Android性能优化之一 布局优化

本文为Android性能优化——布局优化，主要介绍使用抽象布局标签(include, viewstub, merge)、去除不必要的嵌套和View节点、减少不必要的infalte及其他Layout方面可调优点，顺带提及布局调优相关工具(hierarchy viewer和lint)。

一、布局复杂度的优化
关于布局的优化，主要分两个大方向

1. 实现相同界面效果并且层级结构相同时，选用何种Layout最好

在Android中单独的布局性能：
FrameLayout>LinearLayout>RelativeLayout
总结:
RelativeLayout会让子View调用2次onMeasure，LinearLayout 在有weight时，也会调用子View2次onMeasure;

RelativeLayout的子View如果高度和RelativeLayout不同，则会引发效率问题，当子View很复杂时，这个问题会更加严重。如果可以，尽量使用padding代替margin;

在不影响层级深度的情况下,使用LinearLayout和FrameLayout而不是RelativeLayout;

使用组合控件性能要好于两个独立控件，比如一个文本旁边有一个图片，这中情况最好要用DrawableLeft的这种属性设置图片;

1. 减少布局的层级结构

HierarchyViewer—可查看布局层次结构，View绘制时耗时。

无线UIViewer—强烈推荐App工具，可在手机端直接实现HierarchyViewer的功能，查看任意界面的UI布局。

总结：

一些复用性很高的布局文件，比如一个App的标题栏，建议使用布局重用include标签，方便引入和共同管理。

观察上图第三个层级和第四个层级，无论是Layout类型，还是所覆盖的坐标点，都是重合的，因为父FrameLayout作为一个Container，子FrameLayout作为一个子View的跟布局，这种情况，可使用merge标签进行布局层级的优化。

有些在特定情况下才会出现的界面，比如联网之后，或者未必百分之百出现的界面，可用ViewStub标签进行懒加载，性能明显要优于加载出这个界面然后gone掉。

(1) 标签
include标签常用于将布局中的公共部分提取出来供其他layout共用，以实现布局模块化，这在布局编写方便提供了大大的便利。
下面以在一个布局main.xml中用include引入另一个布局foot.xml为例。main.mxl代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" >
    <ListView
        android:id="@+id/simple_list_view"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:layout_marginBottom="@dimen/dp_80" />
    <include layout="@layout/foot.xml" />
</RelativeLayout>

其中include引入的foot.xml为公用的页面底部，代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" >
    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="@dimen/dp_40"
        android:layout_above="@+id/text"/>
    <TextView
        android:id="@+id/text"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="@dimen/dp_40"
        android:layout_alignParentBottom="true"
        android:text="@string/app_name" />
</RelativeLayout>

标签唯一需要的属性是layout属性，指定需要包含的布局文件。可以定义android:id和android:layout_*属性来覆盖被引入布局根节点的对应属性值。注意重新定义android:id后，子布局的顶结点i就变化了。
(2) 标签
viewstub标签同include标签一样可以用来引入一个外部布局，不同的是，viewstub引入的布局默认不会扩张，即既不会占用显示也不会占用位置，从而在解析layout时节省cpu和内存。
viewstub常用来引入那些默认不会显示，只在特殊情况下显示的布局，如进度布局、网络失败显示的刷新布局、信息出错出现的提示布局等。
下面以在一个布局main.xml中加入网络错误时的提示页面network_error.xml为例。main.mxl代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" >
    <ViewStub
        android:id="@+id/network_error_layout"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:layout="@layout/network_error" />
</RelativeLayout>

其中network_error.xml为只有在网络错误时才需要显示的布局，默认不会被解析，示例代码如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" >

    <Button
        android:id="@+id/network_setting"
        android:layout_width="@dimen/dp_160"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_centerHorizontal="true"
        android:text="@string/network_setting" />
    <Button
        android:id="@+id/network_refresh"
        android:layout_width="@dimen/dp_160"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_below="@+id/network_setting"
        android:layout_centerHorizontal="true"
        android:layout_marginTop="@dimen/dp_10"
        android:text="@string/network_refresh" />
</RelativeLayout>

在java中通过(ViewStub)findViewById(id)找到ViewStub，通过stub.inflate()展开ViewStub，然后得到子View，如下：

private View networkErrorView;

private void showNetError() {
    // not repeated infalte
    if (networkErrorView != null) {
        networkErrorView.setVisibility(View.VISIBLE);
        return;
    }

    ViewStub stub = (ViewStub)findViewById(R.id.network_error_layout);
    networkErrorView = stub.inflate();
    Button networkSetting = (Button)networkErrorView.findViewById(R.id.network_setting);
    Button refresh = (Button)findViewById(R.id.network_refresh);
}

private void showNormal() {
    if (networkErrorView != null) {
        networkErrorView.setVisibility(View.GONE);
    }
}

在上面showNetError()中展开了ViewStub，同时我们对networkErrorView进行了保存，这样下次不用继续inflate。这就是后面第三部分提到的减少不必要的infalte。
viewstub标签大部分属性同include标签类似。

上面展开ViewStub部分代码

Java
ViewStub stub = (ViewStub)findViewById(R.id.network_error_layout);
networkErrorView = stub.inflate();

