前言

從網(wǎng)上匯總搜集眾多大佬的性能優(yōu)化文章，整理出來部分知識點，主要包含：

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本篇是第一篇：UI優(yōu)化！  [非商業(yè)用途,如有侵權(quán),請告知我,我會刪除]

一、UI優(yōu)化

UI優(yōu)化知識點主要分為三部分：

• 第一部分，系統(tǒng)為我們做的優(yōu)化。由于前端中UI展示的特殊性和重要性，Android團隊也是在不斷想辦法提高UI方面的渲染速度，所以也是更新了很多系統(tǒng)優(yōu)化方案，比如：

硬件加速、黃油計劃、RenderThread。

• 第二部分，我們可以具體實施的優(yōu)化方案。主要包括：

java代碼布局、View重用、異步創(chuàng)建View、xml布局優(yōu)化、異步布局框架Litho、屏幕適配、Flutter、Jetpack Compose

• 第三部分，工具使用，主要包括：

Choreographer、monitor、Systrace

1.1 系統(tǒng)做的優(yōu)化

1.1.1 硬件加速

之前我們說過，一個圖形的繪制是CPU，GPU和屏幕三方合作的結(jié)果。

在Android3.0之前，還沒有硬件加速，都是通過CPU進行數(shù)據(jù)計算，然后通過Skia庫進行軟件繪制，但是CPU對于圖形處理并不高效。

于是從3.0開始，Android支持了硬件加速，到Android4.0默認(rèn)開啟硬件加速。

開啟硬件加速后，就是由CPU進行圖形緩存數(shù)據(jù)的繪制。這樣CPU和GPU就能比較好的分工，各司其職了。CPU用于控制復(fù)雜繪制邏輯、構(gòu)建或更新DisplayList（基礎(chǔ)元素）；GPU用于完成圖形計算、渲染DisplayList（基礎(chǔ)元素）。

這里也找了一張各種場景下，硬件加速前后的流程與加速效果(Android6.0背景)：

但是硬件加速也是有缺點的：

• 啟用硬件加速需要更多資源，因此應(yīng)用會占用更多內(nèi)存。
• 比較低的版本，由于有些Canvas API還沒有支持，所以使用硬件加速可能會有問題。那么我們就可以手動關(guān)閉某個view的硬件加速：

    myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_SOFTWARE, null)

Project Butter

黃油計劃，你有可能沒怎么聽說，但是其實之前兩章內(nèi)容都提到過，Android4.1之后，Google提出了黃油計劃，主要包括兩個內(nèi)容：

• VSYNC
• Triple Buffering(三重緩存)

這些都熟悉了吧，上兩節(jié)都說過的，這里再簡單提一下：

• VSYNC

垂直同步信號，每當(dāng)收到這個信號后，CPU就開始準(zhǔn)備Buffer數(shù)據(jù)，并在16ms之內(nèi)和GPU把屏幕需要的緩存數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。

• Triple Buffering(三重緩存)

在Android4.1之前，是雙緩存機制，大部分是沒問題的。但是當(dāng)CPU/GPU繪制過程較長，超過一個vsync信號周期，一般是16ms，就會導(dǎo)致丟幀，CPU無法使用被GPU或者屏幕占用的緩存區(qū)。如果下一幀繪制如果又超時，那么又會丟幀。

所以再加上一個緩存區(qū)，這樣，CPU、GPU、Display三者都有各自的緩存區(qū)，互不影響，就能保證時間的最大化利用，也就能減少上述的情況了。

RenderThread

RenderThread是在Android5.0提出的，從這個名字就能知道，它是一個線程，一個專門執(zhí)行GL命令的線程，也就是一部分的繪制工作。

有了它之后，當(dāng)CPU處理數(shù)據(jù)給GPU后，就不需要等GPU渲染完畢了，而是將一些繪制任務(wù)交給RenderThread，這樣就能減少主線程的工作，保證畫面的流暢。同時還提供了RenderNode，用來做view的屬性封裝，渲染幀的信息等等。

