Andorid用戶界面框架

　　Android的用戶界面框架（Android UI Framework）采用MVC（Model-View-Controller）模型，為用戶界面提供了處理用戶輸入的控制器（Controller）和顯示界面內容的視圖（View）。其中模型層（Model）是應用程序的核心，數據和代碼都被保存在模型中。

MVC模型中的視圖將應用程序的信息反饋給用戶，可能的反饋方法包括視覺、聽覺或者觸覺等，最常用的就是通過屏幕顯示反饋信息。

Android界面的基本架構

在Android中，界面是由一顆View樹來定義的。View樹的葉子結點是視圖組件，而其他非葉子結點則是容器組件。View樹的如下：
　　

View樹的這種樹型結構也為組件的事件管理，如觸摸屏、鍵盤點擊事件，提供了很多的便利。可以說組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復雜的布局，開發者可以利用這個特性開發出特別精致的界面。

當調用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，設置是葉子節點作為參數傳入此方法，這樣系統就獲得了該結點的參數，并將該節點作為根節點來測距和繪制，最終將以該結點為根節點的整棵樹都繪制在界面上。繪制過程中，父節點負責請求其子節點繪制它們自己，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的用戶界面都是由視圖組件(View)和容器組件(ViewGroup)組成的。為了便于理解，可以將容器看成是屏幕上的一個矩形的區域，是視圖則是位于該矩形區域內的一個組件。

View類是Android API中定義的類，位于android.view包中。一個View類或者其子類的對象中存儲與該對象相關的布局和內容屬性等，并且可以實現處理包括測距、布局、繪圖、焦點變換、滾動條以及屏幕區域內的該對象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類的可實例化子類。這些子類可以用于繪制交互式屏幕元素。使用Widget，我們可以快速地創建用戶界面。

ViewGroup類也是Android API中的類，位于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類對象的集合。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類的對象和ViewGroup本身。

ViewGroup的一個重要的子類是布局（Layout）。Layout可以為一組View創建一個結構。

Android界面的組成元素是View和ViewGroup的子類和簡介子類。視圖組件的作用是顯示，而容器組件的作用是管理。

坐標系

View自身的坐標

方法說明

getTop()	獲取View自身頂邊到其父控件布局頂邊的距離。
getLeft()	獲取View自身左邊到其父控件布局左邊的距離。
getTop()	獲取View自身右邊到其父控件布局左邊的距離。
getTop()	獲取View自身底邊到其父控件布局頂邊的距離。

MotionEvent提供的方法

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

方法說明

getX()	獲取點擊事件距離控件左邊的距離，即視圖坐標。
getY()	獲取點擊事件距離控件頂邊的距離，即視圖坐標。
getRawX()	獲取點擊事件距離整個屏幕左邊的距離，即絕對坐標。
getRawY()	獲取點擊事件距離整個屏幕頂邊的距離，即絕對坐標。

繪制過程

視圖展示的系統架構，由視圖根結點（RootView）開始，視圖根結點負責連接窗口管理器（WindowManage）與裝飾視圖（DecorView），窗口管理器用于響應用戶事件，而裝飾視圖用于展示特定圖像。

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

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Created with Rapha?l 2.2.0開始performTravesals()performMeasure()performLayout()performDraw()結束

• 以下圖片轉載自：Android應用層View繪制流程與源碼分析

Android系統顯示原理

Android的顯示過程可以簡單概括為：Android應用程序把經過測量、布局繪制后的surface緩存數據，通過SurfaceFlinger把數據渲染到顯示屏幕上，通過Android的刷新機制來刷新數據。也就是說應用層負責繪制，系統層負責渲染，通過進程間通信把應用層需要繪制的數據傳遞到系統層服務，系統層服務通過刷新機制把數據更新到屏幕。

繪制原理

繪制任務是由應用發起的，最終通過系統層繪制到硬件屏幕上。也就是說，應用進程繪制好后，通過跨進程通信機制把需要顯示的內容傳遞到系統層，由系統層的SurfaceFlinger服務繪制到屏幕上。

應用層

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

方法說明

Measure	用深度優先原則遞歸得到所有視圖（View）的寬、高；獲取當前View的正確寬度childWidthMeasureSpec和高度childHeightMeasureSpec之后，可以調用它的成員函數Measure來設置它的大小。如果當前正在測量的子視圖child是一個視圖容器，那么它又會重復執行操作，直到它的所有子孫視圖的大小都測量完成為止。
Layout	用深度優先原則遞歸得到所有視圖（View）的位置；當一個子View在應用程序窗口左上角的位置確定之后，再結合它在前面測量過程中確定的寬度和高度，就可以完全確定它在應用程序窗口中的布局。
Draw	目前Android支持了兩種繪制方式：軟件繪制（CPU）和硬件加速（GPU），其中硬件加速在Android3.0開始已經全面支持，很明顯，硬件加速在UI的顯示和繪制的效率遠遠高于CPU繪制。 GPU的缺點： 耗電：GPU的功耗與CPU高。 兼容問題：某些接口和函數不支持硬件加速。 內存大：使用OpenGL的接口至少需要8MB的內存。

