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Android性能優化-ListView自适應性能問題

作者:京東雲開發者

ListView是Android中最常用的視圖之一,使用的頻率僅僅次于幾大基礎布局,雖然由于使用性和擴充性等原因備受争議,且盡管後來出現了RecyclerView的替代方案,但是ListView仍然廣泛地使用在我們的項目中。

自從ListView出道至今,已經不知道衍生出了多少問題,然而很多人隻關心功能功能的實作,卻極少關注ListView過度調用導緻的性能問題。在實際項目中,即使你正确使用了ViewHolder機制來優化ListView性能,但是在某些場景下依然會感覺卡頓嚴重,到底是什麼原因導緻的呢,我們來分析下

1 問題示範

很多時候,我們在使用ListView的時候,都是随手寫上一個layout_height=”wrap_content”或者layout_height=”match_parent”,非常正常的寫法,乍一看,并沒有什麼問題,尤其是功能實作上也是無可挑剔。

然而,就是layout_height=”wrap_content”這個屬性是導緻嚴重的性能問題的根源,下面以一個簡單的例子說明一下:

Android性能優化-ListView自适應性能問題

布局如上,接下來,假設ListView一共有5項,那麼顯示邏輯代碼如下:

Android性能優化-ListView自适應性能問題

下面,我們來看看log列印的情況:

Android性能優化-ListView自适應性能問題

數一數,一共是15次getView調用,其中6次convertView為null,剩餘9次convertView為複用,而ListView的資料源真正隻有5項!

當然,為了場景的簡單化,我們先不考慮ListView内容超過一螢幕的情況(也就是不考慮其複用機制),是以我們期待的情況應該是getView調用5次且convertView全部為null,而事實上getView多調用了10次且有一次convertView為null。

同樣的,我們測試一下當layout_height=”match_parent”的情況:

Android性能優化-ListView自适應性能問題

另外,ListView内容超過一螢幕的情況下(考慮複用機制),測試結果一樣,這裡就不再示範了。

在實際項目中,Adapter的getView方法承載着大量的業務邏輯,在性能方面,除去建立視圖的損耗,不正确的ListView使用方式導緻的性能損耗大約是正常的3倍左右!那麼到底是什麼原因導緻的呢?我們下面來簡單分析下ListView源碼。

2 ListView代碼分析

在示範了layout_height=”wrap_content”導緻性能問題的現象之後,我們來從源碼的角度分析下,出現這種過度調用問題的根本原因。(源碼以API 29為例)

2.1 onMeasure

首先,layout_height=”wrap_content”屬性意味着ListView的高度需要由子View決定,即在onMeasure的時候,需要一一測量子View的高度,是以我們先從其onMeasure方法入手。

Android性能優化-ListView自适應性能問題

wrap_content對應的mode為MeasureSpec.AT_MOST,是以很容易就能找測量子視圖高度的代碼measureHeightOfChildren,當然方法名也展現出來了,是以具體來看這個方法

Android性能優化-ListView自适應性能問題

核心代碼如上,很明顯,所有的子View執行個體都是由obtainView方法傳回的,然後再調用具體measureScrapChild來具體測量子View的高度,正常情況下這裡for循環的次數就等于所有子項的個數,不過特殊的是已測量的子View高度之和大于maxHeight就直接return出循環了。這種做法其實很好了解,ListView能顯示的最大高度就是螢幕的高度,如果有1000個子項,前面10項已經占滿了一螢幕了,那後面的990項就沒必要繼續測量高度了,這樣可以大大提高性能。

另外,當一個子View測量完了之後,會通過recycleBin加到複用緩存之中,畢竟這個View隻是測量了,還沒有加到視圖樹之中,完全是可以繼續複用的。

繼續來看obtainView方法的實作,源碼在AbsListView中。

Android性能優化-ListView自适應性能問題

obtainView方法裡面核心的代碼其實就兩行,首先從複用緩存中取出一個可以複用的View,然後作為參傳入getView中,也就是convertView。

這時我們梳理一下measure過程中調用getView的全過程:

