Android應用性能優化系列視圖篇——ListView自適應導致的嚴重性能問題

ListView是Android中最常用的視圖之一，使用的頻率僅僅次於三大基礎布局，雖然由於使用性和擴展性等原因備受爭議，且盡管後來出現了RecyclerView的替代方案，但是ListView仍然廣泛地使用在我們的項目中。

自從ListView出道至今，已經不知道衍生出了多少問題，然而很多人只關心功能功能的實現，卻極少關注ListView過度調用導致的性能問題。在實際項目中，即使你正確使用了ViewHolder機制來優化ListView性能，但是在某些場景下依然會感覺卡頓嚴重，到底是什麼原因導致的呢，我們來分析下。

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1、問題演示

很多時候，我們在使用ListView的時候，都是隨手寫上一個layout_height=”wrap_content”或者layout_height=”match_parent”，非常常規的寫法，乍一看，並沒有什麼問題，尤其是功能實現上也是無可挑剔。

然而，就是layout_height=”wrap_content”這個屬性是導致嚴重的性能問題的根源，下面以一個簡單的例子說明一下：

布局如上，接下來，假設ListView一共有5項，那麼顯示邏輯代碼如下：

下面，我們來看看log打印的情況:

數一數，一個是15次getView調用，其中6次convertView為null，剩余9次convertView為復用，而ListView的數據源真正只有5項！

當然，為了場景的簡單化，我們先不考慮ListView內容超過一屏幕的情況（也就是不考慮其復用機制），所以我們期待的情況應該是getView調用5次且convertView全部為null，而事實上getView多調用了10次且有一次convertView為null。

同樣的，我們測試一下當layout_height=”match_parent”的情況：

另外，ListView內容超過一屏幕的情況下（考慮復用機制），測試結果一樣，這裡就不再演示了。

在實際項目中，Adapter的getView方法承載著大量的業務邏輯，在性能方面，除去創建視圖的損耗，不正確的ListView使用方式導致的性能損耗大約是正常的3倍左右！那麼到底是什麼原因導致的呢？我們下面來簡單分析下ListView源碼。

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2、原因分析

在演示了layout_height=”wrap_content”導致性能問題的現象之後，我們來從源碼的角度分析下，出現這種過度調用問題的根本原因。（源碼以API 23為例）

首先，layout_height=”wrap_content”屬性意味著ListView的高度需要由子View決定，即在onMeasure的時候，需要一一測量子View的高度，所以我們先從其onMeasure方法入手。

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    ...
    final int widthMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
    final int heightMode = MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec);
    int widthSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
    int heightSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);
    ...
    if (heightMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
        // TODO: after first layout we should maybe start at the first visible position, not 0
        heightSize = measureHeightOfChildren(widthMeasureSpec, 0, NO_POSITION, heightSize, -1);
    }
    ...
}

了解View繪制原理的都知道wrap_content對應的mode為MeasureSpec.AT_MOST，所以很容易就能找打測量子視圖高度的代碼measureHeightOfChildren，當然方法名也體現出來了，所以具體來看這個方法。

final int measureHeightOfChildren(int widthMeasureSpec, int startPosition, 
    int endPosition, int maxHeight, int disallowPartialChildPosition) {

    ...

    endPosition = (endPosition == NO_POSITION) ? adapter.getCount() - 1 : endPosition;
    int i;
    View child;
    final boolean[] isScrap = new boolean[1];

    ...

    for (i = startPosition; i <= endPosition; ++i) {
        child = obtainView(i, isScrap);
        measureScrapChild(child, i, widthMeasureSpec, maxHeight);

        ...

        recycleBin.addScrapView(child, -1);

        ...

        returnedHeight += child.getMeasuredHeight();
        if (returnedHeight >= maxHeight) {
            return ...;
        }
    }

    ...

}

核心代碼如上，很明顯，所有的子View實例都是由obtainView方法返回的，然後再調用具體measureScrapChild來具體測量子View的高度，正常情況下這裡for循環的次數就等於所有子項的個數，不過特殊的是已測量的子View高度之和大於maxHeight就直接return出循環了。這種做法其實很好理解，ListView能顯示的最大高度就是屏幕的高度，如果有1000個子項，前面10項已經占滿了一屏幕了，那後面的990項就沒必要繼續測量高度了，這樣可以大大提高性能。

另外，當一個子View測量完了之後，會通過recycleBin加到復用緩存之中，畢竟這個View只是測量了，還沒有加到視圖樹之中，完全是可以繼續復用的。

繼續來看obtainView方法的實現，源碼在AbsListView中。

View obtainView(int position, boolean[] isScrap) {

    ...

    final View scrapView = mRecycler.getScrapView(position);
    final View child = mAdapter.getView(position, scrapView, this);

    ...

