詳解Android ViewPager2中的緩存和復用機制

更新時間：2021年11月02日 09:32:21 作者：姜斌

最近接觸到豎向整頁滑動的需求,發(fā)現(xiàn)了viewpager2,viewpager2支持fragment，保留了viewpager的特性,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于ViewPager2中的緩存和復用機制的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

1. 前言

眾所周知ViewPager2是ViewPager的替代版本。它解決了ViewPager的一些痛點，包括支持right-to-left布局，支持垂直方向滑動，支持可修改的Fragment集合等。ViewPager2內(nèi)部是使用RecyclerView來實現(xiàn)的。

所以它繼承了RecyclerView的優(yōu)勢，包含但不限于以下：

支持橫向和垂直方向布局
支持嵌套滑動
支持ItemPrefetch(預加載)功能
支持三級緩存

ViewPager2相對于RecyclerView，它又擴展出了以下功能

支持屏蔽用戶觸摸功能setUserInputEnabled
支持模擬拖拽功能fakeDragBy
支持離屏顯示功能setOffscreenPageLimit
支持顯示Fragment的適配器FragmentStateAdapter

如果熟悉RecyclerView，那么上手ViewPager2將會非常簡單。可以簡單把ViewPager2想象成每個ItemView都是全屏的RecyclerView。本文將重點講解ViewPager2的離屏顯示功能和基于FragmentStateAdapter的緩存機制。

2. 回顧RecyclerView緩存機制

本章節(jié)，簡單回顧下RecyclerView緩存機制。RecyclerView有三級緩存，簡單起見，這里只介紹mViewCaches和mRecyclerPool兩種緩存池。更多關(guān)于RecyclerView的緩存原理，請移步公眾號相關(guān)文章。

mViewCaches：該緩存離UI更近，效率更高，它的特點是只要position能對應(yīng)上，就可以直接復用ViewHolder，無需重新綁定，該緩存池是用隊列實現(xiàn)的，先進先出，默認大小為2，如果RecyclerView開啟了預抓取功能，則緩存池大小為2+預抓取個數(shù)，默認預抓取個數(shù)為1。所以默認開啟預抓取緩存池大小為3。
mRecyclerPool：該緩存池離UI最遠，效率比mViewCaches低，回收到該緩存池的ViewHolder會將數(shù)據(jù)解綁，當復用該ViewHolder時，需要重新綁定數(shù)據(jù)。它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是類似HashMap。key為itemType，value是數(shù)組，value存儲ViewHolder，數(shù)組默認大小為5，最多每種itemType的ViewHolder可以存儲5個。

3. offscreenPageLimit原理

//androidx.viewpager2:ViewPager2:1.0.0@aar
//ViewPager2.java
public void setOffscreenPageLimit(@OffscreenPageLimit int limit) {
    if (limit < 1 && limit != OFFSCREEN_PAGE_LIMIT_DEFAULT) {
        throw new IllegalArgumentException(
                "Offscreen page limit must be OFFSCREEN_PAGE_LIMIT_DEFAULT or a number > 0");
    }
    mOffscreenPageLimit = limit;
    mRecyclerView.requestLayout();
  }

調(diào)用setOffscreenPageLimit方法就可以為ViewPager2設(shè)置離屏顯示的個數(shù)，默認值為-1。如果設(shè)置不當，會拋異常。我們看到該方法，只是給mOffscreenPageLimit賦值。為什么就能實現(xiàn)離屏顯示功能呢？如下代碼

//androidx.viewpager2:ViewPager2:1.0.0@aar
//ViewPager2$LinearLayoutManagerImpl
@Override
protected void calculateExtraLayoutSpace(@NonNull RecyclerView.State state,
        @NonNull int[] extraLayoutSpace) {
    int pageLimit = getOffscreenPageLimit();
    if (pageLimit == OFFSCREEN_PAGE_LIMIT_DEFAULT) {
        super.calculateExtraLayoutSpace(state, extraLayoutSpace);
        return;
    }
    final int offscreenSpace = getPageSize() * pageLimit;
    extraLayoutSpace[0] = offscreenSpace;
    extraLayoutSpace[1] = offscreenSpace;
}

