RecyclerView详解一，使用及缓存机制

本文大致会先讲解RecyclerView的基础知识及使用，最后会深入讲解一点原理。当然，本人知识水平有限哈，太深入的东西我现在还没接触到，还请大家包容，阿里嘎多~

一、RecyclerView的历史与发展

既然讲到了RV，那不得不先知道它怎么来的。
 
RecyclerView是Android 5.0提出的新的UI控件，与其一起诞生的还有著名的Material Design以及CardView等新特性。最初位于support.v7包中，这里既然提到了v7，那我就简单介绍一点v4，v7包以及androidx的历史发展。support-v4是Android 3.0推出的库，为了加入Fragment以及向下兼容老系统，即最低兼容到Android 1.6。support-v7向下兼容到Android 2.1，这两个库中包含有RecyclerView、ViewPager等常用控件。随着时间的推移，现在的Android系统已经发展到13了，显然这两个库就有些跟不上时代了，于是从Android 9.0开始，Google推出了androidx，以后推出的所有新特性都会加入到androidx中，并且androidx包下面的API都是随着扩展库发布的，这些API基本不会依赖于操作系统的具体版本，所有命名中它就不再包含版本号了。
 
所以，现在我们使用的RecyclerView都是包含在androidx包中。我们最开始学Android的时候肯定都接触过ListView，ListView的功能也很强大，在RecyclerView没出现之前，开发者们使用的都是ListView来展示大量的数据。但是ListView的性能比较差，之后我会对比一下二者的缓存策略，扩展性也不是很好，所以具有更加强大功能的RecyclerView诞生了。它包含有横向纵向排列的LinearLayoutManager、网格排列的GridLayoutManager和瀑布流排列的StaggeredGridLayoutManager。下面我先来带大家简单了解一下RecyclerView的使用。

二、RecyclerView的使用

这部分我不会讲很多，毕竟学会使用它也不是很难，具体的大家可以去参考一下《第一行代码》，本文的重点还是放在更深一点的缓存策略，回收复用，LayoutManager 以及 ItemTouchHelper等分析上。

（1）创建数据列表

这里演示的就不搞那么复杂了

class Data(val string: String)
1

（2）创建Adapter

class BasicAdapter(private val dataList: List<Data>) : RecyclerView.Adapter<BasicAdapter.ViewHolder>() {

    inner class ViewHolder(view: View) : RecyclerView.ViewHolder(view) {
        val dataString: TextView = view.findViewById(R.id.tv_str)
    }

    override fun onCreateViewHolder(parent: ViewGroup, viewType: Int): ViewHolder {
        val view = LayoutInflater.from(parent.context)
            .inflate(R.layout.title_item, parent, false)
        return ViewHolder(view)
    }

    override fun onBindViewHolder(holder: ViewHolder, position: Int) {
        val data = dataList[position]
        holder.dataString.text = data.string
    }

    override fun getItemCount(): Int = dataList.size
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

（3）Activity创建RecyclerView对象

// 这是单向布局
val layoutManager = LinearLayoutManager(this)
vb.recyclerView.layoutManager = layoutManager
val adapter = BasicAdapter(dataList)
vb.recyclerView.adapter = adapter

// 网格布局
// 将第一行代码替换为
val layoutManager = LinearLayoutManager(this， 2) // 表示分两列排布

// 瀑布流布局
val layoutManager = StaggeredGridLayoutManager(2, StaggeredGridLayoutManager.VERTICAL)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

演示结果就不给大家展示了，比较简单，一笔带过。接下来的内容就涉及到更加深入的部分了。

三、RecyclerView的缓存复用机制

RecyclerView的性能之所以强大，就是得益于它的缓存机制。我们通常认为RV具有四级缓存机制，而官方表示只有三级，这里我还是以四级缓存来讲述。下面是RV的四级缓存结构图。

在正式介绍四级缓存之前，我们还需要了解一下RV的Item的几个状态。

1. 一级缓存

（1）一级缓存原理

Scrap是RV中最轻量的缓存，包括mChangeScrap和mAttachedScrap，只是作为临时缓存的存在。主要用于缓存出现在屏幕内的item，当我们通过notifyItemRemoved()，notifyItemChanged()通知item发生变化的时候，通过mAttachedScrap缓存没有发生变化的ViewHolder，其他的则由mChangedScrap缓存，添加itemView的时候快速从里面取出，完成局部刷新。通过源码理解一下。

void scrapView(View view) {
	final ViewHolder holder = getChildViewHolderInt(view);
    if (holder.hasAnyOfTheFlags(ViewHolder.FLAG_REMOVED | ViewHolder.FLAG_INVALID)
        || !holder.isUpdated() || canReuseUpdatedViewHolder(holder)) {
    	if (holder.isInvalid() && !holder.isRemoved() && !mAdapter.hasStableIds()) {
            throw new IllegalArgumentException("Called scrap view with an invalid view."
                    + " Invalid views cannot be reused from scrap, they should rebound from"
                    + " recycler pool." + exceptionLabel());
        }
        holder.setScrapContainer(this, false);
        mAttachedScrap.add(holder);
   	} else {
        if (mChangedScrap == null) {
            mChangedScrap = new ArrayList<ViewHolder>();
        }
        holder.setScrapContainer(this, true);
        mChangedScrap.add(holder);
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

