Android應(yīng)用開發(fā)中View繪制的一些優(yōu)化點(diǎn)解析
一個通常的錯誤觀念就是使用基本的布局結(jié)構(gòu)(例如:LinearLayout、FrameLayout等)能夠在大多數(shù)情況下
產(chǎn)生高效率 的布局。 顯然,你的應(yīng)用程序里添加的每一個控件和每一個布局都需要初始化、布局(layout)、
繪制 (drawing)。舉例來說:嵌入一個LinearLayout會產(chǎn)生一個太深的布局層次。更嚴(yán)重的是,嵌入幾個使
用 layout_weight屬性的LinearLayout 將會導(dǎo)致大量的開銷,因?yàn)槊總€子視圖都需要被測量兩次。這是反復(fù)解析
布局文件時重要的一點(diǎn),例如在ListView或者GridView中使用時。
觀察你的布局
Android SDK 工具箱包括一個稱作“ Hierarchy Viewer”的工具,它允許你去在你的應(yīng)用程序運(yùn)行時分析
布局。通過使用這個工具,能幫助你發(fā)現(xiàn)你的布局效率上的瓶頸問題。
“ Hierarchy Viewer”工具允許你在已連接的設(shè)備或模擬器中選擇正在運(yùn)行的進(jìn)程,然后呈現(xiàn)出布局層次樹
(layout tree)。每個正方塊下的交通燈(見下圖) --- 紅綠藍(lán)表現(xiàn)出了在測量(measure)、布局(layout)、以及繪制
(draw)過程中的效率值,這能幫助你定位潛在的問題。
假設(shè)ListView 中的一項(xiàng)Item 存在如下(見圖 1)布局 :

“Hierarchy Viewer”工具可以在 <sdk>/tools路徑下找到。當(dāng)打開它時,“ Hierarchy Viewer”工具顯示了
所有可用的設(shè)備以及運(yùn)行在這些設(shè)備上的進(jìn)程。點(diǎn)擊”Load View Hierarchy”來顯示某個你選擇的組件的UI布局
層次。舉例來說,圖2展現(xiàn)了圖1的布局層次樹。

在圖2中,你可以直觀看到這個三層的布局結(jié)構(gòu)是存在一些問題的。點(diǎn)擊項(xiàng)體現(xiàn)出了在每個測量(measure)、
布局(layout)、以及繪制(draw)過程中的時間消耗(見圖3)。很明顯,該項(xiàng)(LinearLayout)花費(fèi)了最長的時間去
測量、布局、繪制,你應(yīng)該花點(diǎn)精力去優(yōu)化它們。

完成該布局文件渲染的時間分別為:
測量過程:0.977ms
布局過程: 0.167ms
繪制過程:2.717ms
修改布局文件
由于上圖中布局效率的低下是因?yàn)橐粋€內(nèi)嵌的 LinearLayout控件,通過扁平化布局文件----讓布局變得
更淺更寬,而不是變得更窄更深層次 ,這樣就能提升效率了。 一個RelativeLayout 作為根節(jié)點(diǎn)也能提供如上
的布局效果(即圖1)。 因此, 使用RelativeLayout 改變布局的設(shè)計(jì),你可以看到現(xiàn)在我們的布局層次只有2層了。
新的布局層次樹如下:

現(xiàn)在,完成該布局文件渲染的時間分別為:
測量過程:0.977ms
布局過程:0.167ms
繪制過程:2.717ms
也許它只是一點(diǎn)點(diǎn)微小的改進(jìn),但這次它會被多次調(diào)用,因?yàn)槭荓istView會布局所有的Item,累積起來,
改進(jìn)后效果還是非??捎^地。
大部分的時間差異是由于使用了帶有l(wèi)ayout_weight 屬性的LinearLayout ,它能減緩測量過程的速度。這僅僅
是一個例子,即每個布局都應(yīng)該合適地被使用以及你應(yīng)該認(rèn)真考慮是否有必要采用“l(fā)ayout_weight" 屬性。
使用Lint工具
一個好的實(shí)踐就是在你的布局文件中使用Lint工具去尋求可能優(yōu)化布局層次的方法。Lint已經(jīng)取代了Layoutopt
工具并且它提供了更強(qiáng)大的功能。一些Lint規(guī)則如下:
1、使用組合控件 --- 包含了一個 ImageView 以及一個 TextView 控件的 LinearLayout 如果能夠作為一個
組合控件將會被更有效的處理。
2、合并作為根節(jié)點(diǎn)的幀布局(Framelayout) ----如果一個幀布局時布局文件中的根節(jié)點(diǎn),而且它沒有背景圖片
