2.3 布局优化
布局是否合理主要影响的是页面测量时间的多少，我们知道一个页面的显示测量和绘制过程都是通过递归来完成的，多叉树遍历的时间与树的高度h相关，其时间复杂度为O(h)，如果层级太深，每增加一层则会增加更多的页面显示时间。
任何时候View中的绘制内容发生变化时，都需要重新创建DisplayList、渲染DisplayList，更新到屏幕上等一系列操作。这个流程的表现性能取决于View的复杂程度、View的状态变化以及渲染管道的执行性能。例如，假设某个Button的大小需要增大到目前的两倍，在增大Button大小之前，需要通过父View重新计算并摆放其他子View的位置。修改View的大小会触发整个HierarcyView的重新计算大小的操作。如果是修改View的位置，则会触发HierarchView重新计算其他View的位置。如果布局很复杂，就很容易导致严重的性能问题。
在优化前首先讲解两个布局优化的常用工具。
2.3.1 常用布局优化工具
1.?Hierarchy Viewer
Hierarchy Viewer是Android SDK自带的一款可视化调试工具，用来检查Layout嵌套及绘制时间，以可视化的布局角度直观获取Layout布局设计和各种属性信息，开发者在调试和布局UI界面时可以很方便地使用，提高用户的开发效率。
出于安全考虑，Hierarchy Viewer只能连接Android开发版手机或模拟器。
在应用程序DEBUG模式中，无法启动Hierarchy Viewer。
接下来一步步介绍如何使用Hierarchy Viewer。
Step1：构造页面
先构造一个简单的页面LayoutPerActivity，该页面如图2-20所示，然后启动应用，进入这个页面。
图2-20 页面显示
Step2：打开Hierarchy View
Eclipse和Android Studio都带有Hierarchy View工具，下面介绍在这两款IDE上打开Hierarchy View的方法。
Android Studio
在Android Studio上可以直接在快捷工具栏打开Android Device Monitor，如图2-21所示。Android Device Monitor上就有Hierarchy View视图，可直接查看。
或者选择Tools->Android->Android Device Monitor菜单，直接打开Hierarchy View。
Eclipse
在Eclipse的ADT Android插件中，不能直接启动Hierachy Viewer，可以从Android SDK工具包中，通过命令行的方式启动，在Android SDK下的tools目录下，在命令行方式下运行hierachyviewer。
使用AS打开后的整体窗口如图2-22所示。
图2-22 Hierarchy View整体窗口
可以看到4个窗口，各个窗口的功能如下：
Windows：显示当前设备信息，以及当前设备的所有页面列表。
View Properties：当前选中View的属性。
TreeView：把Activity中所有控件（View）的层次结构从左到右显示出来，其中最右边部分是最底层的控件（View）。
Tree Overview：全局概览，以缩略图的方式显示整个应用中各控件的层次关系，并且框出TreeView窗口中显示部分在全局中的位置，如果一个界面中的控件和层级比较多，可以通过鼠标移动这个显示区域移动。
Layout View：整体Layout布局图，以手机屏幕上真实位置呈现出来，在TreeView中选中某一个控件时，会在Layout View用红色的框标注。
Step3：使用Hierarchy Viewer查看层级和耗时
查看层级图：在Windows窗口页，选择需要查看的组件，双击或单击Load View Hierarchy按钮即可打开。双击后在Tree View界面中，从左到右把所有控件层级图显示出来，这样就可以看到整体界面的层级深度。
查看某个View的耗时：在快捷键工具栏中单击Obtain layout times for tree rooted at selected node按钮，如图2-23所示。
图2-23 查看单个View的耗时
这时可以看到Tree View中的页面增加了属性，单击一个控件，可以看到这个View的耗时情况。
根据图2-24从上往下看，1 view表示这个控件是这个树下的最后一个控件，即表示是它本身，下面的时间表示Measure、Layout以及Draw三个阶段的耗时。最后一个框有不同色的三个指示灯，分别对应当前控件在测量、布局以及画视图三个阶段，颜色表示这个控件占用的时间百分比，如果是绿色的，表示该控件在该阶段比其他50%的控件的速度要快，黄色表示比其他50%的控件的速度要慢，红色表示该控件在该阶段的处理速度是最慢的，就需要注意了。
到这里我们就知道如何使用Hierarchy View来分析一个页面的层级和耗时，并且使用这个工具，用户可以很方便地查看和调试应用中的UI界面，分析其性能，建议开发者在开发阶段也使用这款工具。但一个应用的界面非常多，如果一个个这样分析的话效率非常低，所以再介绍另外一个工具Lint，用于检查所有页面的层级，并把深度高于N（自定义）的界面输出，然后通过Hierarchy View工具来仔细分析。
2.?布局层级检查
Android Lint是Android SDK Tools 16（ADT 16）之后引入的代码检查工具，通过代码静态检查，可以发现潜在的代码问题，并给出优化建议。Android-Lint检查工具使用的方式有以下两种：
命令行使用脚本执行。
在IDE中使用视图化工具。
Lint的检查结果分为6类，如图2-25所示。
图2-25 Android Lint示意图
Correctness（正确性）
Security（安全性）
Performance（性能）
Usability（可用性）
