Android 启动优化（六）- 深入理解布局优化
作者：互联网
前言
说到 Android 启动优化，你一般会想到什么呢？
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Android 多线程异步加载
-
Android 首页懒加载
对，这是两种很常见的优化手段，但是如果让你主导这件事情，你会如何开始呢？
-
梳理现有的业务，哪些是一定要在启动初始化的，哪些是不必要的
-
需要在启动初始化的，哪些是可以在主线程初始化的，哪些是可以在子线程初始化的
当我们把任务丢到子线程初始化，这时候，我们又会遇到两个问题。
-
在首页，我们需要用到这个库，如果直接使用，这个库可能还没有初始化，这时候直接调用该库，会发生异常，你要怎么解决
-
当我们的任务相互依赖时，比如 A 依赖于 B， C 也依赖于 B，要怎么解决这种依赖关系。
这些你有想过嘛。答案都在这几篇文章里面了，这里我就不展开讲了。有疑问的可以一起探讨探讨。
Android 启动优化（一） - 有向无环图
Android 启动优化（二） - 拓扑排序的原理以及解题思路
Android 启动优化（三）- AnchorTask 开源了
Android 启动优化（四）- AnchorTask 是怎么实现的
Android 启动优化（五）- AnchorTask 1.0.0 版本正式发布了
接下来，我们来说一下布局优化相关的。
布局优化的现状与发展趋势
耗时原因
众所周知，布局加载一直是耗时的重灾区。特别是启动阶段，作为第一个 View 加载，更是耗时。
而布局加载之所以耗时，有两个原因。
-
读取 xml 文件，这是一个 IO 操作。
-
解析 xml 对象，反射创建 View
一些很常见的做法是
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减少布局嵌套层数，减少过度绘制
-
空界面，错误界面等界面进行懒加载
那除了这些做法，我们还有哪些手段可以优化呢？
解决方案
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异步加载
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采用代码的方式编写布局
异步加载
google 很久之前提供了 AsyncLayoutInflater，异步加载的方案，不过这种方式有蛮多坑的，下文会介绍
采用代码的方式编写布局
代码编写的方式编写布局，我们可能想到使用 java 声明布局，对于稍微复杂一点的布局，这种方式是不可取的，存在维护性查，修改困难等问题。为了解决这个问题，github 上面诞生了一系列优秀的开源库。
litho: https://github.com/facebook/litho
X2C: https://github.com/iReaderAndroid/X2C
为了即保留xml的优点，又解决它带来的性能问题，我们开发了X2C方案。即在编译生成APK期间，将需要翻译的layout翻译生成对应的java文件，这样对于开发人员来说写布局还是写原来的xml，但对于程序来说，运行时加载的是对应的java文件.
我们采用APT（Annotation Processor Tool）+ JavaPoet技术来完成编译期间【注解】->【解注解】->【翻译xml】->【生成java】整个流程的操作。
这两个开源库在大型的项目基本不会使用，不过他们的价值是值得肯定的，核心思想很有意义。
xml 布局加载耗时的问题， google 也想改善这种现状，最近 Compose beta 发布了，他是采用声明式 UI 的方式来编写布局，避免了 xml 带来的耗时。同时，还支持布局实时预览。这个应该是以后的发展趋势。
compose-samples: https://github.com/android/compose-samples
小结
上面讲了布局优化的现状与发展趋势，接下来我们一起来看一下，有哪些布局优化手段，可以应用到项目中的。
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渐进式加载
-
异步加载
-
compose 声明式 UI
渐进式加载
什么是渐进式加载
渐进式加载，简单来说，就是一部分一部分加载，当前帧加载完成之后，再去加载下一帧。
一种极致的做法是，加载 xml 文件，就想加载一个空白的 xml，布局全部使用 ViewStub 标签进行懒加载。
这样设计的好处是可以减缓同一时刻，加载 View 带来的压力，通常的做法是我们先加载核心部分的 View，再逐步去加载其他 View。
有人可能会这样问了，这样的设计很鸡肋，有什么用呢？
确实，在高端机上面作用不明显，甚至可能看不出来，但是在中低端机上面，带来的效果还是很明显的。在我们项目当中，复杂的页面首帧耗时约可以减少 30%。
优点：适配成本低，在中低端机上面效果明显。
缺点：还是需要在主线程读取 xml 文件
核心伪代码
1start(){
2 loadA(){
3 loadB(){
4 loadC()
5 }
6 }
7}
上面的这种写法，是可以的，但是这种做法，有一个很明显的缺点，就是会造成回调嵌套层数过多。当然，我们也可以使用 RxJava 来解决这种问题。但是，如果项目中没用 Rxjava，引用进来，会造成包 size 增加。
一个简单的做法就是使用队列的思想，将所有的 ViewStubTask 添加到队列当中，当当前的 ViewStubTask 加载完成，才加载下一个，这样可以避免回调嵌套层数过多的问题。
改造之后的代码见
1val decorView = this.window.decorView
2ViewStubTaskManager.instance(decorView)
3 .addTask(ViewStubTaskContent(decorView))
4 .addTask(ViewStubTaskTitle(decorView))
