「性能优化1.0」启动分类及启动时间的测量
「性能优化1.1」计算方法的执行时间
「性能优化1.2」异步优化
「性能优化1.3」延迟加载方案
「性能优化2.0」布局加载原理
「性能优化2.1」LayoutInflater Hook控件加载耗时
一、绘制原理
CPU 负责计算需要展示的数据，而 GPU 负责将数据绘制到屏幕上。
屏幕绘制过程中涉及到两个基本概念：
- 屏幕刷新率：
屏幕刷新率代表屏幕在一秒内刷新屏幕的次数，这个值用赫兹来表示，取决于硬件的固定参数。这个值一般是60Hz,即每16.66ms系统发出一个 VSYNC 信号来通知刷新一次屏幕。
- 帧速率：
帧速率代表了GPU在一秒内绘制操作的帧数，比如30fps/60fps。
如果 GPU 无法在 16.6ms 完成一帧数据的绘制，对应的就是屏幕刷新率比帧速率快，屏幕会在两帧中显示同一个画面，这样给用户的直接感受就是卡顿，因为绘制速率跟不上屏幕的刷新速率。
二、布局加载原理
我在上一篇博客中描述了布局的加载流程「性能优化4」布局加载原理。在布局的加载中主要是分为两个过程，第一通过 IO 从磁盘中加载资源文件并封装为 XmlPullParser 对象，第二通过 XML 解析器解析 XML 并通过反射创建 View 对象。
如果 View 层级嵌套过深会导致：
- 加长 IO 读取时间。
- 加长反射时间。
- 导致 GPU 绘制不能及时完成，出现卡顿现象。
三、LayoutInflater
3.1、LayoutInflater 大致介绍
这里拷贝了源码的注释，从注释来看，它负责将 xml 的布局文件加载为一个 View 这样的一个功能。
这个过程会涉及两个步骤：
- 通过 IO 读取 xml 文件。
- 通过反射来创建对应的 View。
/**
* Instantiates a layout XML file into its corresponding {@link android.view.View}
*/
@SystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE)
public abstract class LayoutInflater {...}
3.2、LayoutInflater.Factory
这个接口是干嘛用的呢？我们在上一节「性能优化4」布局加载原理分析提到，在创建 View 对象时，LayoutInflater#createViewFromTag中首先回去判断是否设置了 ①Factory2 或者 ②Factory，它会将 View 的创建工作交给这两个工厂类的其中一个去实现。
//LayoutInflater.java
View createViewFromTag(View parent, String name, Context context, AttributeSet attrs,
boolean ignoreThemeAttr) {
...
try {
View view;
if (mFactory2 != null) {
//①
view = mFactory2.onCreateView(parent, name, context, attrs);
} else if (mFactory != null) {
//②
view = mFactory.onCreateView(name, context, attrs);
} else {
view = null;
}
if (view == null) {
final Object lastContext = mConstructorArgs[0];
mConstructorArgs[0] = context;
try {
//③
if (-1 == name.indexOf('.')) {
view = onCreateView(parent, name, attrs);
} else {
view = createView(name, null, attrs);
}
} finally {
mConstructorArgs[0] = lastContext;
}
}
return view;
} catch (InflateException e) {
...
}
}
看完上面的源码再来看看这个简易的操作图解：
下面我贴出来 Factory 的源码，我们从这个接口的注释也可以了解到它大致的作用，这是一个 Hook 操作，因此我们可以在这里做我们想做的事。
public interface Factory {
/**
* Hook you can supply that is called when inflating from a LayoutInflater.
* You can use this to customize the tag names available in your XML
* layout files.
*
* <p>
* Note that it is good practice to prefix these custom names with your
* package (i.e., com.coolcompany.apps) to avoid conflicts with system
* names.
*
* @param name Tag name to be inflated.
* @param context The context the view is being created in.
* @param attrs Inflation attributes as specified in XML file.
*
* @return View Newly created view. Return null for the default
* behavior.