}

obtainView方法裡面核心的代碼其實就兩行，首先從復用緩存中取出一個可以復用的View，然後作為參傳入getView中，也就是convertView。

這時我們梳理一下measure過程中調用getView的全過程：
A、測量第0項的時候，convertView肯定是null的，通常需要我們Inflate一個View返回；
B、第0項測量結束，這個第0項的View就被加入到復用緩存當中了；
C、開始測量第1項，這時因為是有第0項的View緩存的，所以getView的參數convertView就是這個第0項的View緩存，然後重復B步驟添加到緩存，只不過這個View緩存還是第0項的View；
D、繼續測量3、4、5…項，重復C。

所以，我們log中的情況是position=0，convertView=null，而position 1，2 … convertView都是同一個對象實例，即被復用第0項。

當Measure過程結束了，下面就要開始Layout過程了，由於onLayout方法代碼較多，我們直接pass，來看makeAndAddView方法，也就是真真創建View的代碼。

private View makeAndAddView(int position, int y, boolean flow, int childrenLeft,
            boolean selected) {
    ...

    // Make a new view for this position, or convert an unused view if possible
    child = obtainView(position, mIsScrap);

    // This needs to be positioned and measured
    setupChild(child, position, y, flow, childrenLeft, selected, mIsScrap[0]);

    ...

}

同樣的，子View實例都是由obtainView方法返回的。這時候就有個小細節了，由於前面Measure的時候，第0項的View已經創建了並且加入到了復用緩存當中，這一次就可以直接拿出來繼續用了。接著創建第1，2 … 後面項的時候就沒復用緩存了，只能一次次地Inflate。

所以，我們log中的情況是position=0，convertView復用第0項，而position 1，2 … convertView=null。

按理說，Layout之後，應該就不會在調用getView方法了，但是我們明顯能看到log仍然多了5次調用，那麼這又是怎麼回事呢？

前面說到onMeasure方法會導致getView調用，而一個View的onMeasure方法調用時機並不是由自身決定，而是由其父視圖來決定。ListView放在FrameLayout和RelativeLayout中其onMeasure方法的調用次數是完全不同的。具體可以參考我之前的一篇博客：http://blog.csdn.net/megatronkings/article/details/52270461

由於onMeasure方法會多次被調用，例子中是兩次，其實完整的調用順序是onMeasure - onLayout - onMeasure - onLayout - onDraw。所以我們又會看到5次調用，和最前面5次是一模一樣的。

那麼，肯定有童鞋又要問，既然onLayout也被執行兩次，那為何不是調用5x2+5x2=20次呢？

這就涉及到makeAndAddView方法中一段關鍵的代碼:

private View makeAndAddView(int position, int y, boolean flow, int childrenLeft,
            boolean selected) {
    ...

    if (!mDataChanged) {
         // Try to use an existing view for this position
         child = mRecycler.getActiveView(position);
         if (child != null) {
             // Found it -- we're using an existing child
             // This just needs to be positioned
             setupChild(child, position, y, flow, childrenLeft, selected, true);

             return child;
         }
    }

    // Make a new view for this position, or convert an unused view if possible
    child = obtainView(position, mIsScrap);

    // This needs to be positioned and measured
    setupChild(child, position, y, flow, childrenLeft, selected, mIsScrap[0]);

    ...

}

在第2次onLayout的時候，由於數據並沒有變化，即mDataChanged=false，這時候可以直接用當前項已經存在的View了，不要再通過getView方法重新綁定數據，所以getView是不需要被調用的。

從上面的分析中，我們可以得到wrap_content情況下getView被調用的時機和次數，假設onMeasure（heightMeasureSpec為AT_MOST）次數為n，onLayout次數為m，ListView控件內同時顯示的子項數為i，那麼getView次數=（n + 1）* i，正常情況match_parent時，getView次數= i，多余的getView調用次數應該是 （n + 1）* i - i = n * i；

由公式可以看出getView多余調用次數與onMeasure次數n以及顯示子項數i成正比關系。如果從關系式看不出來這個值有多恐怖，那麼我下面來舉個項目裡的大坑你就明白了。

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坑一：ListView高度為wrap_content放在RelativeLayout中

前面博客http://blog.csdn.net/megatronkings/article/details/52270461中分析到，RelativeLayout布局會使得子View的onMeasure周期翻倍調用。