布局優化

Android的界面繪制是通過遞歸來繪制界面，因此通過減少Layout層級，減少測量、繪制時間，提高復用性三個方面來優化布局的時間是非常重要的。

盡量使用RelativeLayout和LinearLayout。

在布局層相同的情況下，使用LinearLayout。

用LinearLayout有時會使嵌套層級變多，應該使用RelativeLayout，使界面盡量扁平化。

使用merge標簽消除多余的層級。

如果需要在兩個View之間添加空白，可以使用Space標簽。

• space標簽是一個空白的標簽，主要用于在兩個View之間添加空白。
• 而且Space不占用繪制資源，因為Space控件onDraw方法進行了一個空的實現。

Merge使用注意事項

Merge只能用在布局XML文件的根元素。

使用Merge來加載一個布局，必須指定一個ViewGroup作為其父元素，并且要設置加載的attachToRoot參數為true（參照inflat（int， ViewGroup， boolean））

不能在ViewStub中使用Merge標簽。原因就是ViewStub的inflate方法中根本沒有attachToRoot的設置。

ViewStub

使用ViewStub標簽提高顯示速度。

在開發中，我們經常會遇到一個問題，在某一個布局中的子布局非常多，但是在App中，又不是所有的布局都需要顯示（部分顯示），打開這個界面的時候，會根據不同的場景和屬性顯示不同的Layout。例如：一個頁面對不同的用戶，比如未登錄用戶、普通用戶、VIP用戶會顯示不同的頁面。又或者說，有些用戶喜歡對APP界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，它們仍然在布局中，仍會測試和解析這些布局。

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，并且不占布局位置，占用資源非常小的視圖對象。可以為ViewStub指定一個布局，加載布局的使用，只有ViewStub會被初始化，然后當ViewStub被設置為可見的時候，或者調用了ViewStub.inflate()的時候，ViewStub所指向的布局才會被加載和實例化，然后ViewStub的布局屬性都會傳給它指向的布局。這樣，就可以使用ViewStub來設置是否顯示某個布局。

<?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"><includeandroid:id="@+id/topBar"layout="@layout/common_top_bar"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="@dimen/top_bar_height" /><ViewStubandroid:id="@+id/viewstub_first"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"android:layout="@layout/viewstub_first" /><ViewStubandroid:id="@+id/viewstub_second"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"android:layout="@layout/viewstub_second" /><ViewStubandroid:id="@+id/viewstub_default"android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"android:layout="@layout/layout_default" /></LinearLayout>

在調用的時候，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，使用代碼如下：

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，上面的代碼使用的是inflate方法，也可以直接使用ViewStub.setVisibility(View.Visible)方法。

注意事項

• 使用ViewStub只能加載一次，之后ViewStub對象會被置為空。換句話說，某個被ViewStub指定的布局被加載后，就不能再通過ViewStub來控制它了。所以它不適用于需要按需顯示隱藏的情況。
• ViewStub只能用來加載一個布局文件，而不是某個具體的View，當然也可以把View寫在某個布局文件中。如果想操作一個具體的View，還是使用visibility屬性。
• ViewStub中不能嵌套Merge標簽。

使用場景

• 在程序運行期間，某個布局在加載后，就不會有變化，除非銷毀該頁面重新加載。
• 想要控制顯示與隱藏的是一個布局文件，而非某個View。
• 因為ViewStub只能Inflate一次，之后就會被置空，無法繼續使用ViewStub來控制布局。所以需要在運行時不止一次顯示和隱藏某個布局的時候，使用ViewStub是無法實現的。這時只能使用View的可見性來控制。

延遲加載

延遲加載的功能非常重要，特別是界面中顯示的內容比較多并且所占空間比較大的時候。在Android應用程序中，可以使用ViewStub實現延遲加載的功能。

當調用ViewStub的setVisbility()函數設置為可見或者調用inflate初始化該View的時候，ViewStub引用的資源開始初始化，然后引用的資源填充在ViewStub所在的位置上。在沒有調用setVisibility(int)函數或者inflate()函數之前，ViewStub一直存在組件樹層級結構中。但是由于ViewStub非常輕量級，所以對性能的影響非常小。

影響布局效率的主要原因

提高布局效率的方法總體來說就是減少層級，提高繪制速度和布局復用。
　　影響布局效率的主要原因如下：

• 布局的層級越少，加載速度越快。
• 減少同一級控件的數量，加載速度會變快。
• 一個控件的屬性越少，解析越快。

Android繪制優化

• 盡量多使用RelativeLayout或者LinearLayout，不要使用絕對布局AbsoluteLayout。
• 將可復用的組件抽取出來并通過<include/>標簽使用。
• 使用<ViewStub/>標簽加載一些不常用的布局。
• 使用<merge/>標簽減少布局的嵌套層次。
• 盡可能少用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。
• 刪除控件中的無用屬性。

附錄

• 《Android應用性能優化最佳實踐》
  • 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

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Android 界面介绍与绘制优化的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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