或者padding等,更有效的方式是使用<merge />標(biāo)簽替換該< Framelayout />標(biāo)簽 。
3、無用的葉子節(jié)點(diǎn)----- 通常來說如果一個布局控件沒有子視圖或者背景圖片,那么該布局控件時可以被移除
(由于它處于 invisible狀態(tài))。
4、無用的父節(jié)點(diǎn) ----- 如果一個父視圖即有子視圖,但沒有兄弟視圖節(jié)點(diǎn),該視圖不是ScrollView控件或者
根節(jié)點(diǎn),并且它沒有背景圖片,也是可以被移除的,移除之后,該父視圖的所有子視圖都直接遷移至之前父視圖
的布局層次。同樣能夠使解析布局以及布局層次更有效。
5、過深的布局層次 ----內(nèi)嵌過多的布局總是低效率地??紤]使用一些扁平的布局控件,例如 RelativeLayout、
GridLayout ,來改善布局過程。默認(rèn)最大的布局深度為10 。
當(dāng)使用Eclipse環(huán)境開發(fā)時,Lint能夠自動解決一些問題,提供一些建議以及直接跳轉(zhuǎn)到出錯的代碼中去核查。
如果你沒有使用Eclipse,Lint也可以通過命令行的方式運(yùn)行。
使用<include />標(biāo)簽復(fù)用布局文件
盡管Android通過內(nèi)置了各種各樣的控件提供了微小、可復(fù)用的交互性元素,也許你需要復(fù)用較大的
組件 ---- 某些特定布局文件 。為了更有效率復(fù)用的布局文件,你可以使用<include />以及<merge />
標(biāo)簽將其他的布局文件加入到當(dāng)前的布局文件中。
復(fù)用布局文件是一種特別強(qiáng)大的方法,它允許你創(chuàng)建可復(fù)用性的布局文件。例如,一個包含“Yse”or“No”的
Button面版,或者是帶有文字說明的 Progressbar。復(fù)用布局文件同樣意味著你應(yīng)用程序里的任何元素都能從
繁雜的布局文件提取出來進(jìn)行單獨(dú)管理,接著你需要做的只是加入這些獨(dú)立的布局文件(因?yàn)樗麄兌际强蓮?fù)用地)。
因此,當(dāng)你通過自定義View創(chuàng)建獨(dú)立的UI組件時,你可以復(fù)用布局文件讓事情變得更簡單。
1、創(chuàng)建一個可復(fù)用性的布局文件
如果你已經(jīng)知道復(fù)用布局的”面貌”,那么創(chuàng)建、定義布局文件( 命名以”.xml”為后綴)。例如,這里是一個來自
G- Kenya codelab 的布局文件,定義了在每個Activity中都要使用的一個自定義標(biāo)題 (titlebar.xml):由于這些
可復(fù)用性布局被添加至其他布局文件中,因此,它的每個根視圖(root View)最好是精確(exactly)的。
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width=”match_parent”
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@color/titlebar_bg">
<ImageView android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:src="@drawable/gafricalogo" />
</FrameLayout>
2、使用<include />標(biāo)簽
在需要添加這些布局的地方,使用<include />標(biāo)簽 。 例如,下面是一個來自G-Kenya codelab的布局文件,
它復(fù)用了上面列出的“title bar”文件, 該布局文件如下:
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:orientation="vertical"
android:layout_width=”match_parent”
android:layout_height=”match_parent”
android:background="@color/app_bg"
android:gravity="center_horizontal">
<include layout="@layout/titlebar"/>
<TextView android:layout_width=”match_parent”
android:layout_height="wrap_content"
android:text="@string/hello"
android:padding="10dp" />
...
