性能优化<第四篇>：UI绘制优化
1、视图显示的过程
CPU：主要用于运算，比如：视图的位置大小的计算；
GPU：主要负责像素填充；
视图显示的过程：一个已知大小的视图，它的大小和位置被CPU计算之后，处理成多维的向量图形（矢量图），CPU将显示图像的工作交给GPU来处理，GPU将多维的向量图形进行栅格化，转换成若干各像素（位图）作用于显示器。
将向量图形（矢量图）转换成若干个像素（位图）的过程又叫做`栅格化`。
2、刷新率
首先来看下UI组件的绘制过程：
image.png
从上图上可以看出，UI在手机上显示是16ms刷新一次，这到底是怎么计算的呢？
实际上，在与手机交互过程中，经过长期的感知，认为60帧以下人眼是能够感觉出来的。
目前市面上大部分手机的刷新率是60HZ，也就是60fps（60帧每秒）。
1000ms / 60 = 16.66ms，经过计算，每16.66ms刷新一次。
上图的16ms就是这样计算的来的。
市面上有些手机的刷新率可以设置为120HZ， 也就是120fps（120帧每秒）。
1000ms / 120 = 8.33ms， 经过计算，每8.33ms刷新一次。
3、卡顿原因分析
首先来看下图，理解下为什么会出现卡顿
image.png
如上图所示，手机每16ms刷新一次；
第一次刷新：CPU的计算时间 和 GPU的栅格化（渲染）在第一次刷新之前就已经完成，所以等到16ms时间一到就会立即刷新，并不会造成卡顿；
第二次刷新：由于GPU还没有渲染完成，导致显示器无法将第二帧的画面显示在屏幕上，垂直同步机制让显示器等待GPU绘制完成，所以当前显示器依然显示第一帧的画面，这就是典型的卡顿现象。
4、什么情况容易造成卡顿？
（1）布局嵌套过深，导致CPU计算时间过长；
（2）存在过度绘制现象，即在某一块区域，被绘制了多次，然后用户只能看到最上层的渲染图层，底层的根本就看不到，从而造成了资源的浪费；
5、布局优化
一个思想：强烈抵制超过3层的布局嵌套，布局应尽量做到嵌套层次不要超过3层；
如果布局太过复杂，可以通过工具查看布局，推荐的工具有：
（1）在Android SDK 中找到：Android/sdk/tools/bin/uiautomatorviewer.bat
效果展示：
image.png
（2）在Android SDK 中找到：Android\sdk\tools\monitor.bat
点击左边的手机图标可以查看布局：
image.png
（3）Layout Inspector（在Android Studio的Tools菜单可以找到）
image.png
（4）打开工具monitor.bat，找到Hierarchy view按钮
image.png
其中，布局中存在三个点，如图：
image.png
三个点分别代表着View的Measure 、Layout、Draw。
绿: 表示该View的此项性能比该View Tree中超过50%的View都要快；
黄: 表示该View的此项性能比该View Tree中超过50%的View都要慢；
红: 表示该View的此项性能是View Tree中最慢的；
以上就是4种常用的查看布局的工具了，如果要做布局优化的话，第四种工具还是非常好用的，因为它可以直接看出哪个布局渲染耗时。
几点建议：
（1）能在一个页面上显示的内容，尽量只用一个容器，可以选择约束布局；
（2）尽可能把相同的容器合并（merge）；
（3）能复用的代码，用include处理，可以减少GPU重复工作；
6、布局三剑客
布局三剑客分别是：include、merge、ViewStub
include：include可以使布局只会计算一次，它会保存到缓存，下次再次使用该布局时，直接拿来显示即可，不需要做额外的计算；（此为一剑）
merge：常用于修饰include的根布局，merge并不是view，没有大小，它的意义是，可以减少一层布局；（此为二剑）
ViewStub： 是一个轻量级的View，没有尺寸，不绘制任何东西，因此绘制或者移除时更省时。ViewStub实现View的延迟加载，避免资源的浪费，减少渲染时间，在需要的时候才加载View。(ViewStub不可见，大小为0，此为三剑)
ViewStub会预加载一个布局，该布局不能存在merge。
7、过度绘制优化
在我们手机中可以查看过度绘制的效果，可以在开发者选项中寻找：
开发者选项 -> Profile GPU rendering/调试GPU过度绘制
过度绘制主要影响的是GPU，GPU性能的提升主要有三个知识点：
（1）设置背景需谨慎
1、布局存在多层嵌套的情况下，不要为每个布局都设置背景，一些不需要设置背景的布局，直接将背景置为null
在某布局中将背景置为null：android:background="@null"
在setContentView之前将window的背景置为null：getWindow().setBackgroundDrawable(null)
在所有Activity的主题中去掉window背景：<item name="android:windowBackground">@null</item>
一般情况下，window背景都要设置为null，除非业务需要。
（2）使用裁减减少控件之间的重合部分
在自定义View时，在onDraw方法中尽量避免在同一块区域绘制多层，这样会导致看不到的地方也需求渲染，浪费GPU的资源。可以通过裁剪的方式，尽量做到一块区域只有一层图层；
（3）Android7.0之后系统做出的优化：invalidate()不再执行测量和布局动作。
[完...]
