Android 高级进阶之overdraw分析及解决

前言

最近在看Android中性能优化的，其中提到了LinearLayout会引起overdraw,但是并没有具体的分析原因，我自己查找了一些资料从LinearLayout的绘制等方面来说明为什么使用LinearLayout会引起overdraw和哪些情况下使用LinearLayout会引起overdraw。希望大家看完之后对view的绘制和测量过程更加了解。

什么是overdraw

Android中在屏幕上绘制一个像素会花一定的时间，如果在屏幕的同一个位置多次绘制就会花大量的时间，多次在屏幕上同一位置绘制的情况就成为overdraw。overdraw会非常影响应用的性能。一个高效的布局要做到两点： 1、减少overdraw。

2、简化布局结构。

看下一个overdraw的例子

上面的六张牌的重合部分被多次绘制引发了overdraw，

检测overdraw

可以通过手机的设置来直观的查看应用的overdraw情况。 1、打开设置，打开开发者选项。 2、选择调试GPU过度渲染。 3、打开显示过度渲染区域。

上面左边是正常的未打开，调试GPU过度渲染的情形，右边是打开GPU过度渲染检测之后的。上面右图中不同的颜色对应不同的overdraw的次数。对应关系如下：

如下三幅图，最右边的是基本上没有overdraw或者只有一次overdraw的，而中间的红色区域很多，大部分是有三次及以上的overdraw。overdraw的次数越多越影响性能，所以中间的这种是不提倡的。

减少overdraw的方法

1、减少不必要的background

因为有background的时候会先绘制一遍background然后再在background的基础上面绘制其他元素，所以会增加一次overdraw。所有用户看不到的background都应该删除掉。如下面的这个例子：

删除background之前


<ImageView
   android:layout_width="match_parent"
   android:layout_height="match_parent"
   android:src="@drawable/beach"
   android:background="@android:color/white">
</ImageView>
复制代码

删除background之后


<ImageView
   android:layout_width="match_parent"
   android:layout_height="match_parent"
   android:src="@drawable/beach" >
</ImageView>
复制代码

因为imageView的background在有src的时候根本就不会被用户观察到，所以应该删除掉。

2、统一整个app的background颜色

可以通过设置整个app的统一背景色来防止不同的activity设置不同的背景色而导致多个background。可以在AndroidManifest.xml添加：


android:theme="@android:style/Theme.Light"
复制代码

或者想要的背景色。

2、使用clip减少渲染区域

clip具有裁剪功能，在自定义view的时候，渲染的图像可能和用户观察到的图像不一样，自定义view的ondraw方法里面不仅仅只渲染用户可见的图像而且会渲染到被遮挡的图像，使用clip方法裁剪出用户可见的区域，这样可以减少overdraw。

使用clipRect()方法

在自定义view中使用 Canvas.clipRect()方法可以有效的减少overdraw。这个方法可以为自定义的view提供一个rectangle 区域，并且只有在这个区域中的内容才会被绘制。上面的扑克牌就可以使用Canvas.clipRect()来减少绘制。如下：

下面通过一个自定义的view来进行一个对比：

未使用clipRect()的自定义view


/**
 * Created time 20:54.
 *
 * @author huhanjun
 * @since 2019/6/12
 */
public class MyView extends View {
    private Paint mPaint;
    private Bitmap mBitmap;
    private int mPadding = 0;
 
    public MyView(Context context) {
        super(context);
    }
 
    public MyView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        mPaint = new Paint();
        mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.over_draw);
    }
 
    public MyView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        mPaint = new Paint();
        mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.over_draw);
    }
 
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            canvas.save();
            canvas.drawBitmap(mBitmap,mPadding,0,mPaint);
            canvas.restore();
            mPadding += 200;
        }
    }
}
复制代码

在开启检测overdraw后的显示效果如下：

上图从左到右可以由颜色看出分别进行了一次，两次，三次和多次的overdraw，下面看看使用clipRect()后的显示效果。

使用clipRect()的自定义view


/**
 * Created time 20:54.
 *
 * @author huhanjun
 * @since 2019/6/12
 */
public class MyView extends View {
    private Paint mPaint;
    private Bitmap mBitmap;
    private int mPadding = 0;
 
    public MyView(Context context) {
        super(context);
    }
 
    public MyView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        mPaint = new Paint();
        mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.over_draw);
    }
 
    public MyView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        mPaint = new Paint();
        mBitmap = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.over_draw);
    }
 
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            canvas.save();
            Rect rect = new Rect(mPadding, 0,  200+mPadding, mBitmap.getWidth() + mPadding);
            canvas.clipRect(rect);//此处增加clipRect方法
            canvas.drawBitmap(mBitmap,mPadding,0,mPaint);
            canvas.restore();
            mPadding += 200;
        }
    }
}
复制代码

运行后的显示效果如下：

可以看出从左到右所有的图片都只进行了一次overdraw。大大减少了渲染次数。 Canvas.clipRect()该方法用于裁剪画布，也就是设置画布的显示区域调用clipRect()方法后，只会显示被裁剪的区域，之外的区域将不会显示 .

