一、说明
说起绘制优化，那么什么是绘制呢 ？
例如动画片，其实每一个动作都是很多张静态的图组合起来的，当不停的切换图的时候，就被串联成了走、跑、打斗等动画。对比我们的 App 也是，每一个滑动的动效都是若干个静态的图片（帧）组合起来不停变换组成的。 如果播放的时候没有及时的变换图片（帧）就会感觉到卡顿。
而动画与手机应用的不同点在于动画片是提前做好再拿出来播放的，而应用的动画动效是需要动态生成的，这样就需要大量的计算，如果太过复杂的话就会造成在短时间之内画不完，也就造成了卡顿。
二、卡顿原理
首先了解一个概念：
FPS：每秒传递的帧数。
在理想情况下，60 FPS 就感觉不到卡（每秒刷新60帧），这也意味着绘制时长应该在16ms以内（1000ms / 60帧 ≈ 16ms）。
如果有一些复杂的绘制无法在16ms以内完成，例如一个绘制操作是在24ms完成就会发生丢帧现象，它在32ms的时候才会进行渲染，这样在32ms看到的会是同一帧，也就造成了卡顿。
三、造成卡顿的原因
原因1：界面绘制
绘制任务太重，绘制一帧内容耗时太长，是造成卡顿的因素。具体来说，绘制的层级太深、页面太复杂、刷新不合理这些都会造成卡顿。
原因2：数据处理
- 数据处理在 UI 线程：如果把耗时的数据处理放到 UI 线程就会导致 UI 线程长时间等待，也就会造成卡顿。
- 数据处理占用 CPU 高：虽然我们会把耗时的数据处理放到异步线程，但如果数据处理开了多个线程，而且计算量巨大的话，依然会给 CPU 造成很大的负担，从而导致主线程拿不到时间片。
- 内存增加导致 GC 频繁：GC 的时候有时会 “Stop World”，也就是所有的计算都停止，待 GC 完成后再进行运算，如果频繁的 “Stop World” 就会非常影响性能，从而导致卡顿。
四、优化
上面我们了解到卡顿的原理和造成卡顿的原因，接下来说一下怎样去优化从而避免卡顿。
1、布局优化
- 减少代码层级。
- 减少同一层级控件数量。
- 一个控件的属性越少，解析越快，删除控件中的无用属性。
- 如果层级相同 LinearLayout 要优于 RelativeLayout，因为 RelativeLayout 会对子 View 做2次测量。
- 如果 LinearLayout 有 weight 属性，也需要2次测量，但由于没有依赖关系，仍然比 RelativeLayout 的效率高。
- ViewStub 提高显示速度，如果某个布局中多个元素可能只会显示一部分，而另一部分不会显示，应该选用 ViwStub，它可以实现延迟加载布局。
- 尽量少用 wrap_content，它会增加布局的计算成本，如果已知宽度为固定值时，尽量写固定值。
- 使用 标签减少布局嵌套层级。
2、减少主线程耗时占用
主线程的职责是处理用户交互，在屏幕上绘制像素，并进行加载显示相关的数据，在Android开发中，特别需要避免任何阻碍主线程的事情，这样应用才能保持对用户操作的即时响应。
在实际的开发过程中，总结起来主线程主要做以下几个方面的工作：
- UI生命周期
- 系统事件处理
- 消息处理
- 界面布局、绘制、刷新
除此以外，尽量避免放到主线程中，特别是复杂的数据计算和网络请求。
3、避免过度绘制
什么是过度绘制
过度绘制（Overdraw）是指在屏幕上的某个像素在同一帧的时间内被绘制了多次。在多层次重叠的UI结构（如带背景的 TextView）中，如果不可见的 UI 也在做绘制的操作，就会导致某些像素区域被绘制了多次，从而浪费多余的 CPU 以及 GPU 资源。
原因
- XML 布局：控件有重叠且都有设置背景
- View 自绘：View.OnDraw 里面同一个区域被绘制多次
解决方法：
方法1：减少重叠部分背景设置
XML 布局的时候尽可能减少为重叠部分都设置背影色（完全杜绝是不太可能的，我们有针对性的注意减少就行）。
兴个例子：
子 View 的宽度都是 match_parent 的，这个时候你需要衡量是否需要为 父 View 设置一个背景色。
方法2：自定义 View onDraw 方法
自定义View 中 onDraw 注意同一个区域绘制次数。
方法3：去掉 window 的默认背景
使用 Android 自带的主题时，window 会被默认添加背景色，当我们布局时再设置 background 属性时，window 默认的背景色就没什么用了，而且设置2次背景色也会导致 Overdraw，从而带来性能损耗。
有2个方法可以去掉 window 自带的背影色：