可以看到，对于页面中显示的Item，当调用 LayoutManager 类的 onLayoutChildren() 方法对views进行布局，这时会将RecyclerView上的items全部暂存到一个 ArrayList 集合，这里的数据是没有做修改的，所以不用重新绑定 Adapter。而如果其他情况比如调用了 notifyItemChanged() 和 notifyItemRangeChanged() 来通知数据发生了更新，数据或位置发生改变，那么该ViewHolder会被缓存到mChangedScrap中，这里存储的是发生了变化的ViewHolder，所以要重新走Adapter的绑定方法。可能我文字表述的不是很清楚，下面我放一张图来助大家理解。

图中的itemB删除掉，然后itemC，itemD依次移动上来，这里itemA和itemB前后参数没有发生变化（虽然itemB被移除了，但移除的时候它还是有效的，会被打上REMOVED标签，表示它是要删除的），所以他们两个存储到mAttachedscrap()，而itemC和itemD的位置发生了改变，所以他俩要存到mChangedScrap()中去。总结来说，删除itemB时，ABCD都会进入Scrap缓存，删除后，会从Scrap中将ACD取出，A的位置和数据都没有发生变化，CD的位置发生了变化但数据还是原封不动。

（2）一级缓存复用

复用的源码在ViewHolder tryGetViewHolderForPositionByDeadline(*)方法中。我对源码的解释在代码的注释里。

ViewHolder holder = null;
// 0) If there is a changed scrap, try to find from there
// 这里是从mChangedScrap()取ViewHolder，isPreLayout()判断是否为预布局，是一个特殊情况。
// 那什么是预布局呢？稍后我讲LayoutManager的时候会具体说一下
if (mState.isPreLayout()) {            
	holder = getChangedScrapViewForPosition(position);            
    fromScrapOrHiddenOrCache = holder != null;
}

// OK，现在我们点进getChangedScrapViewForPosition()方法中看一下是怎么取得ViewHolder
// find by position
// 这是按照position来取
for (int i = 0; i < changedScrapSize; i++) {
	final ViewHolder holder = mChangedScrap.get(i);
    if (!holder.wasReturnedFromScrap() && holder.getLayoutPosition() == position) {
    	holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_RETURNED_FROM_SCRAP); // 添加标签表示从Scrap取
        return holder;
    }
}
// find by id
// 这是通过定义的id来取
if (mAdapter.hasStableIds()) {
	final int offsetPosition = mAdapterHelper.findPositionOffset(position);
    if (offsetPosition > 0 && offsetPosition < mAdapter.getItemCount()) {
    	final long id = mAdapter.getItemId(offsetPosition);
        for (int i = 0; i < changedScrapSize; i++) {
            // 从mChangedScrap中取holder
        	final ViewHolder holder = mChangedScrap.get(i);
            if (!holder.wasReturnedFromScrap() && holder.getItemId() == id) {
            	holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_RETURNED_FROM_SCRAP);
                return holder;
            }
        }
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35

从这里开始就是缓存复用真正的第一步，上面的是预加载的特殊情况。

// 1) Find by position from scrap/hidden list/cache
// 这里就是从mAttachedScrap()中取ViewHolder了
if (holder == null) {
	holder = getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition(position, dryRun);
    if (holder != null) {
    	// 这里还要检验ViewHolder的有效性
    	if (!validateViewHolderForOffsetPosition(holder)) {
        	// recycle holder (and unscrap if relevant) since it can't be used
            if (!dryRun) {
            	// we would like to recycle this but need to make sure it is not used by
                // animation logic etc.
                holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_INVALID);
                if (holder.isScrap()) {
                	removeDetachedView(holder.itemView, false);
                    holder.unScrap();
                } else if (holder.wasReturnedFromScrap()) {
                  	holder.clearReturnedFromScrapFlag();
                }
                // 如果不满足有效性则直接回收该ViewHolder
                recycleViewHolderInternal(holder);
            }
            holder = null;
         } else {
          	fromScrapOrHiddenOrCache = true;
         }
    }
}

// 这是从mAttachedScrap()取VH的核心源码，和上面的差不多。
// 只是多了几个判断条件，该holder须是有效的并且未被移除。
final int scrapCount = mAttachedScrap.size();

// Try first for an exact, non-invalid match from scrap.
for (int i = 0; i < scrapCount; i++) {
	final ViewHolder holder = mAttachedScrap.get(i);
	// 第二个条件为索引判断，表示只能复用到指定位置
    if (!holder.wasReturnedFromScrap() && holder.getLayoutPosition() == position
    		&& !holder.isInvalid() && (mState.mInPreLayout || !holder.isRemoved())) {
    	holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_RETURNED_FROM_SCRAP);
        return holder;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

