory2 {

override fun onCreateView(

parent: View?,

name: String,

context: Context,

attrs: AttributeSet

): View? {

val time = System.currentTimeMillis()

val view = delegate.createView(parent, name, context, attrs)

Log.i(“inflate Item”,name + " cost " + (System.currentTimeMillis() - time))

return view

}

override fun onCreateView(name: String, context: Context, attrs: AttributeSet): View? {

return null

}

})

}

如上所示：真正的创建View的方法，仍然是调用delegate.createView,我们只是其之前与之后做了埋点。

注意，initItemInflateListener需要在onCreate之前调用。

这样就可以比较方便地实现监听每个控件的加载耗时。

布局加载优化的一些方法介绍

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布局加载慢的主要原因有两个,一个是IO,一个是反射。

所以我们的优化思路一般有两个：

1. 侧面缓解(异步加载)。

2. 根本解决(不需要IO,反射过程,如X2C,Anko,Compose等)。

AsyncLayoutInflater方案

AsyncLayoutInflater 是来帮助做异步加载 layout 的，inflate(int, ViewGroup, OnInflateFinishedListener) 方法运行结束之后 onInflateFinishedListener 会在主线程回调返回 View；这样做旨在 UI 的懒加载或者对用户 *** 作的高响应。

简单的说我们知道默认情况下 setContentView 函数是在 UI 线程执行的，其中有一系列的耗时动作：Xml的解析、View的反射创建等过程同样是在UI线程执行的，AsyncLayoutInflater就是来帮我们把这些过程以异步的方式执行，保持UI线程的高响应。

使用如下:

@Override

protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

new AsyncLayoutInflater(AsyncLayoutActivity.this)

.inflate(R.layout.async_layout, null, new AsyncLayoutInflater.onInflateFinishedListener() {

@Override

public void onInflateFinished(View view, int resid, ViewGroup parent) {

setContentView(view);

}

});

// 别的 *** 作

}

这样做的优点在于将UI加载过程迁移到了子线程，保证了UI线程的高响应。

缺点在于牺牲了易用性，同时如果在初始化过程中调用了UI可能会导致崩溃。

X2C方案

X2C是掌阅开源的一套布局加载框架。

它的主要是思路是在编译期，将需要翻译的layout翻译生成对应的java文件，这样对于开发人员来说写布局还是写原来的xml，但对于程序来说，运行时加载的是对应的java文件。

这就将运行时的开销转移到了编译时。

如下所示,原始xml文件：

xmlns:app=“http://schemas.android.com/apk/res-auto”

xmlns:tools=“http://schemas.android.com/tools”

android:layout_width=“match_parent”

android:layout_height=“match_parent”

android:paddingLeft=“10dp”>

android:id="@+id/head"

layout="@layout/head"

android:layout_width=“wrap_content”

android:layout_height=“wrap_content”

android:layout_centerHorizontal=“true” />

android:id="@+id/ccc"

android:layout_below="@id/head" />

X2C 生成的 Java 文件：

public class X2C_2131296281_Activity_Main implements IViewCreator {

@Override

public View createView(Context ctx, int layoutId) {

Resources res = ctx.getResources();

RelativeLayout relativeLayout0 = new RelativeLayout(ctx);

relativeLayout0.setPadding((int)(TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP,10,res.getDisplayMetrics())),0,0,0);

View view1 =(View) new X2C_2131296283_Head().createView(ctx,0);

RelativeLayout.LayoutParams layoutParam1 = new RelativeLayout.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT,ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT);

view1.setLayoutParams(layoutParam1);

relativeLayout0.addView(view1);

view1.setId(R.id.head);

layoutParam1.addRule(RelativeLayout.CENTER_HORIZONTAL,RelativeLayout.TRUE);

ImageView imageView2 = new ImageView(ctx);

RelativeLayout.LayoutParams layoutParam2 = new RelativeLayout.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT,(int)(TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP,1,res.getDisplayMetrics())));

imageView2.setLayoutParams(layoutParam2);

relativeLayout0.addView(imageView2);

imageView2.setId(R.id.ccc);

layoutParam2.addRule(RelativeLayout.BELOW,R.id.head);

return relativeLayout0;

}

}

使用时如下所示,使用X2C.setContentView替代原始的setContentView即可。

// this.setContentView(R.layout.activity_main);

X2C.setContentView(this, R.layout.activity_main);

X2C优点

1. 在保留xml的同时，又解决了它带来的性能问题。

2. 据X2C统计，加载耗时可以缩小到原来的1/3。

X2C问题

1. 部分属性不能通过代码设置,Java不兼容。

2. 将加载时间转移到了编译期，增加了编译期耗时。

3. 不支持kotlin-android-extensions插件，牺牲了部分易用性。

Anko方案

Anko是JetBrains开发的一个强大的库,支持使用kotlin DSL的方式来写UI,如下所示：

class MyActivity : AppCompatActivity() {

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?, persistentState: PersistableBundle?) {

super.onCreate(savedInstanceState, persistentState)

MyActivityUI().setContentView(this)

}

}

class MyActivityUI : AnkoComponent {

override fun createView(ui: AnkoContext) = with(ui) {

verticalLayout {

val name = editText()

button(“Say Hello”) {

onClick { ctx.toast(“Hello, ${name.text}!”) }

}

}

}

}

如上所示，Anko使用kotlin DSL实现布局，它比我们使用Java动态创建布局方便很多，主要是更简洁，它和拥有xml创建布局的层级关系，能让我们更容易阅读。

同时，它去除了IO与反射过程,性能更好，以下是Anko与XML的性能对比。

以上数据来源于:https://medium.com/android-news/400-faster-layouts-with-anko-da17f32c45dd

不过由于AnKo已经停止维护了，这里不建议大家使用，了解原理即可。

AnKo建议大家使用Jetpack Compose来替代使用。

Compose方案