1.2 優(yōu)化方案

1.2.1 java代碼布局

我們一般都是用XML文件進行布局，但是XML解析也是很耗時的，并在這個解析過程在主線程進行。

所以我們有的時候也許可以通過Java代碼或者kotlin進行View的創(chuàng)建？

理論中，這樣確實能減少布局加載的消耗時間，但是Java代碼創(chuàng)建View太麻煩了，而且無法可視化。

當(dāng)然，也有一些庫可以幫助我們將xml代碼轉(zhuǎn)換成java代碼，比如X2C（github.com/iReaderAndr… ），但是它并不支持所有的情況，比如merge標(biāo)簽，appCompat兼容控件等等。

所以我們需要在這之中找到平衡點，有的時候，UI簡單并且要求高性能的前提下，我們可以試試用這樣的方法，即用java代碼代替XmL代碼。

1.2.2 View重用

參照Recyclerview的做法，我們也可以將一些常用的view保存到緩存池中，這樣在不同的界面中就能復(fù)用緩存池里面的view。

1.2.3 異步創(chuàng)建view

這是Google提出的一個方案——AsyncLayoutInflater。它可以異步加載布局文件，并且回調(diào)給主線程，從而減少主線程耗時。簡單貼下主要代碼：

new AsyncLayoutInflater(MainActivity.this).inflate(R.layout.activity_main, null, new AsyncLayoutInflater.OnInflateFinishedListener() {
        @Override
        public void onInflateFinished(@NonNull View view, int i, @Nullable ViewGroup viewGroup) {
        //回調(diào)給主線程
            setContentView(view);
    }
});

1.2.4 xml布局優(yōu)化

在寫xml布局文件的時候，我們要做的也有很多，比如：

• 減少布局嵌套。多使用ViewStub、Merge、ConstraintLayout來代替。
• 優(yōu)化開銷。RelativeLayout和 使用weight的LinearLayout 開銷比較大，建議使用ConstraintLayout，LinearLayout代替。

1.2.5 異步布局框架Litho

Litho是Facebook開源的一款在Android上高效建立UI的聲明式框架。

主要有以下特點：

1）聲明式：它使用了聲明式的API來定義UI組件。

2）異步布局：它把 measure 和 layout 都放到了后臺線程，只留下了必須要在主線程完成的 draw，這大大降低了 UI 線程的負載

3）視圖扁平化：由于 Litho 使用了自有的布局引擎（Yoga)，在布局階段就可以檢測不必要的層級、減少 ViewGroups，來實現(xiàn) UI 扁平化。

4）優(yōu)化 RecyclerView：Litho 還優(yōu)化了 RecyclerView 中 UI 組件的緩存和回收方法。

1.2.6 屏幕適配

關(guān)于屏幕適配問題，也是老生常談了。主要有以下幾種方案：

• dp適配方案。

這是系統(tǒng)自帶的適配單位，dp是基于屏幕物理分辨率一個抽象的單位，用于說明與密度無關(guān)的尺寸和位置。所以它能在不同分辨率的手機上有相對大小的適配性。計算公式是：px=dp * (dpi/160)。但是dpi有可能會被人為調(diào)整（比如幾部相同分辨率不同尺寸的手機的ppi可能分別是是430,440,450,那么在Android系統(tǒng)中，可能dpi會全部指定為480），所以還是有可能在一些設(shè)備上出現(xiàn)適配問題。

• 寬高限定符適配方案。

簡單地說，這個方案就是窮舉市面上所有的Android手機的寬高像素值。然后找到對應(yīng)的文件夾使用下面的資源文件所對應(yīng)的px值。

但是這方案有個缺陷，就是必須精確命中才行。比如1920x1080的手機就一定要找到1920x1080的限定符，否則就只能用統(tǒng)一的默認(rèn)的dimens文件了。

