Auto Layout 是怎么进行自动布局的,性能如何?
Auto Layout 的生命周期
Auto Layout 不只有布局算法 Cassowary,还包含了布局在运行时的生命周期等一整套布局引擎系统,用来统一管理布局的创建、更新和销毁。了解 Auto Layout 的生命周期,是理解它的性能相关话题的基础。这样,在遇到问题,特别是性能问题时,我们才能从根儿上找到原因,从而避免或改进类似的问题。这一整套布局引擎系统叫作 Layout Engine ,是 Auto Layout 的核心,主导着整个界面布局。每个视图在得到自己的布局之前,Layout Engine 会将视图、约束、优先级、固定大小通过计算转换成最终的大小和位置。在 Layout Engine 里,每当约束发生变化,就会触发 Deffered Layout Pass,完成后进入监听约束变化的状态。当再次监听到约束变化,即进入下一轮循环中。
Constraints Change 表示的就是约束变化,添加、删除视图时会触发约束变化。Activating 或 Deactivating,设置 Constant 或 Priority 时也会触发约束变化。Layout Engine 在碰到约束变化后会重新计算布局,获取到布局后调用 superview.setNeedLayout(),然后进入 Deferred Layout Pass。Deferred Layout Pass 的主要作用是做容错处理。如果有些视图在更新约束时没有确定或缺失布局声明的话,会先在这里做容错处理。接下来,Layout Engine 会从上到下调用 layoutSubviews() ,通过 Cassowary 算法计算各个子视图的位置,算出来后将子视图的 frame 从 Layout Engine 里拷贝出来。在这之后的处理,就和手写布局的绘制、渲染过程一样了。所以,使用 Auto Layout 和手写布局的区别,就是多了布局上的这个计算过程。
Auto Layout 性能问题
Auto Layout 的性能是否有问题,我们先看看苹果公司自己是怎么说的吧。
Auto Layout 在 iOS 12 中优化后的表现。可以看到,优化后的性能,已经基本和手写布局一样可以达到性能随着视图嵌套的数量呈线性增长了。而在此之前的 Auto Layout,视图嵌套的数量对性能的影响是呈指数级增长的。所以,你说 Auto Layout 对性能影响能大不大呢。但是,这个锅应该由 Cassowary 算法来背吗?在 1997 年时,Cassowary 是以高效的界面线性方程求解算法被提出来的。它解决的是界面的线性规划问题,而线性规划问题的解法是 Simplex 算法。单从 Simplex 算法的复杂度来看,多数情况下是没有指数时间复杂度的。而 Cassowary 算法又是在 Simplex 算法基础上对界面关系方程进行了高效的添加、修改更新操作,不会带来时间复杂度呈指数级增长的问题。那么,如果 Cassowary 算法本身没有问题的话,问题就只可能是苹果公司在 iOS 12 之前在某些情况下没有用好这个算法。接下来,我们再看一下 WWDC 2018 中 202 Session 的 Auto Layout 在兄弟视图独立开布局的情况。图 4 Auto Layout 在兄弟视图独立开布局的情况可以看到,兄弟视图之间没有关系时,是不会出现性能呈指数增加问题的。这就表示 Cassowary 算法在添加时是高效的。但如果兄弟视图间有关系的话,在视图遍历时会不断处理和兄弟视图间的关系,这时会有修改更新计算。由此可以看出,Auto Layout 并没有用上 Cassowary 高效修改更新的特性。实际情况是,iOS 12 之前,很多约束变化时都会重新创建一个计算引擎 NSISEnginer 将约束关系重新加进来,然后重新计算。结果就是,涉及到的约束关系变多时,新的计算引擎需要重新计算,最终导致计算量呈指数级增加。更详细的讲解,你可以参考 WWDC 2018 中 202 Session 的内容,里面完整地分析了以前的问题,以及 iOS12 的解法。总体来说, iOS12 的 Auto Layout 更多地利用了 Cassowary 算法的界面更新策略,使其真正完成了高效的界面线性策略计算。如果你是一名手写布局的 iOS 开发者,这是你投入 Auto Layout 布局开发的最佳时机。使用 Auto Layout 一定要注意多使用 Compression Resistance Priority 和 Hugging Priority,利用优先级的设置,让布局更加灵活,代码更少,更易于维护。
Auto Layout 的易用性
苹果公司原生写法不易用。所以,苹果公司后来又提供了 VFL (Visual Format Language) 这种 DSL(Domain Specific Language,中文可翻译为“领域特定语言”) 语言来简化 Auto Layout 的写法。
本质上,Auto Layout 只是一种最基础的布局思路。在前端出现了 Flexbox 这种高级的响应式布局思路后,苹果公司也紧跟其后,基于 Auto Layout 又封装了一个类似 Flexbox 的 UIStackView,用来提高 iOS 开发响应式布局的易用性。
UIStackView 会在父视图里设置子视图的排列方式,比如 Fill、Leading、Center,而不用在每个子视图中都设置自己和兄弟视图的关系。
我曾开发过一个 DSL 语言用来处理页面布局。我当时的想法就是,希望能够在实际工作中使用 VFL 按照 UIStackView 的思路来写布局。由于那时 UIStackView 系统版本要求高,所以 DSL 的内部没有使用 UIStackView,而直接使用了 Auto Layout。
DSL 代码很简洁
可以看到,嵌套视图通过简单的 DSL 也能很好地表现出来。详细的使用说明和代码实现,你可以在这里查看:[ming]https://github.com/ming1016/STMAssembleView
参考VFL 的手册