A、測量第0項的時候,convertView肯定是null的,通常需要我們Inflate一個View傳回;

B、第0項測量結束,這個第0項的View就被加入到複用緩存當中了;

C、開始測量第1項,這時因為是有第0項的View緩存的,是以getView的參數convertView就是這個第0項的View緩存,然後重複B步驟添加到緩存,隻不過這個View緩存還是第0項的View;

D、繼續測量3、4、5…項,重複C。

Android性能優化-ListView自适應性能問題

是以,我們log中的情況是position=0,convertView=null,而position 1,2 … convertView都是同一個對象執行個體,即被複用第0項。

2.2 Layout

當Measure過程結束了,下面就要開始Layout過程了,由于onLayout方法代碼較多,我們直接pass,來看makeAndAddView方法,也就是真真建立View的代碼。

Android性能優化-ListView自适應性能問題

同樣的,子View執行個體都是由obtainView方法傳回的。這時候就有個小細節了,由于前面Measure的時候,第0項的View已經建立了并且加入到了複用緩存當中,這一次就可以直接拿出來繼續用了。接着建立第1,2 … 後面項的時候就沒複用緩存了,隻能一次次地Inflate。

是以,我們log中的情況是position=0,convertView複用第0項,而position 1,2 … convertView=null。

按理說,Layout之後,應該就不會在調用getView方法了,但是我們明顯能看到log仍然多了5次調用,那麼這又是怎麼回事呢?

前面說到onMeasure方法會導緻getView調用,而一個View的onMeasure方法調用時機并不是由自身決定,而是由其父視圖來決定。

ListView放在FrameLayout和RelativeLayout中其onMeasure方法的調用次數是完全不同的。

2.3 小結

由于onMeasure方法會多次被調用,例子中是兩次,其實完整的調用順序是onMeasure - onLayout - onMeasure - onLayout - onDraw。是以我們又會看到5次調用,和最前面5次是一模一樣的。

那麼,肯定有童鞋又要問,既然onLayout也被執行兩次,那為何不是調用5x2+5x2=20次呢?

在第2次onLayout的時候,由于資料并沒有變化,即mDataChanged=false,這時候可以直接用目前項已經存在的View了,不要再通過getView方法重新綁定資料,是以getView是不需要被調用的。

從上面的分析中,我們可以得到wrap_content情況下getView被調用的時機和次數,假設onMeasure(heightMeasureSpec為AT_MOST)次數為n,onLayout次數為m,ListView控件内同時顯示的子項數為i,那麼getView次數=(n + 1) i,正常情況match_parent時,getView次數= i,多餘的getView調用次數應該是 (n + 1) i - i = n * i;

由公式可以看出getView多餘調用次數與onMeasure次數n以及顯示子項數i成正比關系。

3 三大基礎布局性能比較

1層嵌套:

A = FrameLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = LinearLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = RelativeLayout

View onMeasure 4次 onLayout 2次 onDraw 1次

2層嵌套:

A = FrameLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = LinearLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = RelativeLayout

View onMeasure 8次 onLayout 2次 onDraw 1次

3層嵌套:

A = FrameLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = LinearLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = RelativeLayout

View onMeasure 16次 onLayout 2次 onDraw 1次

4層嵌套:

A = FrameLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = LinearLayout

View onMeasure 2次 onLayout 2次 onDraw 1次

A = RelativeLayout

View onMeasure 32次 onLayout 2次 onDraw 1次

從上面邏輯可以看出,RelativeLayout會導緻子View的onMeasure重複調用,假設嵌套層數為n,子View的onMeasure次數為2^(n+1),如果onMeasure中做了複雜邏輯,将會容易導緻卡頓。