Accessibility（可达性）
国际化
问题的严重程度（severity）从高到低依次是：
Fatal
Error
Warning
Information
Ignore
扫描规则和缺陷级别可以在File→Settings→Inspections→Android Lint中配置，Lint的功能非常强大，强烈建议开发者深入学习使用方法，这里只讲解如何使用Android Lint来发现XML布局检查。使用Lint扫描前，先配置需要检查的项目，只需要检查Layout层级深度。先进入File→Settings→Inspections→Android Lint。
如图2-26所示，这里的配置只扫描Layout的层级和View的个数，如下所示：
TooDeepLayout：表示布局太深，默认层级超过10层会提示该问题，可以自定义环境变量ANDROID_LINT_MAX_DEPTH来修改。布局深度增加会导致内存消耗也随之增加，因此布局尽可能浅而宽。
TooManyViews：表示控件太多，默认超过80个控件会提示该问题。
在Android Studio中启动Lint，从菜单栏选择Analyze→Inspect Code，进去后可以指定扫描的范围，可以是整个工程，也可以是一个Module或单独的文件。启动扫描，扫描结果如图2-27所示。
图2-26 设置Lint规则
可以很清楚地显示哪个layout有问题，进而打开对应文件并修改。介绍完两个工具，接下来我们从多个方面来优化UI，让应用使用更流畅。
2.3.2 布局优化方法
在Android应用开发中，常用的布局方式主要有LinearLayout、RelativeLayout、FrameLayout等，通过这些布局可以实现各种各样的界面。我们需要知道如何高效地使用这些布局方式来组织UI控件，布局的好坏影响到绘制的时间，本节将通过减少Layout层级，减少测量、绘制时间，提高复用性三个方面来优化布局，优化的目的就是减少层级，让布局扁平化，以提高绘制的时间，提高布局的复用性节省开发和维护成本。
1.?减少层级
层级越少，测试和绘制的时间就越短，通常减少层级有以下两个常用方案：
合理使用RelativeLayout和LinearLayout。
合理使用Merge。
（1）RelativeLayout与LinearLayout
使用LinearLayout布局的具体方法，见代码清单2-1。
代码清单2-1 使用LinearLayout布局
<LinearLayout xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical">
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:orientation="horizontal">
<TextView
android:id="@+id/layout_per_txt_1"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="100dp"
android:text="TITLE"
android:textSize="20sp" />
<LinearLayout
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="100dp"
android:orientation="vertical">
<TextView
android:id="@+id/layout_per_txt_2"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="50dp"
android:text="Des"/>
<ImageView
android:id="@+id/imageView_2"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@mipmap/ic_launcher" />
</LinearLayout>
</LinearLayout>
</LinearLayout>
这是一个简单的布局页面，在根视图上嵌套了两个LinearLayout，并且有两层显示界面，如图2-28所示。
使用2.3.1节介绍的方法通过Hierarchy View来查看下层级情况，如图2-29所示。
图2-29 Hierarchy View检查结果
由图2-29可以看到一共有7级，使用RelativeLayout进行优化，达到相同的布局效果，并且RelativeLayout允许子元素指定它们相对于其他元素或父元素的位置，有最大自由度的布局属性，而且布局层次最浅，占用内存最少。修改见代码清单2-2。
代码清单2-2 使用RelativeLayou布局
<RelativeLayout xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical">
<TextView
android:id="@+id/layout_per_txt_1"
android:layout_width="100dp"
android:layout_height="100dp"
android:background="@color/yellow"
android:text="TITLE"
android:textColor="#FFFF0000"
android:textSize="20sp" />
<TextView
android:id="@+id/layout_per_txt_2"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="50dp"
android:layout_toEndOf="@id/layout_per_txt_1"
android:layout_toRightOf="@id/layout_per_txt_1"