所以容錯性太低，不推薦。

• smallestWidth適配方案。

這個方案就是通過手機的寬度值來找到對應(yīng)限定符文件夾下的資源文件，可以看做寬高限定符屏幕適配方案的升級版。

假如我們的設(shè)計圖寬為360dp，那么就創(chuàng)建values-sw360dp文件夾，并添加資源文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<resources>
    <dimen name="dp_1">1dp</dimen>
    <dimen name="dp_2">2dp</dimen>
    <dimen name="dp_3">3dp</dimen>
    ...
    <dimen name="dp_359">359dp</dimen>
    <dimen name="dp_360">360dp</dimen>
</resources>

很簡單，分為360份，然后我們實際寫布局文件的時候，直接引用對應(yīng)的dimen值即可。

然后新建其他設(shè)備寬度的文件夾，并在每個文件夾里添加對應(yīng)的資源文件，這里以400dp為例：

├── src/main
│   ├── res
│   ├── ├──values
│   ├── ├──values-sw320dp
│   ├── ├──values-sw400dp
│   ├── ├──...
│   ├── ├──values-sw640dp

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<resources>
    <dimen name="dp_1">1.1111dp</dimen>
    <dimen name="dp_2">2.2222dp</dimen>
    <dimen name="dp_3">3.3333dp</dimen>
    <dimen name="dp_4">4.4444dp</dimen>
    ...
    <dimen name="dp_359">398.8889dp</dimen>
    <dimen name="dp_360">400.0000dp</dimen>
</resources>

也就是說，所有的設(shè)備都分為360份了，這樣就能保證在不同寬度設(shè)備上都能有差不多的效果。

如果我們的設(shè)備寬度為400dp，那么就會調(diào)用values-sw400dp對應(yīng)的資源文件，如果找不到，就會向下查找。比如我們寬度是402dp，找不到對應(yīng)的，就會向上找到400dp對應(yīng)的資源文件，所以也有比較好的容錯性。也是一個比較好的適配方案。

當(dāng)然這種重復(fù)性工作肯定不需要我們自己手動去實現(xiàn)，有專門的插件可以生成相應(yīng)的文件和文件夾，這里也推薦一個：github.com/ladingwu/di…

• 今日頭條適配方案。

這個大家應(yīng)該都很熟悉了，主要是通過動態(tài)修改density值來保證所有設(shè)備的屏幕寬度都是固定的dp值。用到的公式就是px = density * dp。

比如設(shè)計圖寬為360dp，我們只要保證所有設(shè)備的寬度都是360dp就能適配了。而寬度的px值我們是已知的，所以就是要修改這個 density 值來完成我們的適配目的。具體代碼我就不貼了，網(wǎng)上很多。

這種方案侵入性低，使用方便，是個不錯的適配方案。

1.2.7 Flutter

Flutter是 Google 推出并開源的移動應(yīng)用開發(fā)框架，開發(fā)者可以通過 Dart 語言開發(fā) App，一套代碼同時運行在 iOS 和 Android 平臺。

Flutter框架現(xiàn)在也是特別火，實際運用到很多的大廠項目，比如閑魚今日頭條。它相對于Android其實是另外一套APP架構(gòu)了，它沒有基于系統(tǒng)本身的渲染引擎，而是app中自帶Skia引擎，虛擬機也是使用的Dart虛擬機。