另外,如果上面的子View是ListView,且如果高度設定為wrap_content,恰好一螢幕的item個數是m,那麼其adapter的getView方法調用次數=(2^n+1)* m。假設n=4,m=10,getView=170次!170次!170次!(為何會這樣,下回合分解,有時間的可以先去玩下,^-^)

是以,三大布局對子View的影響排名應該是:

LinearLayout = FrameLayout >> RelativeLayout

4 常見錯誤

4.1 常見錯誤1

比如4層嵌套的RelativeLayout會使得子View的onMeasure次數達到32,其中heightMeasureSpec為AT_MOST的次數為16,是以如果ListView同時顯示的項數為10,那麼getView的次數達到(16+1) 10=170次,雖然隻有10項,但是卻相當于一次性加載了170項,性能損耗之大可想而知。

可以總結出一個公式:如果RelativeLayout嵌套層數為n,ListView顯示項數為m,getView調用次數為(2^n+1) m

4.2 常見錯誤2

從官方的設計來看,ListView其實是禁止防止在ScrollView等垂直滾動視圖中的,但無奈各種各樣的業務和設計導緻我們不得不這麼做,然後就衍生出了可謂ListView曆史上最大的坑:NoScrollListView。

Android性能優化-ListView自适應性能問題

NoScrollListview 出現的主要目的是為了支援ListView放在ScrollView等垂直滾動視圖中,原理很簡單,利用前面ListView測量原理分析到的機制,強行設定AT_MOST來測量子View高度,也就是強制ListView自适應,即使你在xml中正确地使用layout_height=”match_parent”,在Java代碼裡面也會強行設定成wrap_content,導緻的結果就是每一次onMeasure都會不停調用getView。

如果,結合上前面說的RelativeLayout嵌套,ListView的性能損耗還要再翻倍!

假設ScrollView中存在RelativeLayout裡面嵌套NoScrollListview,RelativeLayout嵌套層數為n,那麼onMeasure的次數為2^n+2^(n+1)次,ListView顯示項數為m,getView調用次數為(2^n + 2^(n+1) +1)* m次。如果n=4,m=10,getView次數為490次

Android性能優化-ListView自适應性能問題

相信看到這裡,終于知道為什麼ScrollView中嵌有清單的頁面會卡出翔了吧!

當然,事情還遠遠不止這麼簡單,尤其在某些特殊的場景下,容易導緻onMeasure頻繁調用,以實際項目中遇到的問題場景舉兩個例子。

  1. 有些ScrollView具有下拉彈性功能,當手指下拉時會導緻子View不停onMeasure,如果子View包含NoScrollListview,頁面肯定一頓一頓的。
  2. 如果你在getView中的某些不恰當的操作導緻ListView重新onMeasure,比如setVisibility為Gone等,就會造成onMeasure和getView的互相循環調用,這時候性能消耗非常嚴重(一般不會ANR)。
  3. 同樣的,某些時候我們需要監聽ListView的滾動狀态,會使用setOnScrollListener,由于在onMeasure的時候會觸發OnScrollListener的回調,如果回調裡面某些不恰當的操作導緻ListView再次觸發onMeasure就會導緻OnScrollChangeListener和onMeasure兩者的死循環。

5 心得建議

對于以上幾點問題,有如下一些建議:

  1. 使用ListView的時候注意盡量使用layout_height=”match_parent”。
  2. 如果第1點無法避免,需要注意ListView的父布局,父布局以上絕對不要使用RelativeLayout,即使使用FrameLayout或LinearLayout會增加布局層級。
  3. 如果第1點無法避免,需要注意不要在getView中使用setVisibility這種會觸發ListView重新onMeasure的操作。
  4. 如果ListView存在位移,比如下來重新整理等,絕對要遵循第1點來設定layout_height=”match_parent”,不然頻繁觸發onMeasure會導緻互動卡頓。
  5. 關于NoScrollListView,這種布局是嚴禁使用的,無論是哪種場景,如果ScrollView中必須要使用ListView,可以使用SimulateListView控件代替ListView

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