比如4層嵌套的RelativeLayout會使得子View的onMeasure次數達到32，其中heightMeasureSpec為AT_MOST的次數為16，所以如果ListView同時顯示的項數為10，那麼getView的次數達到（16+1） * 10=170次，雖然只有10項，但是卻相當於一次性加載了170項，性能損耗之大可想而知。

下面，我們用實際的測試來驗證這個現象。

上面是4層RelativeLayout嵌套一個ListView，不要說實際項目中不可能出現這種情況，要知道布局嵌套有時其實非常隱蔽，稍不注意就這樣了。

為了方便查看日志，我們將ListView的Item數量設置成1項，log如下：

雖然onMeasure次數一共是32次，但實際上heightMeasureSpec是一次EXACTLY一次AT_MOST對半，所以導致getView調用的onMeasure次數為16次，加上onLayout的1次getView，總共恰好是17次，如日志所示。

可以總結出一個公式：如果RelativeLayout嵌套層數為n，ListView顯示項數為m，getView調用次數為（2^n+1）* m

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坑二：ListView放在ScrollView等垂直滾動視圖中

從官方的設計來看，ListView其實是禁止防止在ScrollView等垂直滾動視圖中的，但無奈各種各樣的業務和設計導致我們不得不這麼做，然後就衍生出了可謂ListView歷史上最大的坑：NoScrollListView。

NoScrollListView是什麼呢？來看一段代碼你就明白了，估計絕大數多項目中都有。

public class NoScrollListview extends ListView {  

    ...

    public void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {  
         int expandSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(Integer.MAX_VALUE >> 2, MeasureSpec.AT_MOST);  
         super.onMeasure(widthMeasureSpec, expandSpec);  

    }    

    ...

} 

NoScrollListview 出現的主要目的是為了支持ListView放在ScrollView等垂直滾動視圖中，原理很簡單，利用前面ListView測量原理分析到的機制，強行設置AT_MOST來測量子View高度，也就是強制ListView自適應，即使你在xml中正確地使用layout_height=”match_parent”，在Java代碼裡面也會強行設置成wrap_content，導致的結果就是每一次onMeasure都會不停調用getView。

如果，結合上前面說的RelativeLayout嵌套，ListView的性能損耗還要再翻倍！

假設ScrollView中存在RelativeLayout裡面嵌套NoScrollListview，RelativeLayout嵌套層數為n，那麼onMeasure的次數為2^n+2^(n+1)次，ListView顯示項數為m，getView調用次數為（2^n + 2^(n+1) +1）* m次。如果n=4，m=10，getView次數為490次！

相信看到這裡，終於知道為什麼ScrollView中嵌有列表的頁面會卡出翔了吧！

當然，事情還遠遠不止這麼簡單，尤其在某些特殊的場景下，容易導致onMeasure頻繁調用，以實際項目中遇到的問題場景舉兩個例子。

1、有些ScrollView具有下拉彈性功能，當手指下拉時會導致子View不停onMeasure，如果子View包含NoScrollListview，頁面肯定一頓一頓的。

2、如果你在getView中的某些不恰當的操作導致ListView重新onMeasure，比如setVisibility為Gone等，就會造成onMeasure和getView的相互循環調用，這時候性能消耗非常嚴重（一般不會ANR）。

3、同樣的，某些時候我們需要監聽ListView的滾動狀態，會使用setOnScrollListener，由於在onMeasure的時候會觸發OnScrollListener的回調，如果回調裡面某些不恰當的操作導致ListView再次觸發onMeasure就會導致OnScrollChangeListener和onMeasure兩者的死循環。

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3、幾點建議

對於以上幾點坑和問題，有如下一些建議：

1、使用ListView的時候注意盡量使用layout_height=”match_parent”。

2、如果第1點無法避免，需要注意ListView的父布局，父布局以上絕對不要使用RelativeLayout，即使使用FrameLayout或LinearLayout會增加布局層級。

3、如果第1點無法避免，需要注意不要在getView中使用setVisibility這種會觸發ListView重新onMeasure的操作。

4、如果ListView存在位移，比如下來刷新等，絕對要遵循第1點來設置layout_height=”match_parent”，不然頻繁觸發onMeasure會導致交互卡頓。

5、關於NoScrollListView，這種布局是嚴禁使用的，無論是哪種場景，如果ScrollView中必須要使用ListView，可以使用SimulateListView控件代替ListView https://github.com/MegatronKing/SimulateListView

6、由於GridView的measure機制和ListView有些差別，雖然同樣會有性能損耗但不大，不過還是建議開發者遵循以上幾點！