Android中RelativeLayout和LinearLayout性能分析

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先看一些現象吧：用eclipse或者Android studio，新建一個Activity自動生成的佈局文件都是RelativeLayout，或許你會認爲這是IDE的默認設置問題，其實不然，這是由 android-sdk\tools\templates\activities\BlankActivity\root\res\layout\activity_simple.xml.ftl 這個文件事先就定好了的，也就是說這是Google的選擇，而非IDE的選擇。那SDK爲什麼會默認給開發者新建一個默認的RelativeLayout佈局呢？當然是因爲RelativeLayout的性能更優，性能至上嘛。但是我們再看看默認新建的這個RelativeLayout的父容器，也就是當前窗口的頂級View——DecorView，它卻是個垂直方向的LinearLayout，上面是標題欄，下面是內容欄。那麼問題來了，Google爲什麼給開發者默認新建了個RelativeLayout，而自己卻偷偷用了個LinearLayout，到底誰的性能更高，開發者該怎麼選擇呢？

View的一些基本工作原理

先通過幾個問題，簡單的瞭解寫android中View的工作原理吧。

View是什麼？

簡單來說，View是Android系統在屏幕上的視覺呈現，也就是說你在手機屏幕上看到的東西都是View。

View是怎麼繪製出來的？

View的繪製流程是從ViewRoot的performTraversals（）方法開始，依次經過measure（），layout（）和draw（）三個過程才最終將一個View繪製出來。

View是怎麼呈現在界面上的？

Android中的視圖都是通過Window來呈現的，不管Activity、Dialog還是Toast它們都有一個Window，然後通過WindowManager來管理View。Window和頂級View——DecorView的通信是依賴ViewRoot完成的。

View和ViewGroup什麼區別？

不管簡單的Button和TextView還是複雜的RelativeLayout和ListView，他們的共同基類都是View。所以說，View是一種界面層控件的抽象，他代表了一個控件。那ViewGroup是什麼東西，它可以被翻譯成控件組，即一組View。ViewGroup也是繼承View，這就意味着View本身可以是單個控件，也可以是多個控件組成的控件組。根據這個理論，Button顯然是個View，而RelativeLayout不但是一個View還可以是一個ViewGroup，而ViewGroup內部是可以有子View的，這個子View同樣也可能是ViewGroup，以此類推。

RelativeLayout和LinearLayout性能PK

基於以上原理和大背景，我們要探討的性能問題，說的簡單明瞭一點就是：當RelativeLayout和LinearLayout分別作爲ViewGroup，表達相同佈局時繪製在屏幕上時誰更快一點。上面已經簡單說了View的繪製，從ViewRoot的performTraversals（）方法開始依次調用perfromMeasure、performLayout和performDraw這三個方法。這三個方法分別完成頂級View的measure、layout和draw三大流程，其中perfromMeasure會調用measure，measure又會調用onMeasure，在onMeasure方法中則會對所有子元素進行measure，這個時候measure流程就從父容器傳遞到子元素中了，這樣就完成了一次measure過程，接着子元素會重複父容器的measure，如此反覆就完成了整個View樹的遍歷。同理，performLayout和performDraw也分別完成perfromMeasure類似的流程。通過這三大流程，分別遍歷整棵View樹，就實現了Measure，Layout，Draw這一過程，View就繪製出來了。那麼我們就分別來追蹤下RelativeLayout和LinearLayout這三大流程的執行耗時。
如下圖，我們分別用兩用種方式簡單的實現佈局測試下

31713556B8907738423903D70A5031AA.jpg

LinearLayout

Measure：0.738ms
Layout：0.176ms
draw：7.655ms

RelativeLayout

Measure：2.280ms
Layout：0.153ms
draw：7.696ms
從這個數據來看無論使用RelativeLayout還是LinearLayout，layout和draw的過程兩者相差無幾，考慮到誤差的問題，幾乎可以認爲兩者不分伯仲，關鍵是Measure的過程RelativeLayout卻比LinearLayout慢了一大截。