</LinearLayout>
你也可以在<include />節(jié)點(diǎn)中為被添加的布局文件的root View定義特別標(biāo)識,重寫所有l(wèi)ayout參數(shù)即可(任何
以“android:layout_”為前綴的屬性)。例如:
<include android:id=”@+id/news_title” android:layout_width=”match_parent” android:layout_height=”match_parent” layout=”@layout/title”/>
3、使用<merge />標(biāo)簽
當(dāng)在布局文件中復(fù)用另外的布局時, <merge />標(biāo)簽?zāi)軌蛟诓季謱哟蜗嘤嗟囊晥D元素。例如,如果你的
主布局文件是一個垂直地包含兩個View的LinearLayout,該布局能夠復(fù)用在其他布局中,而對任意包含兩個View的
布局文件都需要一個root View(否則, 編譯器會提示錯誤)。然而,在該可復(fù)用性布局中添加一個LinearLayout
作為root View,將會導(dǎo)致一個垂直的LinearLayout包含另外的垂直LinearLayout。內(nèi)嵌地LinearLayout只能減緩
UI效率,其他毫無用處可言。
該復(fù)用性布局利用.xml呈現(xiàn)如下:
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:orientation="vertical" android:layout_width=”match_parent” android:layout_height=”match_parent” android:background="@color/app_bg" android:gravity="horizontal"> <Button android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/add"/> <Button android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/delete"/> </LinearLayout>
為了避免冗余的布局元素,你可以使用<merge />作為復(fù)用性布局文件地root View 。例如:
使用<merge />標(biāo)簽的布局文件:
<merge xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"> <Button android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/add"/> <Button android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/delete"/> </merge>
現(xiàn)在,當(dāng)你添加該布局文件時(使用<include />標(biāo)簽),系統(tǒng)忽略< merge />節(jié)點(diǎn)并且直接添加兩個Button去
取代<include />節(jié)點(diǎn)。
越少越好
為了加速視圖,從那些調(diào)用頻繁的活動中減少不必要的代碼。在OnDraw()方法中開始繪制,它會給你最大的
效益。特別低,你也應(yīng)該減少在onDraw()方法中的內(nèi)存分配,因?yàn)槿魏蝺?nèi)存分配都可能導(dǎo)致內(nèi)存回收,這將會
引起不連貫。 在初始化或者動畫之間分配對象。絕不要在動畫運(yùn)行時分配內(nèi)存。
另一方面需要減少onDraw()方法中的開銷,只在需要時才調(diào)用onDraw()方法。通常invalidate()方法會調(diào)用
onDraw()方法,因此減少對invalidate()的不必要調(diào)用。如果可能,調(diào)用它的重載版本即帶有參數(shù)的invalidate()
方法而不是無參的invalidate()方法。該帶參數(shù)的方法invalidate()能使draw過程更有效,以及減少對落在該矩形
區(qū)域(參數(shù)指定的區(qū)域)外視圖的不必要重繪 。
注,invalidate()的三個重載版本為:
1 、public void invalidate (Rect dirty)
2、public void invalidate (int l, int t, int r, int b)
3、public void invalidate ()
另外的一個高代價的操作是布局過程(layout)。 任何時刻對View調(diào)用requestLayout()方法,Android UI 框架
都需要遍歷整個View樹,確定每個視圖它們所占用的大小。如果在measure過程中有任何沖突,可能會多次遍歷
View樹。UI設(shè)計(jì)人員有時為了實(shí)現(xiàn)某些效果,創(chuàng)建了較深層次的ViewGroup。但這些深層次View樹會引發(fā)效率
問題。確保你的View樹層次盡可能淺。
如果你有的UI設(shè)計(jì)是復(fù)雜地,你應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)一個自定義ViewGroup來實(shí)現(xiàn)layout過程。不同于內(nèi)置View控件,
自定義View能夠假定它的每個子View的大小以及形狀,同時能夠避免為每個子View進(jìn)行measure過程。 PieChart
展示了如何繼承ViewGroup類。 PieChart帶有子View,但它從來沒有measure它們。相反,它根據(jù)自己的布局算法
去直接設(shè)置每個子View的大小。
如下代碼所示:
/**
* Custom view that shows a pie chart and, optionally, a label.
*/
public class PieChart extends ViewGroup {
...
//
// Measurement functions. This example uses a simple heuristic: it assumes that
// the pie chart should be at least as wide as its label.