5 .addTask(ViewStubTaskBottom(decorView))
6 .start()
1class ViewStubTaskManager private constructor(val decorView: View) : Runnable {
2
3 private var iViewStubTask: IViewStubTask? = null
4
5 companion object {
6
7 const val TAG = "ViewStubTaskManager"
8
9 @JvmStatic
10 fun instance(decorView: View): ViewStubTaskManager {
11 return ViewStubTaskManager(decorView)
12 }
13 }
14
15 private val queue: MutableList<ViewStubTask> = CopyOnWriteArrayList()
16 private val list: MutableList<ViewStubTask> = CopyOnWriteArrayList()
17
18
19 fun setCallBack(iViewStubTask: IViewStubTask?): ViewStubTaskManager {
20 this.iViewStubTask = iViewStubTask
21 return this
22 }
23
24 fun addTask(viewStubTasks: List<ViewStubTask>): ViewStubTaskManager {
25 queue.addAll(viewStubTasks)
26 list.addAll(viewStubTasks)
27 return this
28 }
29
30 fun addTask(viewStubTask: ViewStubTask): ViewStubTaskManager {
31 queue.add(viewStubTask)
32 list.add(viewStubTask)
33 return this
34 }
35
36
37 fun start() {
38 if (isEmpty()) {
39 return
40 }
41 iViewStubTask?.beforeTaskExecute()
42 // 指定 decorView 绘制下一帧的时候会回调里面的 runnable
43 ViewCompat.postOnAnimation(decorView, this)
44 }
45
46 fun stop() {
47 queue.clear()
48 list.clear()
49 decorView.removeCallbacks(null)
50 }
51
52 private fun isEmpty() = queue.isEmpty() || queue.size == 0
53
54 override fun run() {
55 if (!isEmpty()) {
56 // 当队列不为空的时候，先加载当前 viewStubTask
57 val viewStubTask = queue.removeAt(0)
58 viewStubTask.inflate()
59 iViewStubTask?.onTaskExecute(viewStubTask)
60 // 加载完成之后，再 postOnAnimation 加载下一个
61 ViewCompat.postOnAnimation(decorView, this)
62 } else {
63 iViewStubTask?.afterTaskExecute()
64 }
65
66 }
67
68 fun notifyOnDetach() {
69 list.forEach {
70 it.onDetach()
71 }
72 list.clear()
73 }
74
75 fun notifyOnDataReady() {
76 list.forEach {
77 it.onDataReady()
78 }
79 }
80
81}
82
83interface IViewStubTask {
84
85 fun beforeTaskExecute()
86
87 fun onTaskExecute(viewStubTask: ViewStubTask)
88
89 fun afterTaskExecute()
90
91
92}
源码地址：https://github.com/gdutxiaoxu/AnchorTask，核心代码主要在 ViewStubTask，ViewStubTaskManager, 有兴趣的可以看看
异步加载
异步加载，简单来说，就是在子线程创建 View。在实际应用中，我们通常会先预加载 View，常用的方案有：
-
在合适的时候，启动子线程 inflate layout。然后取的时候，直接去缓存里面查找 View 是否已经创建好了，是的话，直接使用缓存。否则，等待子线程 inlfate 完成。
AsyncLayoutInflater
官方提供了一个类，可以来进行异步的inflate，但是有两个缺点：
-
每次都要现场new一个出来
-
异步加载的view只能通过callback回调才能获得（死穴）
因此，我们可以仿造官方的 AsyncLayoutInflater 进行改造。核心代码在 AsyncInflateManager。主要介绍两个方法。
asyncInflate 方法，在子线程 inflateView，并将加载结果存放到 mInflateMap 里面。
1 @UiThread
2fun asyncInflate(
3 context: Context,
4 vararg items: AsyncInflateItem?