Measure都幹什麼了

RelativeLayout的onMeasure()方法

View[] views = mSortedHorizontalChildren;
    int count = views.length;

    for (int i = 0; i < count; i++) {
      View child = views[i];
      if (child.getVisibility() != GONE) {
        LayoutParams params = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
        int[] rules = params.getRules(layoutDirection);

        applyHorizontalSizeRules(params, myWidth, rules);
        measureChildHorizontal(child, params, myWidth, myHeight);

        if (positionChildHorizontal(child, params, myWidth, isWrapContentWidth)) {
          offsetHorizontalAxis = true;
        }
      }
    }

    views = mSortedVerticalChildren;
    count = views.length;
    final int targetSdkVersion = getContext().getApplicationInfo().targetSdkVersion;

    for (int i = 0; i < count; i++) {
      View child = views[i];
      if (child.getVisibility() != GONE) {
        LayoutParams params = (LayoutParams) child.getLayoutParams();

        applyVerticalSizeRules(params, myHeight);
        measureChild(child, params, myWidth, myHeight);
        if (positionChildVertical(child, params, myHeight, isWrapContentHeight)) {
          offsetVerticalAxis = true;
        }

        if (isWrapContentWidth) {
          if (isLayoutRtl()) {
            if (targetSdkVersion < Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
              width = Math.max(width, myWidth - params.mLeft);
            } else {
              width = Math.max(width, myWidth - params.mLeft - params.leftMargin);
            }
          } else {
            if (targetSdkVersion < Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
              width = Math.max(width, params.mRight);
            } else {
              width = Math.max(width, params.mRight + params.rightMargin);
            }
          }
        }

        if (isWrapContentHeight) {
          if (targetSdkVersion < Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
            height = Math.max(height, params.mBottom);
          } else {
            height = Math.max(height, params.mBottom + params.bottomMargin);
          }
        }

        if (child != ignore || verticalGravity) {
          left = Math.min(left, params.mLeft - params.leftMargin);
          top = Math.min(top, params.mTop - params.topMargin);
        }

        if (child != ignore || horizontalGravity) {
          right = Math.max(right, params.mRight + params.rightMargin);
          bottom = Math.max(bottom, params.mBottom + params.bottomMargin);
        }
      }
    }

根據源碼我們發現RelativeLayout會對子View做兩次measure。這是爲什麼呢？首先RelativeLayout中子View的排列方式是基於彼此的依賴關係，而這個依賴關係可能和佈局中View的順序並不相同，在確定每個子View的位置的時候，就需要先給所有的子View排序一下。又因爲RelativeLayout允許A，B 2個子View，橫向上B依賴A，縱向上A依賴B。所以需要橫向縱向分別進行一次排序測量。

LinearLayout的onMeasure()方法

  @Override
  protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    if (mOrientation == VERTICAL) {
      measureVertical(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
    } else {
      measureHorizontal(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
    }
  }

與RelativeLayout相比LinearLayout的measure就簡單明瞭的多了，先判斷線性規則，然後執行對應方向上的測量。隨便看一個吧。

for (int i = 0; i < count; ++i) {
      final View child = getVirtualChildAt(i);

      if (child == null) {
        mTotalLength += measureNullChild(i);
        continue;
      }

      if (child.getVisibility() == View.GONE) {
       i += getChildrenSkipCount(child, i);
       continue;
      }

      if (hasDividerBeforeChildAt(i)) {
        mTotalLength += mDividerHeight;
      }

      LinearLayout.LayoutParams lp = (LinearLayout.LayoutParams) child.getLayoutParams();

      totalWeight += lp.weight;

      if (heightMode == MeasureSpec.EXACTLY && lp.height == 0 && lp.weight > 0) {
        // Optimization: don't bother measuring children who are going to use
        // leftover space. These views will get measured again down below if
        // there is any leftover space.
        final int totalLength = mTotalLength;
        mTotalLength = Math.max(totalLength, totalLength + lp.topMargin + lp.bottomMargin);
      } else {
        int oldHeight = Integer.MIN_VALUE;

        if (lp.height == 0 && lp.weight > 0) {
          // heightMode is either UNSPECIFIED or AT_MOST, and this
          // child wanted to stretch to fill available space.
          // Translate that to WRAP_CONTENT so that it does not end up
          // with a height of 0
          oldHeight = 0;
          lp.height = LayoutParams.WRAP_CONTENT;
        }

        // Determine how big this child would like to be. If this or
        // previous children have given a weight, then we allow it to
        // use all available space (and we will shrink things later
        // if needed).
        measureChildBeforeLayout(
           child, i, widthMeasureSpec, 0, heightMeasureSpec,
           totalWeight == 0 ? mTotalLength : 0);

        if (oldHeight != Integer.MIN_VALUE) {
         lp.height = oldHeight;
        }

        final int childHeight = child.getMeasuredHeight();
        final int totalLength = mTotalLength;
        mTotalLength = Math.max(totalLength, totalLength + childHeight + lp.topMargin +
           lp.bottomMargin + getNextLocationOffset(child));

        if (useLargestChild) {
          largestChildHeight = Math.max(childHeight, largestChildHeight);
        }
      }

