Andorid使用者介面框架

　　Android的使用者介面框架（Android UI Framework）採用MVC（Model-View-Controller）模型，為使用者介面提供了處理使用者輸入的控制器（Controller）和顯示介面內容的檢視（View）。其中模型層（Model）是應用程式的核心，資料和程式碼都被儲存在模型中。

MVC模型中的檢視將應用程式的資訊反饋給使用者，可能的反饋方法包括視覺、聽覺或者觸覺等，最常用的就是通過螢幕顯示反饋資訊。

Android介面的基本架構

在Android中，介面是由一顆View樹來定義的。View樹的葉子結點是檢視元件，而其他非葉子結點則是容器元件。View

View樹的這種樹型結構也為元件的事件管理，如觸控式螢幕、鍵盤點選事件，提供了很多的便利。可以說元件的事件傳遞機制就是沿著樹，從高層向底層傳遞的。

從上圖中可以看出，一個ViewGroup可以擁有多個View，也可以包含多個ViewGroup。Android這種非常靈活的View層次結構可以形成非常複雜的佈局，開發者可以利用這個特性開發出特別精緻的介面。

當呼叫Activity的setContentView()方法的時候，可以將一棵樹的根節點或者其子樹的根節點，設定是葉子節點作為引數傳入此方法，這樣系統就獲得了該結點的引數，並將該節點作為根節點來測距和繪製，最終將以該結點為根節點的整棵樹都繪製在介面上。繪製過程中，父節點負責請求其子節點繪製它們自己，子節點可能會請求他們在父節點中的大小和位置，父節點對每個子節點的大小和位置由最終的決定權。

View和ViewGroup

Android的使用者介面都是由檢視元件(View)和容器元件(ViewGroup)組成的。為了便於理解，可以將容器看成是螢幕上的一個矩形的區域，是檢視則是位於該矩形區域內的一個元件。

View類是Android API中定義的類，位於android.view包中。一個View類或者其子類的物件中儲存與該物件相關的佈局和內容屬性等，並且可以實現處理包括測距、佈局、繪圖、焦點變換、滾動條以及螢幕區域內的該物件的按鍵和手勢在內的多種功能。View還為Android中的Widget提供服務。Widget是Android的系統包，包含了一組View類的可例項化子類。這些子類可以用於繪製互動式螢幕元素。使用Widget

ViewGroup類也是Android API中的類，位於android.view包中。值得一提的是，ViewGroup雖然是View的子類，但是與View類有著完全不同的任何和功能。ViewGroup，其實是一組View類物件的集合。實際上，ViewGroup的功能也確實是這樣的，它負責裝載和管理一組View，包括View類的物件和ViewGroup本身。

ViewGroup的一個重要的子類是佈局（Layout）。Layout可以為一組View建立一個結構。

Android介面的組成元素是View和ViewGroup的子類和簡介子類。檢視元件的作用是顯示，而容器元件的作用是管理。

座標系

View自身的座標

MotionEvent提供的方法

上圖中的圓點，就是我們的觸控點（假定）。觸控事件最終都會由onTouchEvent(MotionEvent event)方法來處理。

繪製過程

檢視展示的系統架構，由檢視根結點（RootView）開始，檢視根結點負責連線視窗管理器（WindowManage）與裝飾檢視（DecorView），視窗管理器用於響應使用者事件，而裝飾檢視用於展示特定影象。

• performTravesals()中包含了以下三個方法：
  • performMeasure()測量
  • performLayout佈局
  • performDraw繪製

Android系統顯示原理

Android的顯示過程可以簡單概括為：Android應用程式把經過測量、佈局繪製後的surface快取資料，通過SurfaceFlinger把資料渲染到顯示螢幕上，通過Android的重新整理機制來重新整理資料。也就是說應用層負責繪製，系統層負責渲染，通過程序間通訊把應用層需要繪製的資料傳遞到系統層服務，系統層服務通過重新整理機制把資料更新到螢幕。

繪製原理

繪製任務是由應用發起的，最終通過系統層繪製到硬體螢幕上。也就是說，應用程序繪製好後，通過跨程序通訊機制把需要顯示的內容傳遞到系統層，由系統層的SurfaceFlinger服務繪製到螢幕上。

應用層

在Android中每個View繪製中有三個核心步驟，通過Measure和Layout來確定當前需要繪製的View所在的大小和位置，通過繪製（Draw）到Surface，在Android系統中整體的繪圖原始碼是在ViewRootImp類performTraversals()方法，通過這個方法可以看出Measure和Layout都是通過遞迴來獲取View的大小和位置的，並且以深度作為優先順序。可以看出，層級越深，元素越多，耗時也越長（優化點）。

佈局優化

Android的介面繪製是通過遞迴來繪製介面，因此通過減少Layout層級，減少測量、繪製時間，提高複用性三個方面來優化佈局的時間是非常重要的。

1. 儘量使用RelativeLayout和LinearLayout。
2. 在佈局層相同的情況下，使用LinearLayout。
3. 用LinearLayout有時會使巢狀層級變多，應該使用RelativeLayout，使介面儘量扁平化。
4. 使用merge標籤消除多餘的層級。
5. 如果需要在兩個View之間新增空白，可以使用Space標籤。
   • space標籤是一個空白的標籤，主要用於在兩個View之間新增空白。
   • 而且Space不佔用繪製資源，因為Space控制元件onDraw方法進行了一個空的實現。