//
@Override
protected int getSuggestedMinimumWidth() {
return (int) mTextWidth * 2;
}
@Override
protected int getSuggestedMinimumHeight() {
return (int) mTextWidth;
}
@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
// Try for a width based on our minimum
int minw = getPaddingLeft() + getPaddingRight() + getSuggestedMinimumWidth();
int w = Math.max(minw, MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec));
// Whatever the width ends up being, ask for a height that would let the pie
// get as big as it can
int minh = (w - (int) mTextWidth) + getPaddingBottom() + getPaddingTop();
int h = Math.min(MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec), minh);
setMeasuredDimension(w, h);
}
@Override
protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {
// Do nothing. Do not call the superclass method--that would start a layout pass
// on this view's children. PieChart lays out its children in onSizeChanged().
}
@Override
protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
//
// Set dimensions for text, pie chart, etc
//
// Account for padding
...
// Lay out the child view that actually draws the pie.
mPieView.layout((int) mPieBounds.left,
(int) mPieBounds.top,
(int) mPieBounds.right,
(int) mPieBounds.bottom);
mPieView.setPivot(mPieBounds.width() / 2, mPieBounds.height() / 2);
mPointerView.layout(0, 0, w, h);
onDataChanged();
}
}
使用硬件加速
Android 3.0版本后,Android 2D圖形庫能在大多數(shù)Android設(shè)備上使用GPU(圖形處理單元)加速。GPU硬件
加速可以極大的優(yōu)化多數(shù)應(yīng)用程序,但它并不是每個應(yīng)用程序的最優(yōu)選擇。Android框架給予你是否在應(yīng)用程序中
使用硬件加速的控制力。
值得注意的是,我們必須手動在配置文件中設(shè)置應(yīng)用程序API級別為11或者更高級別,即在 AndroidManifest.xml進(jìn)行如下配置:
<uses-sdk android:targetSdkVersion="11"/>
一旦你開啟了硬件加速,你可能看不到效率的提升。Mobile GPUs 善于處理特定的任務(wù),例如:伸縮、旋轉(zhuǎn)、
平移圖片。它也有一些不擅長處理的任務(wù),例如:繪制直線或曲線。常言道物盡其用,揚(yáng)長避短,盡可能讓GPU
處理它擅長的任務(wù),減少讓其處理弱勢任務(wù)的。
在PieChart 示例中,例如,相對來說繪制一個圓形是比較耗費(fèi)資源的。每次旋轉(zhuǎn)引起的重繪導(dǎo)致UI的遲緩。
解決辦法就是讓View來呈現(xiàn)該圓形,并且設(shè)置該View的layer type屬性為 LAYER_TYPE_HARDWARE,因此GPU
能夠緩存靜態(tài)圖片。示例中該View作為 PieChart類的內(nèi)部類存在,減少了為了實(shí)現(xiàn)這個方法的代碼開銷。
private class PieView extends View {
public PieView(Context context) {
super(context);
if (!isInEditMode()) {
setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);
}
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
for (Item it : mData) {
mPiePaint.setShader(it.mShader);
canvas.drawArc(mBounds,
360 - it.mEndAngle,
it.mEndAngle - it.mStartAngle,
true, mPiePaint);
}
}
@Override
protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
mBounds = new RectF(0, 0, w, h);
}
RectF mBounds;
}
改變之后,只有View第一次顯示的時候才會調(diào)用PieChart.PieView.onDraw()方法。在應(yīng)用程序的其他
時間,繪制的圖像將會作為圖片緩存,重繪時GPU將任意旋轉(zhuǎn)圖像。
然而這只是一個折中手段。緩存圖片作為硬件層導(dǎo)致 video memory開銷,video memory卻是一種受限制的
資源。 出于這個原因,在PieChart.PieView的最終版本上,只有在用戶滑動時才設(shè)置它的layer type屬性為
LAYER_TYPE_HARDWARE。在其他時間,僅僅設(shè)置它的layer type屬性為 LAYER_TYPE_HARDWARE,這
允許GPU停止緩存圖片。
最后,不要忘記分析你的代碼。在一個View上做的優(yōu)化技術(shù)可能會在其他View上產(chǎn)生不好的影響。
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