以水平滑動ViewPager2為例：getPageSize()表示ViewPager2的寬度，離屏的空間大小為getPageSize() * pageLimit。extraLayoutSpace[0]表示左邊的大小，extraLayoutSpace[1]表示右邊的大小。

假設(shè)設(shè)置offscreenPageLimit為1，簡單講，Android系統(tǒng)會默認把畫布寬度增加到3倍。左右兩邊各有一個離屏ViewPager2的寬度。

4. FragmentStateAdapter原理以及緩存機制

4.1 簡單使用

FragmentStateAdapter繼承自RecyclerView.Adapter。它有一個抽象方法，createFragment()。它能將Fragment與ViewPager2完美結(jié)合。

public abstract class FragmentStateAdapter extends
        RecyclerView.Adapter<FragmentViewHolder> implements StatefulAdapter {
    public abstract Fragment createFragment(int position);
}

使用FragmentStateAdapter非常簡單，Demo如下

class ViewPager2WithFragmentsActivity : AppCompatActivity() {
    private lateinit var mViewPager2: ViewPager2
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_recycler_view_view_pager2)
        mViewPager2 = findViewById(R.id.viewPager2)
        (mViewPager2.getChildAt(0) as RecyclerView).layoutManager?.apply {
//            isItemPrefetchEnabled = false
        }
        mViewPager2.orientation = ViewPager2.ORIENTATION_VERTICAL
        mViewPager2.adapter = MyAdapter(this)
//        mViewPager2.offscreenPageLimit = 1
    }

    inner class MyAdapter(fragmentActivity: FragmentActivity) :
        FragmentStateAdapter(fragmentActivity) {
        override fun getItemCount(): Int {
            return 100
        }

        override fun createFragment(position: Int): Fragment {
            return MyFragment("Item $position")
        }

    }

    class MyFragment(val text: String) : Fragment() {
        init {
            println("MyFragment $text")
        }
        override fun onCreateView(
            inflater: LayoutInflater,
            container: ViewGroup?,
            savedInstanceState: Bundle?
        ): View? {
            var view = layoutInflater.inflate(R.layout.view_item_view_pager_snap, container)
            view.findViewById<TextView>(R.id.text_view).text = text
            return view;
        }
    }
}

4.2 原理

首先FragmentStateAdapter對應(yīng)的ViewHolder定義如下，它只是返回一個簡單的帶有id的FrameLayout。由此可以看出，F(xiàn)ragmentStateAdapter并不復用Fragment，它僅僅是復用FrameLayout而已。

public final class FragmentViewHolder extends ViewHolder {
    private FragmentViewHolder(@NonNull FrameLayout container) {
        super(container);
    }

    @NonNull static FragmentViewHolder create(@NonNull ViewGroup parent) {
        FrameLayout container = new FrameLayout(parent.getContext());
        container.setLayoutParams(
                new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT,
                        ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT));
        container.setId(ViewCompat.generateViewId());
        container.setSaveEnabled(false);
        return new FragmentViewHolder(container);
    }

    @NonNull FrameLayout getContainer() {
        return (FrameLayout) itemView;
    }
}

然后介紹FragmentStateAdapter中兩個非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

final LongSparseArray<Fragment> mFragments = new LongSparseArray<>();

private final LongSparseArray<Integer> mItemIdToViewHolder = new LongSparseArray<>();

mFragments：是position與Fragment的映射表。隨著position的增長，F(xiàn)ragment是會不斷的新建出來的。 Fragment可以被緩存起來，當它被回收后無法重復使用。

Fragment什么時候會被回收掉呢？

mItemIdToViewHolder：是position與ViewHolder的Id的映射表。由于ViewHolder是RecyclerView緩存機制的載體。所以隨著position的增長，ViewHolder并不會像Fragment那樣不斷的新建出來，而是會充分利用RecyclerView的復用機制。所以如下圖，position 4處打上了一個大大的問號，具體的值是不確定的，它由緩存的大小以及離屏個數(shù)共同決定的。

接下來我們講解onViewRecycled()。當ViewHolder從mViewCaches緩存中移出到mRecyclerPool緩存中時會調(diào)用該方法