*/
public View onCreateView(String name, Context context, AttributeSet attrs);
}
那么们可以通过 Factory 可以做啥事呢？
例如：可以全局修改 TextView 的颜色，字体等，这里推荐一篇张鸿洋的博文Android 探究 LayoutInflater setFactory里面介绍了 Factory 的一些使用方式。
3.3、Hook控件的加载耗时
LayoutInflaterCompat 是 support-v4 兼容包下的一个类，通过 setFactoty2 方法给对应的 getLayoutInflater() 设置一个 Factory工厂，其内部就是给 LayoutInflater 的 mFactory2 赋值。我们知道布局的加载是通过 LayoutInflater 布局加载器去加载的，因此这里设置的 Factory2 可以在 LayoutInflater 加载每一个控件时进行hook操作，具体的实现如下：
//MainActivity extends AppCompatActivity
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
//Hook 每一个控件加载耗时
LayoutInflaterCompat.setFactory2(getLayoutInflater(), new LayoutInflater.Factory2() {
@Override
public View onCreateView(View parent, String name, Context context, AttributeSet attrs) {
//①
long startTime = System.currentTimeMillis();
//②
View view = getDelegate().createView(parent, name, context, attrs);
//③
long cost = System.currentTimeMillis() - startTime;
Log.d(TAG, "加载控件：" + name + "耗时：" + cost);
return view;
}
@Override
public View onCreateView(String name, Context context, AttributeSet attrs) {
return null;
}
});
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
}
- 在①处打点开始时间
- ②处执行加载布局的工作，
- ③位置结束点，输出对应的时间差即是该控件的加载时间。
关于②处使用了 getDalegate().createView(…) 这个方法是在
support-v7兼容包下的AppCompatActivity中定义的。而如果项目中 BaseActivity 没有继承至AppCompatActivity那么②处就不能getDalegate().createView(…)这样写了。
有些项目的 BaseActivity 是直接继承至 FragmentActivity ，那么这时我们该怎么去操作呢？
我们再次回到 LayoutInflater#createViewFromTag源码：
//LayoutInflater.java
if (view == null) {
final Object lastContext = mConstructorArgs[0];
mConstructorArgs[0] = context;
try {
//①
if (-1 == name.indexOf('.')) {
view = onCreateView(parent, name, attrs);
} else {
view = createView(name, null, attrs);
}
} finally {
mConstructorArgs[0] = lastContext;
}
}
当没有设置 Factory2 ，Factory 或者 Factory#onCreateView，Factory2#onCreateView 返回 null 的情况，那么创建 View 的工作就交给 ①onCreateView方法。也就是说如果我们的 Activity 不是直接继承至 AppCompatActivity的话，那么就可以使用 LayoutInflater#createView(name, null, attrs)加载指定的控件。
//MainActivity extends FragmentActivity
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
LayoutInflaterCompat.setFactory(getLayoutInflater(), new LayoutInflaterFactory() {
@Override
public View onCreateView(View parent, String name, Context context, AttributeSet attrs) {
long startTime = System.currentTimeMillis();
View view = null;
try {
view = getLayoutInflater().createView(name, null, attrs);
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
long cost = System.currentTimeMillis() - startTime;
map.put(parent,new Hodler(parent,view,name,cost));
Log.d("=========", "加载布局：" + name + "耗时：" + cost);
return view;
}
});
super.onCreate(savedInstanceState);
}
总结：对于 LayoutInflater.Factory 的 hook 机制，我们以
低侵入式的方式获取到每一个控件的加载耗时。
四、总结
好了，本小节主要简单地介绍了Android绘制原理，了解 GPU 绘制频率和屏幕刷新频率之间的关系。紧接着分享了布局加载加载原理，并且通过分析布局的加载过程我们知道可以通过 LayoutInflater.Factory 来 hook 控件的创建过程。并且最后通过LayoutInflater.Factory 实战来获取每一个控件的加载时间。通过分析这个时间，我们就可以初步判断哪些控件是比较耗时的，然后再做进一步的优化。
记录于 2019年3月20日