Android性能优化系列三：布局优化

CPU与GPU工作流程

CPU的任务繁多，做逻辑计算外，还要做内存管理、显示操作，因此在实际运算的时候性能会大打折扣，在没有GPU的时代，不能显示复杂的图形，其运算速度远更不上今天复杂三维游戏的要求。即使CPU的工作频率超过2GH或更高，对它绘制图形提高也不大，这时GPU的设计就出来了。结构图对比如下：

黄色：Control控制器，用于协调控制整个CPU的运行，包括取出指令、控制其他模块的运行等；

绿色：ALU(Arithmetic Logic Unit)，是算术逻辑单元，用于运行数学、逻辑运算；

橙色：Cache和DRAM分别为缓存和RAM，用于存储信息。

从结构图可以看出，CPU的控制器较为复杂，而ALU数量较少，因此CPU擅长各种复杂的逻辑运算，但不擅长数学尤其是浮点运算。

结合到Android的UI绘制流程可以简单的理解为如下关系：

CPU计算画图的方法得到矢量图，而GPU通过像素填充，将矢量图转为位图，绘制显示出来。这个过程就是栅格化。

矢量图：又叫向量图，是用一系列计算机指令来描述和记录一幅图，一幅图可以理解为一些列由点、线、面等组成的子图，它所记录的是对象的几何形状、线条粗细和色彩等

位图：位图又叫点阵图或像素图，计算机屏幕上的图像是由像素构成的，每个点用二进制数据来描述其颜色与宽度等信息，这些点是离散的，类似于点阵，多个像素的色彩组合形成了图像，称之为位图

60Hz刷新频率的由来

• 12fps：由于人类眼睛的特殊生理结构，如果所看画面之帧率高于每秒约10~12帧的时候，就会认为是连贯的
• 24fps：有声电影的拍摄及播放帧率均为美秒24帧，对一般人而言已经算可接受
• 30fps：早期的高动态电子游戏，帧率少于美秒30帧的话就会显得不连贯，这是因为没有动态模糊使流畅度降低
• 60fps：在与手机交互的过程中，如触摸和反馈 60帧以下是能感觉出来的，60帧以上不能察觉变化
• 当帧率低于60fps时感觉画面有卡顿迟滞现象

Android系统每隔16ms发出VSYNC信号(1000ms/60=16.66ms),触发对UI进行渲染，如果每次渲染都成功，这样就能够达到流畅的画面所需要的60fps，为了能够实现60fps，这意味着计算渲染的大多数操作都必须在16ms内完成。这里只是简单的提一下，有个初步的认识，后续会专门用一篇文章来详细分析Android的屏幕刷新机制。

Layout Inspector

• Android studio 自带工具
• 查看视图层级结构
• Tools—> Layout Inspector

Choreographer 检测丢帧(卡顿)

• 获取FPS，线上使用，具备实时性
• API 16之后
• Choreographer.getInstance().postFrameCallback

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   
    private long mStartFrameTime = 0;
    private int mFrameCount = 0;
    private static final long MONITOR_INTERVAL = 160L; //单次计算FPS使用160毫秒
    private static final long MONITOR_INTERVAL_NANOS = MONITOR_INTERVAL * 1000L * 1000L;
    private static final long MAX_INTERVAL = 1000L; //设置计算fps的单位时间间隔1000ms,即fps/s;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
   
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        getFPS();
    }
    
    @TargetApi(Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN)
    private void getFPS() {
   
        if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN) {
   
            return;
        }
        Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {
   
            @Override
            public void doFrame(long frameTimeNanos) {
   
                if (mStartFrameTime == 0) {
   
                    mStartFrameTime = frameTimeNanos;