@Override
public final void onViewRecycled(@NonNull FragmentViewHolder holder) {
    final int viewHolderId = holder.getContainer().getId();
    final Long boundItemId = itemForViewHolder(viewHolderId); // item currently bound to the VH
    if (boundItemId != null) {
        removeFragment(boundItemId);
        mItemIdToViewHolder.remove(boundItemId);
    }
}

該方法的作用是，當ViewHolder回收到RecyclerPool中時，將ViewHolder相關(guān)的信息從上面兩張表中移除。

舉例當ViewHolder1發(fā)生回收時，position 0對應(yīng)的信息從兩張表中刪除

最后講解onBindViewHolder方法

@Override
public final void onBindViewHolder(final @NonNull FragmentViewHolder holder, int position) {
    final long itemId = holder.getItemId();
    final int viewHolderId = holder.getContainer().getId();
    final Long boundItemId = itemForViewHolder(viewHolderId); // item currently bound to the VH
    if (boundItemId != null && boundItemId != itemId) {
        removeFragment(boundItemId);
        mItemIdToViewHolder.remove(boundItemId);
    }

    mItemIdToViewHolder.put(itemId, viewHolderId); // this might overwrite an existing entry
    ensureFragment(position);

    /** Special case when {@link RecyclerView} decides to keep the {@link container}
     * attached to the window, but not to the view hierarchy (i.e. parent is null) */
    final FrameLayout container = holder.getContainer();
    if (ViewCompat.isAttachedToWindow(container)) {
        if (container.getParent() != null) {
            throw new IllegalStateException("Design assumption violated.");
        }
        container.addOnLayoutChangeListener(new View.OnLayoutChangeListener() {
            @Override
            public void onLayoutChange(View v, int left, int top, int right, int bottom,
                    int oldLeft, int oldTop, int oldRight, int oldBottom) {
                if (container.getParent() != null) {
                    container.removeOnLayoutChangeListener(this);
                    placeFragmentInViewHolder(holder);
                }
            }
        });
    }

    gcFragments();
}

該方法可以分成3個部分：

檢查該復用的ViewHolder在兩張表中是否還有殘留的數(shù)據(jù)，如果有，將它從兩張表中移除掉。
新建Fragment，并將ViewHolder與Fragment和position的信息注冊到兩張表中
在合適的時機把Fragment展示在ViewPager2上。

大概的脈絡(luò)就是這樣，為了避免文章冗余，其它的細支且也蠻重要的方法就沒有列出來

5. 案例講解回收機制

5.1 默認情況

默認情況：offscreenPageLimit = -1，開啟預抓取功能

因為開啟了預抓取，所以mViewCaches大小為3。

剛開始進入ViewPager2，沒有觸發(fā)Touch事件，不會觸發(fā)預抓取，所以只有Fragment1
滑動到Fragment2，會觸發(fā)Fragment3預抓取，由于offscreenPageLimit = -1，所以只有Fragment2會展示在ViewPager2上，1和3進入mViewCaches緩存中
滑動到Fragment3。1、2、4進入mViewCaches緩存中
滑動到Fragment4。2、3、5進入mViewCaches緩存中，由于緩存數(shù)量為3，所以1被擠出到mRecyclerPool緩存中，同時把Fragment1從mFragments中移除掉
滑動到Fragment5。Fragment6會復用Fragment1對應(yīng)的ViewHolder。3、4、6進入mViewCaches緩存中，2被擠出到mRecyclerPool緩存中

5.2 offscreenPageLimit=1

offscreenPageLimit=1，所以ViewPager2一下子能展示3屏Fragment，左右各顯示一屏

Fragment1左邊沒有數(shù)據(jù)，所以屏幕只有1和2
滑動到fragment2，1、2、3顯示在屏幕上(1和3肉眼不可見，下同)，同時預抓取4放入mViewCaches
滑動到fragment3，2、3、4顯示在屏幕上，1和5放入mViewCaches
滑動到fragment4，3、4、5顯示在屏幕上，1、2、6放入mViewCaches
滑動到fragment5，4、5、6顯示在屏幕上，2、3、7放入mViewCaches，1被回收到mRecyclerPool緩存中。Fragment1同時從mFragments中刪除掉