主要有以下幾個特點：

• 跨平臺：現(xiàn)在flutter至少可以跨5種平臺，常見的平臺：MacOS,Windows ,Linux ,Android ,iOS ,到目前為止，F(xiàn)lutter算是支持平臺最多的框架了。良好的跨平臺性，大大減少了開發(fā)成本。
• 絲滑般的體驗：使用Flutter內(nèi)置的Material Design（android風(fēng)格）和Cupertino（ios風(fēng)格）風(fēng)格組件，以及豐富的motion API,平滑而自然的滑動效果和平臺感知，為用戶帶來全新的體驗。
• 響應(yīng)式框架：使用一系列基礎(chǔ)組件和響應(yīng)式框架，可以輕松構(gòu)建用戶界面。使用功能強大且靈活的API可以實現(xiàn)復(fù)雜的界面效果。
• 支持插件：使用插件可以訪問平臺本地API,如相機，藍牙，WIFI等等。借助現(xiàn)有的Java，swift ,object c ， c++代碼實現(xiàn)對原生系統(tǒng)的調(diào)用。
• 60fps超高性能：Flutter編寫的應(yīng)用可以達到60fps(每秒傳輸幀數(shù))。Flutter采用GPU渲染技術(shù)，所以性能很好。完全可以勝任游戲開發(fā)。

1.2.8 Jetpack Compose

Jetpack Compose 是用于構(gòu)建原生 Android 界面的新工具包

原來我們的布局文件都是寫在xml文件中的，現(xiàn)在提供了一種新的view構(gòu)建方式，也就是Compose。

它是一種聲明式UI，不再使用xml，而是使用kotlin進行UI布局。其實就跟我們之前提到的一點，用java代碼去構(gòu)建view一樣的效果。這樣就減少了xml解析的時間，提高了效率。

聲明式UI。指的是只需要把界面聲明出來，不需要手動更新。比如我們這里的Compose只需要寫一遍，后續(xù)的UI改變會隨著變量自動更新。而傳統(tǒng)的xml布局方式就無法做到這一點，屬于命令式UI，需要我們手動命令紙牌屋UI的修改。

官方也是宣稱有以下幾點優(yōu)勢：

更少更直觀的代碼，更強大的功能，能提高開發(fā)速度。

最后貼一段代碼，感受下Compose的寫法：

class MainActivity : AppCompatActivity() {
  override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    super.onCreate(savedInstanceState)
    setContent {
      Greeting("Android")
    }
  }
}
?
@Composable
fun Greeting(name: String) {
    Text (text = "Hello $name!")
}
  

復(fù)制

1.3 工具篇

1.3.1 Choreographer

Choreographer其實也是一個監(jiān)控應(yīng)用幀率的工具。它主要有以下特性：

• 能獲取整體的幀率。
• 能在線上使用。
• 獲取的幀率幾乎是實時的。

主要原理就是利用postFrameCallback計算兩次繪制的間隔時間，簡單貼下代碼：

private long mLastFrameTime;
Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {
    @Override
    public void doFrame(long frameTimeNanos) {
        if (mLastFrameTime == 0) {
            mLastFrameTime = frameTimeNanos;
        }
        float diff = (frameTimeNanos - mLastFrameTime) / 1000000.0f;//得到毫秒，正常是 16.66 ms
        if (diff > 500) {
            double fps = (((double) (mFrameCount * 1000L)) / diff);
            mFrameCount = 0;
            mLastFrameTime = 0;
            Log.d("doFrame", "doFrame: " + fps);
        } else {
            ++mFrameCount;
        }
        Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);
    }
});

想細細研究的可以看看這個庫（github.com/friendlyrob… ）

1.3.2 LayoutInspector/Android Device Monitor

LayoutInspector是AndroidStudio種的一個布局檢查器，可以通過Tools > Layout Inspector找到，他可以檢查應(yīng)用中的某個界面的視圖結(jié)構(gòu)，但是無法查看非調(diào)式狀態(tài)的應(yīng)用。

如果要看其他應(yīng)用的布局情況，可以使用Android Device Monitor，在Android Studio 3.1 以后，需要單獨從文件夾打開了：

android-sdk/tools/monitor

1.3.3 Systrace

Systrace是分析Android性能問題的神器，獲取Systrace文件的方式有兩種：

• 一是AndroidSDK/tools目錄下，通過monitor.bat用Android Device Monitor可視化工具得到。
• 二是通過python腳本獲取。

以上就是Android性能優(yōu)化系列篇UI優(yōu)化的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Android性能UI優(yōu)化的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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