android:background="@color/blue"
android:text="Des"/>
<ImageView
android:id="@+id/imageView_2"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_below="@id/layout_per_txt_2"
android:layout_toEndOf="@id/layout_per_txt_1"
android:layout_toRightOf="@id/layout_per_txt_1"
android:background="@mipmap/ic_launcher" />
</RelativeLayout>
这样就可以减少两个层级，用一个RelativeLayout就可以达到显示的效果，再使用Hierarchy View来查看层级，可以看到减少到5层，如图2-30所示。
图2-30 优化后的Hierarchy View检查结果
但ReativeLayout也存在性能低的问题，原因是RelativeLayout会对子View做两次测量，在RelativeLayout中子View的排列方式是基于彼此的依赖关系，因为这个依赖关系可能和布局中View的顺序并不相同，在确定每个子View的位置时，需要先给所有子View做一次排序。如果在RelativeLayout中允许子View横向和纵向互相依赖，就需要横向、纵向分别进行一次排序测量。但如果在LinearLayout中有weight属性，也需要进行两次测量，因为没有更多的依赖关系，所以仍然会比RelativeLayout的效率高，在布局上RelativeLayout不如LinearLayout快。
但是如果布局本身层次太深，还是推荐用RelativeLayout减少布局本身层次，相较于测量两次，虽然会增加一些计算时间，但在体验上影响不会特别大，如果优化掉两层仅仅是增加一次测量，还是非常值得的，布局层次深会增加内存消耗，甚至引起栈溢出等问题，即使耗点时间，也不能让应用不可用。
根据以上分析，可以总结出以下几点布局原则：
尽量使用RelativeLayout和LinearLayout。
在布局层级相同的情况下，使用LinearLayout。
用LinearLayout有时会使嵌套层级变多，应该使用RelativeLayout，使界面尽量扁平化。
由于Android的碎片化程度很高，市面上的屏幕尺寸也是各式各样，使用RelativeLayout能使构建的布局适应性更强，构建出来的UI布局对多屏幕的适配效果更好，通过指定UI控件间的相对位置，使不同屏幕上布局的表现基本保持一致。当然，也不是所有情况下都得使用相对布局，根据具体情况选择和搭配使用其他布局方式来实现最优布局。
（2）Merge的使用
从名字上就可以看出，Merge就是合并的意思。使用它可以有效优化某些符合条件的多余的层级。使用Merge的场合主要有以下两处：
在自定义View中使用，父元素尽量是FrameLayout或者LinearLayout。
在Activity中整体布局，根元素需要是FrameLayout。
我们仍以前面的布局为例，在页面增加一个自定义控件TopBar，故在代码清单2-2布局的基础上增加如下代码：
<RelativeLayout xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:orientation="vertical">
<com.ycl.androidtech.ui.TopBar
android:id="@+id/lay_out_topbar"
android:layout_width="fill_parent"
android:layout_height="50dp"/>
……………
</RelativeLayout >
其中TopBar的XML布局如下：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
android:orientation="horizontal" android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="@dimen/topbar_height">
<ImageView
android:layout_gravity="center"
android:id="@+id/backImg"
android:layout_width="60dp"
android:layout_height="44dp"
android:background="@drawable/img_top_back"
android:focusable="true" />
<TextView
android:id="@+id/titleTextView"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_centerVertical="true"
android:text="标题"/>
</LinearLayout>
显示结果如图2-31所示。这种布局在一些列表的Item中非常常见，而且列表中Item本身的层级比较深，因此优化显得更有意义。
我们使用HierarchyView查看增加TopBar后的布局层级，如图2-32所示。可以看到，就是这么简单的一个布局，却把层级增加了两级，从图2-32中很明显地看出TopBar后一层的LinearLayout是多余的，这时可以使用Merge把这一层消除。
图2-32 增加TopBar后的布局层级
使用Merge来优化布局，使用Merge标签替换LinearLayout后，原来的LinearLayout属性也没有用了，修改后的代码如代码清单2-3。
代码清单 2-3