父視圖在對子視圖進行measure操作的過程中，使用變量mTotalLength保存已經measure過的child所佔用的高度，該變量剛開始時是0。在for循環中調用measureChildBeforeLayout（）對每一個child進行測量，該函數實際上僅僅是調用了measureChildWithMargins(),在調用該方法時，使用了兩個參數。其中一個是heightMeasureSpec，該參數爲LinearLayout本身的measureSpec；另一個參數就是mTotalLength，代表該LinearLayout已經被其子視圖所佔用的高度。每次for循環對child測量完畢後，調用child.getMeasuredHeight()獲取該子視圖最終的高度，並將這個高度添加到mTotalLength中。在本步驟中，暫時避開了lp.weight>0的子視圖，即暫時先不測量這些子視圖，因爲後面將把父視圖剩餘的高度按照weight值的大小平均分配給相應的子視圖。源碼中使用了一個局部變量totalWeight累計所有子視圖的weight值。處理lp.weight>0的情況需要注意，如果變量heightMode是EXACTLY，那麼，當其他子視圖佔滿父視圖的高度後，weight>0的子視圖可能分配不到佈局空間，從而不被顯示，只有當heightMode是AT_MOST或者UNSPECIFIED時，weight>0的視圖才能優先獲得佈局高度。最後我們的結論是：如果不使用weight屬性，LinearLayout會在當前方向上進行一次measure的過程，如果使用weight屬性，LinearLayout會避開設置過weight屬性的view做第一次measure，完了再對設置過weight屬性的view做第二次measure。由此可見，weight屬性對性能是有影響的，而且本身有大坑，請注意避讓。

小結

從源碼中我們似乎能看出，我們先前的測試結果中RelativeLayout不如LinearLayout快的根本原因是RelativeLayout需要對其子View進行兩次measure過程。而LinearLayout則只需一次measure過程，所以顯然會快於RelativeLayout，但是如果LinearLayout中有weight屬性，則也需要進行兩次measure，但即便如此，應該仍然會比RelativeLayout的情況好一點。

RelativeLayout另一個性能問題

對比到這裏就結束了嘛？顯然沒有！我們再看看View的Measure（）方法都幹了些什麼？

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

    if ((mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT ||
        widthMeasureSpec != mOldWidthMeasureSpec ||
        heightMeasureSpec != mOldHeightMeasureSpec) {
                     ......
      }
       mOldWidthMeasureSpec = widthMeasureSpec;
    mOldHeightMeasureSpec = heightMeasureSpec;

    mMeasureCache.put(key, ((long) mMeasuredWidth) << 32 |
        (long) mMeasuredHeight & 0xffffffffL); // suppress sign extension
  }

View的measure方法裏對繪製過程做了一個優化，如果我們或者我們的子View沒有要求強制刷新，而父View給子View的傳入值也沒有變化（也就是說子View的位置沒變化），就不會做無謂的measure。但是上面已經說了RelativeLayout要做兩次measure，而在做橫向的測量時，縱向的測量結果尚未完成，只好暫時使用myHeight傳入子View系統，假如子View的Height不等於（設置了margin）myHeight的高度，那麼measure中上面代碼所做得優化將不起作用，這一過程將進一步影響RelativeLayout的繪製性能。而LinearLayout則無這方面的擔憂。解決這個問題也很好辦，如果可以，儘量使用padding代替margin。

結論

1.RelativeLayout會讓子View調用2次onMeasure，LinearLayout 在有weight時，也會調用子View2次onMeasure
2.RelativeLayout的子View如果高度和RelativeLayout不同，則會引發效率問題，當子View很複雜時，這個問題會更加嚴重。如果可以，儘量使用padding代替margin。
3.在不影響層級深度的情況下,使用LinearLayout和FrameLayout而不是RelativeLayout。
最後再思考一下文章開頭那個矛盾的問題，爲什麼Google給開發者默認新建了個RelativeLayout，而自己卻在DecorView中用了個LinearLayout。因爲DecorView的層級深度是已知而且固定的，上面一個標題欄，下面一個內容欄。採用RelativeLayout並不會降低層級深度，所以此時在根節點上用LinearLayout是效率最高的。而之所以給開發者默認新建了個RelativeLayout是希望開發者能採用儘量少的View層級來表達佈局以實現性能最優，因爲複雜的View嵌套對性能的影響會更大一些。

文／尹star（簡書作者）
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Android中RelativeLayout和LinearLayout性能分析

View的一些基本工作原理

View是什麼？

View是怎麼繪製出來的？

View是怎麼呈現在界面上的？

View和ViewGroup什麼區別？

RelativeLayout和LinearLayout性能PK

LinearLayout

RelativeLayout

Measure都幹什麼了

RelativeLayout的onMeasure()方法

LinearLayout的onMeasure()方法

小結

RelativeLayout另一個性能問題

結論

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