5 ) {
6 items.forEach { item ->
7 if (item == null || item.layoutResId == 0 || mInflateMap.containsKey(item.inflateKey) || item.isCancelled() || item.isInflating()) {
8 return
9 }
10 mInflateMap[item.inflateKey] = item
11 onAsyncInflateReady(item)
12 inflateWithThreadPool(context, item)
13 }
14
15 }
getInflatedView 方法，用来获得异步inflate出来的view，核心思想如下
-
先从缓存结果里面拿 View，拿到了view直接返回
-
没拿到view，但是子线程在inflate中，等待返回
-
如果还没开始inflate，由UI线程进行inflate
1 /**
2 * 用来获得异步inflate出来的view
3 *
4 * @param context
5 * @param layoutResId 需要拿的layoutId
6 * @param parent container
7 * @param inflateKey 每一个View会对应一个inflateKey，因为可能许多地方用的同一个 layout，但是需要inflate多个，用InflateKey进行区分
8 * @param inflater 外部传进来的inflater，外面如果有inflater，传进来，用来进行可能的SyncInflate，
9 * @return 最后inflate出来的view
10 */
11 @UiThread
12 fun getInflatedView(
13 context: Context?,
14 layoutResId: Int,
15 parent: ViewGroup?,
16 inflateKey: String?,
17 inflater: LayoutInflater
18 ): View {
19 if (!TextUtils.isEmpty(inflateKey) && mInflateMap.containsKey(inflateKey)) {
20 val item = mInflateMap[inflateKey]
21 val latch = mInflateLatchMap[inflateKey]
22 if (item != null) {
23 val resultView = item.inflatedView
24 if (resultView != null) {
25 //拿到了view直接返回
26 removeInflateKey(item)
27 replaceContextForView(resultView, context)
28 Log.i(TAG, "getInflatedView from cache: inflateKey is $inflateKey")
29 return resultView
30 }
31
32 if (item.isInflating() && latch != null) {
33 //没拿到view，但是在inflate中，等待返回
34 try {
35 latch.await()
36 } catch (e: InterruptedException) {
37 Log.e(TAG, e.message, e)
38 }
39 removeInflateKey(item)
40 if (resultView != null) {
41 Log.i(TAG, "getInflatedView from OtherThread: inflateKey is $inflateKey")
42 replaceContextForView(resultView, context)
43 return resultView
44 }
45 }
46
47 //如果还没开始inflate，则设置为false，UI线程进行inflate
48 item.setCancelled(true)
49 }
50 }
51 Log.i(TAG, "getInflatedView from UI: inflateKey is $inflateKey")
52 //拿异步inflate的View失败，UI线程inflate
53 return inflater.inflate(layoutResId, parent, false)
54 }
简单 Demo 示范
第一步：选择在合适的时机调用 AsyncUtils#asyncInflate 方法预加载 View，
1object AsyncUtils {
2
3 fun asyncInflate(context: Context) {
4 val asyncInflateItem =
5 AsyncInflateItem(
6 LAUNCH_FRAGMENT_MAIN,
7 R.layout.fragment_asny,
8 null,
9 null
10 )
11 AsyncInflateManager.instance.asyncInflate(context, asyncInflateItem)
12 }
13
14 fun isHomeFragmentOpen() =
15 getSP("async_config").getBoolean("home_fragment_switch", true)
16}
第二步：在获取 View 的时候，先去缓存里面查找 View
1 override fun onCreateView(
2 inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
3 savedInstanceState: Bundle?
4 ): View? {
5 // Inflate the layout for this fragment
6 val startTime = System.currentTimeMillis()
7 val homeFragmentOpen = AsyncUtils.isHomeFragmentOpen()
8 val inflatedView: View
9
10 inflatedView = AsyncInflateManager.instance.getInflatedView(
11 context,
12 R.layout.fragment_asny,
13 container,
14 LAUNCH_FRAGMENT_MAIN,
15 inflater
16 )
17
18 Log.i(
19 TAG,
20 "onCreateView: homeFragmentOpen is $homeFragmentOpen, timeInstance is ${System.currentTimeMillis() - startTime}, ${inflatedView.context}"
21 )
22 return inflatedView
23// return inflater.inflate(R.layout.fragment_asny, container, false)
24 }
优缺点
优点：
可以大大减少 View 创建的时间，使用这种方案之后，获取 View 的时候基本在 10ms 之内的。
缺点
-
由于 View 是提前创建的，并且会存在在一个 map，需要根据自己的业务场景将 View 从 map 中移除，不然会发生内存泄露
-
View 如果缓存起来，记得在合适的时候重置 view 的状态，不然有时候会发生奇奇怪怪的现象。
总结
参考文章：https://juejin.cn/post/6844903924965572615
-
View 的渐进式加载，在 JectPack compose 没有推广之后，推荐使用这种方案，适配成本低
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View 的异步加载方案，虽然效果显著，但是适配成本也高，没搞好，容易发生内存泄露
-
JectPack compose 声明式 UI，基本是未来的趋势，有兴趣的可以提前了解一下他。
这篇文章,加上一些 Demo，足足花了我几个晚上的时间，觉得不错的话可以关注一下我的微信公众号程序员徐公，小弟在此感谢各位大佬们。主要分享
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一些时事点评，主要是关于互联网的，比如小米高管屌丝事件，拼多多女员工猝死事件等
源码地址：https://github.com/gdutxiaoxu/AnchorTask
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什么？Android webView 的字体突然变小了
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