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<merge xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
android:orientation="horizontal" android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="@dimen/topbar_height">
<ImageView
android:layout_gravity="center"
android:id="@+id/backImg"
android:layout_width="60dp"
android:layout_height="44dp"
android:background="@drawable/img_top_back" />
<TextView
android:layout_gravity="center"
android:id="@+id/titleTextView"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_centerVertical="true"
android:singleLine="true"
android:text="标题"
android:textSize="18sp" />
</merge>
运行后再使用Hierarchy View查看当前层级，如图2-33所示。
图2-33 合并后的布局层级
这样就把多余的LinearLayout消除了，原理是在Android布局的源码中，如果是Merge标签，那么直接将其中的子元素添加到Merge标签Parent中，这样就保证了不会引入额外的层级。
如果Merge代替的布局元素为LinearLayout，在自定义布局代码中将LinearLayout的属性添加到引用上，如垂直或水平布局、背景色等。
但Merge不是所有地方都可以任意使用，有以下几点要求：
Merge只能用在布局XML文件的根元素。
使用merge来加载一个布局时，必须指定一个ViewGroup作为其父元素，并且要设置加载的attachToRoot参数为true（参照inf?late（int, ViewGroup, boolean））。
不能在ViewStub中使用Merge标签。原因就是ViewStub的inf?late方法中根本没有attachToRoot的设置。
这一节讲了如何减少层级，那么在Android系统中，多少层才是合理的呢？当然是越少越好，但从Lint检查的配置上看，超过10层才会报警，实际上在开发时，随着产品设计的丰富和多样性，很容易超过10层，根据实际开发过程中超过15层就要重视并准备做优化，20层就必须修改了。在实在没有办法优化的情况下，需要把复杂的层级用自绘控件来实现，自绘控件中的图层层级再多，在布局上也只是一层，但这样也会带来过度绘制的问题，在后一章节中会重点介绍这个问题的优化方案。
在Activiy的总布局中使用Merge，但又想设置整体的属性（布局方式或背景色），可以不使用setContentView方法加载Layout，而使用（id/content）将FrameLayout取出来，在代码中手动加载布局，但如果层级压力不大（小于10级），则没有必要，因为这样代码的维护性较差。
2.?提高显示速度
我们在开发的过程中会碰到这样的场景或者显示逻辑：某个布局当中的子布局非常多，但并不是所有元素都同时显示出来，而是二选一或者N选一，打开这个界面根据不同的场景和属性显示不同的Layout。例如：一个页面对不同的用户（未登录、普通用户、会员）来说，显示的布局不同。或者，有些用户喜欢对不同的元素使用INVISIBLE或者GONE隐藏，通过设计元素的visable属性来控制，这样虽然达到了隐藏的目的，但效率非常低，原因是即使将元素隐藏，它们仍在布局中，仍会测试和解析这些布局。Android提供了ViewStub控件来解决这个场景。
ViewStub是一个轻量级的View，它是一个看不见的，并且不占布局位置，占用资源非常小的视图对象。可以为ViewStub指定一个布局，加载布局时，只有ViewStub会被初始化，然后当ViewStub被设置为可见时，或是调用了ViewStub.inf?late()时，ViewStub所指向的布局会被加载和实例化，然后ViewStub的布局属性都会传给它指向的布局。这样，就可以使用ViewStub来设置是否显示某个布局。
代码清单2-4是两个ViewStub通过不同的初始化来加载两个不同的布局，以满足用户的需求。
代码清单2-4 使用ViewStub
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
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/topbar_height" />
<ViewStub
android:id="@+id/viewstub_text"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout="@layout/viewstub_text_layout1"/>
<ViewStub
android:id="@+id/viewstub_image"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout="@layout/layout_bitmap_show"/>
</LinearLayout>
在调用时，根据需求切换不同的Layout，这样可以提高页面初始化的速度，使用代码如下：
View view = inflater.inflate(R.layout.fm_xml_show, container, false);
if (changeView) {