Merge使用注意事項

1. Merge只能用在佈局XML檔案的根元素。
2. 使用Merge來載入一個佈局，必須指定一個ViewGroup作為其父元素，並且要設定載入的attachToRoot引數為true（參照inflat（int， ViewGroup， boolean））
3. 不能在ViewStub中使用Merge標籤。原因就是ViewStub的inflate方法中根本沒有attachToRoot的設定。

ViewStub

使用ViewStub標籤提高顯示速度。

在開發中，我們經常會遇到一個問題，在某一個佈局中的子佈局非常多，但是在App中，又不是所有的佈局都需要顯示（部分顯示），開啟這個介面的時候，會根據不同的場景和屬性顯示不同的Layout。例如：一個頁面對不同的使用者，比如未登入使用者、普通使用者、VIP使用者會顯示不同的頁面。又或者說，有些使用者喜歡對APP介面中的某些元素進行隱藏，比如微信的朋友圈入口，這個時候可能就用到了INVISIBLE或者GONE屬性。但是INVISIBLE或者GONE屬性的效率非常的低，原因是即使將元素隱藏了，它們仍然在佈局中，仍會測試和解析這些佈局。

這個時候，就可以使用ViewStub來解決。

ViewStub是一個輕量級的View，它是一個看不見的，並且不佔佈局位置，佔用資源非常小的檢視物件。可以為ViewStub指定一個佈局，載入佈局的使用，只有ViewStub會被初始化，然後當ViewStub被設定為可見的時候，或者呼叫了ViewStub.inflate()的時候，ViewStub所指向的佈局才會被載入和例項化，然後ViewStub的佈局屬性都會傳給它指向的佈局。這樣，就可以使用ViewStub來設定是否顯示某個佈局。

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

    <include
        android:id="@+id/topBar"
        layout="@layout/common_top_bar"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="@dimen/top_bar_height" />

    <ViewStub
        android:id="@+id/viewstub_first"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout="@layout/viewstub_first" />

    <ViewStub
        android:id="@+id/viewstub_second"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout="@layout/viewstub_second" />

    <ViewStub
        android:id="@+id/viewstub_default"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout="@layout/layout_default" />

</LinearLayout>

在呼叫的時候，根據不同的需求切換不同的Layout，這樣可以提高頁面初始化的速度，使用程式碼如下：

View view = view.inflate(R.layout.activity_viewstub, container, false);
switch (choice) {
	case First:
		ViewStub stub1 = view.findViewById(R.id.viewstub_first);
		stub1.inflate();
		break;
	case Second:
		ViewStub stub2 = view.findViewById(R.id.viewstub_second);
		stub2.inflate();
		break;
	default:
		ViewStub stub = view.findViewById(R.id.viewstub_default);
		stub.inflate();
		break;
}

ViewStub顯示有兩種方式，上面的程式碼使用的是inflate方法，也可以直接使用ViewStub.setVisibility(View.Visible)方法。

注意事項

• 使用ViewStub只能載入一次，之後ViewStub物件會被置為空。換句話說，某個被ViewStub指定的佈局被載入後，就不能再通過ViewStub來控制它了。所以它不適用於需要按需顯示隱藏的情況。
• ViewStub只能用來載入一個佈局檔案，而不是某個具體的View，當然也可以把View寫在某個佈局檔案中。如果想操作一個具體的View，還是使用visibility屬性。
• ViewStub中不能巢狀Merge標籤。

使用場景

• 在程式執行期間，某個佈局在載入後，就不會有變化，除非銷燬該頁面重新載入。
• 想要控制顯示與隱藏的是一個佈局檔案，而非某個View。
• 因為ViewStub只能Inflate一次，之後就會被置空，無法繼續使用ViewStub來控制佈局。所以需要在執行時不止一次顯示和隱藏某個佈局的時候，使用ViewStub是無法實現的。這時只能使用View的可見性來控制。

延遲載入

延遲載入的功能非常重要，特別是介面中顯示的內容比較多並且所佔空間比較大的時候。在Android應用程式中，可以使用ViewStub實現延遲載入的功能。

當呼叫ViewStub的setVisbility()函式設定為可見或者呼叫inflate初始化該View的時候，ViewStub引用的資源開始初始化，然後引用的資源填充在ViewStub所在的位置上。在沒有呼叫setVisibility(int)函式或者inflate()函式之前，ViewStub一直存在元件樹層級結構中。但是由於ViewStub非常輕量級，所以對效能的影響非常小。

影響佈局效率的主要原因

提高佈局效率的方法總體來說就是減少層級，提高繪製速度和佈局複用。
　　影響佈局效率的主要原因如下：

• 佈局的層級越少，載入速度越快。
• 減少同一級控制元件的數量，載入速度會變快。
• 一個控制元件的屬性越少，解析越快。

Android繪製優化

• 儘量多使用RelativeLayout或者LinearLayout，不要使用絕對佈局AbsoluteLayout。
• 將可複用的元件抽取出來並通過<include/>標籤使用。
• 使用<ViewStub/>標籤載入一些不常用的佈局。
• 使用<merge/>標籤減少佈局的巢狀層次。
• 儘可能少用wrap_content，wrap_content會增加布局Measure時的計算成本，已知寬高為固定值的時候，不用wrap_content。
• 刪除控制元件中的無用屬性。

附錄

• 《Android應用效能優化最佳實踐》
  • 羅彧成
• 《煮酒論Android》
  • 原始人工作室
• 《Android進階之光》
  • 劉望舒
• 《Android應用開發實戰詳解》
  • 王翠萍