- 在 Activity onCreate() 中 setContentView() 之后调用 getWindow().setBackgroundDrawable(null);
- 在 theme 中添加 android:windowbackground=“null”；
方法4：ClipRect & QuickReject
虽然自定义 View 减少了 Layout 的层级，但在实际绘制时也是会过度绘制的。原因是有些过于复杂的自定义 View（通常重写了onDraw方法），Android 系统无法检测在 onDraw 中具体会执行什么操作，无法监控并自动优化，也就无法避免 Overdraw 了。
解决方法：
- 在自定义 View 中可以通过 canvas.clipRect（）来帮助系统识别那些可见的区域。这个方法可以指定一块矩形区域，只有在这个区域内才会被绘制，其他的区域会被忽视。它可以节约CPU和GPU资源。
- 可以使用 canvas.quickreject（）来判断是否没和某个矩形相交，从而跳过那些非矩形区域内的绘制操作。
五、检测
上面介绍了一些卡顿的原因和一些优化的方法，现在介绍一些检测的工具。
卡顿检测：Profile GPU Rendering
打开方式：
- 系统设置
- 开发者选项
- Profile GPU Rendering
呈现解释：
- 蓝色：代表测量绘制的时间，它对应视图的 onDraw 函数，如果该颜色很高，表示 onDraw 函数处理的事情太多。
- 红色：代表执行2D渲染 Display List 的时间。如果该颜色较高，可能是重新提交了视图导致。
- 橙色：CPU 告诉 GPU 渲染一帧的地方，这是一个阻塞调用，因为 CPU 会一直等待 GPU 发出命令的回复，如果很高，表示 GPU 太繁忙。
- 紫色：表示将资源转移到渲染线程的时间，只有4.0及以上的版本才会提供。
函数耗时监控：TraceView
作用：它可以分析具体某个方法耗时的长短。
使用的时候首先需要得到一个 .trace 的文件，然后分析文件中的信息。
注意：在新版本中谷歌已经废弃这一工具，并推荐使用 CPU Profiler，这个更加强大和方便。
UI 性能检测：Systrace
在应用程序开发过程中，UI（用户界面）的流畅度是体验的核心，特别是在动画、跳转或者列表的滑动过程中，出现卡顿和无响应是非常影响用户体验的，要解决这些问题，首先要找到问题的原因，Systrace 就是来帮你解决这个问题的。
作用：
- 跟踪系统的 I/O 操作、内核工作队列、CPU 负载等
- 在 UI 显示性能分析上提供很好的数据，特别是在动画播放不流畅、渲染卡等问题上。
- 跟踪、收集、检查定时信息，可以很直观地查看 CPU 周期消耗的具体时间，显示每个线程和进程的跟踪信息，使用不同颜色来突出问题的严重性，并提供如何解决这些问题的建议。
这个与 TraceView 一样，在新版本中已经废弃，并推荐使用 CPU Profiler。
Layout 层级和绘制时间检测：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。
打开方式：
- 菜单栏
- Tools
- Android
- Android Device Monitor
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。
注意：在新版本的 SDK 中，谷歌已经废弃了这一工具，如果是用 Android Studio 3.1 或以上版本的话，谷歌推荐使用 Layout Inspector，这个用法就不详细说了，大家可以参考官方文档。
过度绘制检测：Show GPU Overdraw
打开方法：
- 系统设置
- 开发者选项
- 显示 GPU 过度重绘
在设置时，如果有App已经打开，需要终止App进程，重新启动。
打开后可以根据不同的颜色观察 UI 上的 Overdraw 情况，蓝色、淡绿、淡红、深红代表4种不同程度的 Overdraw 情况。
- 无色：没有过度绘制，每个像素绘制了1次。
- 蓝色：每个像素多绘制了1次。大片的蓝色还是可以接受的。如果整个窗口是蓝色的，可以尝试优化减少一次绘制。
- 绿色：每个像素多绘制了2次。
- 淡红：每个像素多绘制了3次。一般来说，这个区域不超过屏幕的1/4是可以接受的。
- 深红：每个像素多绘制了4次或者更多。严重影响性能，需要优化，避免深红色区域。
我们的目标是尽量减少红色 Overdraw，看到更多的蓝色区域。
六、总结
在该篇文章中分析了卡顿原理、造成卡顿的原因、优化方法和性能检测工具，希望能对大家优化绘制性能有所帮助。
七、推荐