ViewStub stub = (ViewStub) view.findViewById(R.id.viewstub_text);
stub.inflate();
changeView = false;
} else {
ViewStub stub = (ViewStub) view.findViewById(R.id.viewstub_image);
stub.inflate();
changeView = true;
}
ViewStub显示有两种方式，上面代码使用的是inf?late方法，也可以直接使用ViewStub.setVisibiltity（View.Visible）方法。
使用ViewStub时需要注意以下几点：
ViewStub只能加载一次，之后ViewStub对象会被置为空。换句话说，某个被ViewStub指定的布局被加载后，就不能再通过ViewStub来控制它了。所以它不适用于需要按需显示隐藏的情况。
ViewStub只能用来加载一个布局文件，而不是某个具体的View，当然也可以把View写在某个布局文件中。如果想操作一个具体的View，还是使用visibility属性。
VIewStub中不能嵌套Merge标签。
不过这些限制都无伤大雅，我们还是能够用ViewStub来做很多事情，ViewStub的主要使用场景如下：
在程序运行期间，某个布局在加载后，就不会有变化，除非销毁该页面再重新加载。
想要控制显示与隐藏的是一个布局文件，而非某个View。
因为ViewStub只能Inf?late一次，之后会被置空，无法继续使用ViewStub来控制布局。所以当需要在运行时不止一次显示和隐藏某个布局时，使用ViewStub是无法实现的。这时只能使用View的可见性来控制。
3.?布局复用
我们在开发应用时还会碰到另一个常见的场景，就是一个相同的布局在很多页面（Activity或Fragment）会用到，如果给这些页面的布局文件都统一加上相同的布局代码，维护起来就很麻烦，可读性也差，一旦需要修改，很容易有漏掉的地方，Android的布局复用可以通过<include>标签来实现，就像提取代码公用部分一样，在编写Android布局文件时，也可以将相同的部分提取出来，在使用时，用<include>添加进去。例如：
<LinearLayout xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
……
android:orientation="vertical">
<include
android:id="@+id/topBar"
layout="@layout/common_top_bar"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="@dimen/topbar_height" />
</ LinearLayout >
例如，在大部分应用中，基本上所有的应用都会带有头部栏（TopBar），主要是显示标题和返回键功能，这样只需要维护一份代码，就可以修改所有的显示效果。这个示例的TopBar布局XML如下：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http:// schemas.android.com/apk/res/android"
android:orientation="horizontal" android:layout_width="match_parent"
android:background="@color/black"
android:layout_height="@dimen/topbar_height">
<ImageView
android:layout_gravity="center"
android:id="@+id/backImg"
android:layout_width="60dp"
android:layout_height="44dp"
android:background="@drawable/img_top_back"
android:focusable="true" />
<TextView
android:layout_gravity="center"
android:id="@+id/titleTextView"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:ellipsize="end"
android:layout_centerVertical="true"
android:gravity="center"
android:singleLine="true"
android:textColor="#FFFFFFFF"
android:text="标题"
android:textSize="18sp" />
</LinearLayout>
类似于TopBar的这类常用控件，包括菜单，可以把具体实现抽象到页面的基类（BaseActivity）中，这样布局和具体的实现都收归到一个地方，方便维护。
提高布局效率的方法总体来说就是减少层级，提高绘制速度和布局复用。影响布局效率主要有以下几点：
布局的层级越少，加载速度越快。
减少同一层级控件的数量，加载速度会变快。
一个控件的属性越少，解析越快。
根据本节的分析，对优化的总结如下：
尽量多使用RelativeLayout或LinearLayout，不要使用绝对布局AbsoluteLayout。
将可复用的组件抽取出来并通过< include />标签使用。
使用< ViewStub />标签加载一些不常用的布局。
使用< merge />标签减少布局的嵌套层次。
尽可能少用wrap_content，wrap_content会增加布局measure时的计算成本，已知宽高为固定值时，不用wrap_content。
删除控件中的无用属性。