3、尽量少用透明（alpha ）效果

Alpha是图形界面开发中常用的特效，通常我们会使用以下代码来实现Alpha特效：


view.setAlpha(0.5f);
    View.ALPHA.set(view, 0.5f);
    ObjectAnimator.ofFloat(view, "alpha", 0.5f).start();
    view.animate().alpha(0.5f).start();
    view.setAnimation(new AlphaAnimation(1.0f, 0.5f));
复制代码

其效果都等同于：


canvas.saveLayer(l, r, t, b, 127, Canvas.CLIP_TO_LAYER_SAVE_FLAG);
复制代码

渲染带有透明度像素被称为：alpha rendering，alpha rendering会导致overdraw，因为系统会先渲染透明像素，然后渲染透明像素下面的view的像素，最后结合两者，从而产生透明度的效果，因此会导致overdraw。如下图：

上图左边是没有加透明度的像素，右边是在其上面加上一个透明度的蒙层，下面的图是加上透明度后最终产生的效果。类似于透明动画，淡入，淡出等或者带有阴影的效果都会导致alpha rendering。因此会导致overdraw。下面看一个由于设置alpha引起性能问题的实例。

Android Performance Case

在开发者模式中打开GPU profiling 工具后，发现上图中右边存在明显的掉帧现象（底下红柱超过蓝线部分的），打开Tracer for OpenGL工具来检测后发现：

是由viewpager上面滑动时标志当前位置和其他位置的白色小点引起的，这些白色的小点，设置了透明度，每次都会调用Canvas.saveLayer()生成一个临时图层。正好满足了以下条件：


getAlpha() returns a value < 1
onSetAlpha() returns false
getLayerType() returns LAYER_TYPE_NONE
hasOverlappingRendering() returns true
复制代码

上面的用红色区域标记出来的圆点，在每次滑动viewpager的时候都会动态调用setAlpha()方法来改变颜色和透明度，因此引起了overdraw和掉帧。为了解决上面的问题，可以采用下面的任一种方法：

1、Use a customizable “inactive” color instead of setting an opacity on the View

2、 Return false from hasOverlappingRendering() and the framework will set the proper alpha on the Paint for you

（注意：在android的View里有透明度的属性，当设置透明度setAlpha的时候，android里默认会把当前view绘制到offscreen buffer中，然后再显示出来。这个offscreen buffer 可以理解为一个临时缓冲区，把当前View放进来并做透明度的转化，然后在显示到屏幕上。这个过程是消耗资源的，所以应该尽量避免这个过程。而当继承了hasOverlappingRendering()方法返回false后，android会自动进行合理的优化，避免使用offscreen buffer。）

3、Return true from onSetAlpha() and set an alpha on the Paint used to draw the “gray” circles

如何高效的使用alpha属性

上面已经说到了使用alpha属性的时候会导致overdraw，那么应该如何避免这些情况以减少overdraw呢？下面分别对textview，imageview，和customview中使用到alpha情况进行说明：

textview 对于TextView我们通常需要文字透明效果，而不是View本身透明，所以，直接设置带有alpha值的TextColor是比较高效的方式。


 // 错误使用方式
    textView.setAlpha(alpha);
 //----------------------------------------------------------------  
 //正确方式 
    // 以下方式可以避免创建 offscreen buffer
    int newTextColor = (int) (0xFF * alpha) << 24 | baseTextColor & 0xFFFFFF;
    textView.setTextColor(newTextColor);
复制代码

ImageView 同样的对于只具有src image的ImageView，直接调用setImageAlpha()方法更为合理。


//1、 错误方式, setAlpha方法由View继承而来，性能不佳
    imageView.setAlpha(0.5f);
//-------------------------------------------------------------    
 //正确方式   
    // 使用以下方式时，ImageView会在绘制图片时单独为图片指定Alpha
    // 可以避免创建 offScreenBuffer
    imageView.setImageAlpha((int) alpha * 255);
复制代码

CustomView 类似的，自定义控件时，应该直接去设置paint的alpha。


//错误方式
    customView.setAlpha(alpha);
//----------------------------------------------------    
    // 正确方式 But this
    paint.setAlpha((int) alpha * 255);
    canvas.draw*(..., paint);
复制代码

LinearLayout导致的overdraw

未完待续

参考文献

1、google-developer-training.github.io/android-dev… 2、sriramramani.wordpress.com/2015/05/06/… 3、helw.net/2016/01/27/… 4、www.cnblogs.com/tianzhijiex… 5、www.androidperformance.com/2015/03/31/… 6、www.curious-creature.com/2015/03/25/… 7、www.curious-creature.com/2012/12/01/… 8、yangm90.github.io/android-Alp…