也可以写成下面的形式

View viewStub = findViewById(R.id.network_error_layout);
viewStub.setVisibility(View.VISIBLE);   // ViewStub被展开后的布局所替换
networkErrorView =  findViewById(R.id.network_error_layout); // 获取展开后的布局

效果一致，只是不用显示的转换为ViewStub。通过viewstub的原理我们可以知道将一个view设置为GONE不会被解析，从而提高layout解析速度，而VISIBLE和INVISIBLE这两个可见性属性会被正常解析。

(3) 标签
在使用了include后可能导致布局嵌套过多，多余不必要的layout节点，从而导致解析变慢，不必要的节点和嵌套可通过hierarchy viewer(下面布局调优工具中有具体介绍)或设置->开发者选项->显示布局边界查看。

merge标签可用于两种典型情况：
a. 布局顶结点是FrameLayout且不需要设置background或padding等属性，可以用merge代替，因为Activity内容试图的parent view就是个FrameLayout，所以可以用merge消除只剩一个。
b. 某布局作为子布局被其他布局include时，使用merge当作该布局的顶节点，这样在被引入时顶结点会自动被忽略，而将其子节点全部合并到主布局中。
以(1) 标签的示例为例，用hierarchy viewer查看main.xml布局如下图：

android include
可以发现多了一层没必要的RelativeLayout，将foot.xml中RelativeLayout改为merge，如下：

Java

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<merge xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" >

    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="@dimen/dp_40"
        android:layout_above="@+id/text"/>

    <TextView
        android:id="@+id/text"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="@dimen/dp_40"
        android:layout_alignParentBottom="true"
        android:text="@string/app_name" />

</merge>

运行后再次用hierarchy viewer查看main.xml布局如下图：
android include2

这样就不会有多余的RelativeLayout节点了。

2、去除不必要的嵌套和View节点
(1) 首次不需要使用的节点设置为GONE或使用viewstub
(2) 使用RelativeLayout代替LinearLayout
大约在Android4.0之前，新建工程的默认main.xml中顶节点是LinearLayout，而在之后已经改为RelativeLayout，因为RelativeLayout性能更优，且可以简单实现LinearLayout嵌套才能实现的布局。
4.0及以上Android版本可通过设置->开发者选项->显示布局边界打开页面布局显示，看看是否有不必要的节点和嵌套。4.0以下版本可通过hierarchy viewer查看。

3、减少不必要的infalte
(1) 对于inflate的布局可以直接缓存，用全部变量代替局部变量，避免下次需再次inflate
如上面ViewStub示例中的
Java

if (networkErrorView != null) {
    networkErrorView.setVisibility(View.VISIBLE);
    return;
}

(2) ListView提供了item缓存，adapter getView的标准写法，如下：
Java

@Override
public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
    ViewHolder holder;
    if (convertView == null) {
        convertView = inflater.inflate(R.layout.list_item, null);
        holder = new ViewHolder();
        ……
        convertView.setTag(holder);
    } else {
        holder = (ViewHolder)convertView.getTag();
    }
}

/**
 * ViewHolder
 * 
 * @author trinea@trinea.cn 2013-08-01
 */
private static class ViewHolder {

    ImageView appIcon;
    TextView  appName;
    TextView  appInfo;
}

关于ListView缓存原理可见Android ListView缓存机制。

4、其他点
(1) 用SurfaceView或TextureView代替普通View
SurfaceView或TextureView可以通过将绘图操作移动到另一个单独线程上提高性能。
普通View的绘制过程都是在主线程(UI线程)中完成，如果某些绘图操作影响性能就不好优化了，这时我们可以考虑使用SurfaceView和TextureView，他们的绘图操作发生在UI线程之外的另一个线程上。
因为SurfaceView在常规视图系统之外，所以无法像常规试图一样移动、缩放或旋转一个SurfaceView。TextureView是Android4.0引入的，除了与SurfaceView一样在单独线程绘制外，还可以像常规视图一样被改变。

(2) 使用RenderJavascript
RenderScript是Adnroid3.0引进的用来在Android上写高性能代码的一种语言，语法给予C语言的C99标准，他的结构是独立的，所以不需要为不同的CPU或者GPU定制代码代码。

(3) 使用OpenGL绘图
Android支持使用OpenGL API的高性能绘图，这是Android可用的最高级的绘图机制，在游戏类对性能要求较高的应用中得到广泛使用。
Android 4.3最大的改变，就是支持OpenGL ES 3.0。相比2.0，3.0有更多的缓冲区对象、增加了新的着色语言、增加多纹理支持等等，将为Android游戏带来更出色的视觉体验。

(4) 尽量为所有分辨率创建资源
减少不必要的硬件缩放，这会降低UI的绘制速度，可借助Android asset studio

5、布局调优工具
(1) hierarchy viewer
hierarchy viewer可以方便的查看Activity的布局，各个View的属性、measure、layout、draw的时间，如果耗时较多会用红色标记，否则显示绿色。
hierarchy viewer.bat位于/tools/目录下。使用可见：Using Hierarchy Viewer , 示例图如下：

android hierarechy viewer

(2) layoutopt
layoutopt是一个可以提供layout及其层级优化提示的命令行，在sdk16以后已经被lint取代，在Windows->Show View->Other->Android->Lint Warnings查看lint优化提示，lint具体介绍可见Improving Your Code with lint。