从源码中可以看到，ViewHolder的复用是有顺序的，首先会判断是否预布局，如果是就从一级缓存中的mChangedScrap()中获取。如果没获取到就去mAttachScrap()和二级缓存中找。而一级缓存之所以说轻量，首先是因为它只针对当前页面显示的这些item，其次是因为它用完就会清空缓存，不占空间，效率也快。所以通知数据更新我们推荐使用notifyItemChanged()，实现局部刷新，用的是一级缓存来实现复用。而如果我们调用notifyDataChanged()来通知更新，会使数据全部进行刷新，不会走Scrap，性能低下。

3. 二级缓存

（1）二级缓存原理

CacheView用于RecyclerView列表位置产生变动时，通常称为离屏缓存，对刚刚移出屏幕的view进行回收。它的默认容量是2（可以修改），同样我们用一张图来帮助理解一下。

（2）二级缓存复用

接着上面的一级缓存复用讲。
这里还是getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition()方法里的，如果刚才从mAttachScrap里没取到ViewHolder，那么就会走二级缓存，从mCachedViews里找。

// Search in our first-level recycled view cache. 官方说这里是第一级，但在我们日常使用中还是称他为第二级缓存
// 这是根据position来取
final int cacheSize = mCachedViews.size();
for (int i = 0; i < cacheSize; i++) {
	final ViewHolder holder = mCachedViews.get(i);
    // invalid view holders may be in cache if adapter has stable ids as they can be
    // retrieved via getScrapOrCachedViewForId
    // 这里要对索引进行判断，只有当位置对得上才能拿来复用，
    // 这也就意味着从mCatchedViews中取出的ViewHolder只能复用到指定的位置。
    if (!holder.isInvalid() && holder.getLayoutPosition() == position
    		&& !holder.isAttachedToTransitionOverlay()) {
    	// 如果不在容量范围内，就把ViewHolder丢出去，丢到缓存池中。
    	if (!dryRun) {
        	mCachedViews.remove(i);
        }
        if (DEBUG) {
        	Log.d(TAG, "getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition(" + position
            		+ ") found match in cache: " + holder);
        }
        return holder;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

接下来就是源码里的第三步，这里是根据id来取，上面的是根据position来取，相差不大。

// 2) Find from scrap/cache via stable ids, if exists
if (mAdapter.hasStableIds()) {
	holder = getScrapOrCachedViewForId(mAdapter.getItemId(offsetPosition),
    		type, dryRun);
    if (holder != null) {
    	// update position
        holder.mPosition = offsetPosition;
        fromScrapOrHiddenOrCache = true;
    }
}

// 点进getScrapOrCachedViewForId()
// Search the first-level cache
final int cacheSize = mCachedViews.size();
for (int i = cacheSize - 1; i >= 0; i--) {
	final ViewHolder holder = mCachedViews.get(i);
    ......
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

CachedView的缓存主要是应对来回滑动的情况，这时候CachedView才会真正的起作用，其缓存的ViewHolder不需要重新赋值，就可以直接拿来用了。而且我们还可以修改它的容量，通过下面这个方法来修改。

public void setItemViewCacheSize(int size) {
    mRecycler.setViewCacheSize(size);
}
1
2
3

总结一下，mAttachedScrapp和mCachedViews都是需要进行索引判断，也就是说从这两个缓存中取出的ViewHolder只能复用到指定的位置。mCachedViews只能缓存屏幕外它容量大小的ViewHolder，超出容量的部分会被移除，丢到缓存池中，一会我再来具体讲解缓存池。

5. 三级缓存

三级缓存ViewCacheExtension是我们自定义的缓存，一般来说官方给的一、二、四级缓存就够用了，我们不会用到它，所以我也就一笔带过了。

if (holder == null && mViewCacheExtension != null) {
	// We are NOT sending the offsetPosition because LayoutManager does not know it.
	final View view = mViewCacheExtension.getViewForPositionAndType(this, position, type);
	......
}
1
2
3
4
5

从源码中分析，如果我们自定义了一个缓存并且前面的一二级缓存没有找到ViewHolder，系统就会从我们自定义的这个缓存里去找ViewHolder。

6. 四级缓存

好的，本文的第一个重点来了！在这里我会详细地分析RV的缓存池机制。
先来看看这一级的复用机制。

（1）缓存池结构

if (holder == null) { // fallback to pool
	if (DEBUG) {
    	Log.d(TAG, "tryGetViewHolderForPositionByDeadline("
        		+ position + ") fetching from shared pool");
    }
    holder = getRecycledViewPool().getRecycledView(type);
    if (holder != null) {
    	holder.resetInternal();
        if (FORCE_INVALIDATE_DISPLAY_LIST) {
        	invalidateDisplayListInt(holder);
        }
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

可以看到，这一部分和之前的一二级缓存复用机制有很大区别，没有那么多的限制条件了，不用判断索引是不是指定位置。但是它需要根据itemType来区分不同类型的ViewHolder。但在了解缓存池的复用机制之前，我们得先知道RecycledViewPool的基本结构。

public static class RecycledViewPool {
	//同类ViewHolder缓存个数上限为5
    private static final int DEFAULT_MAX_SCRAP = 5;
    // Tracks both pooled holders, as well as create/bind timing metadata for the given type.
    // 回收池中存放单个类型ViewHolder的容器
    static class ScrapData {
    	//同类ViewHolder存储在ArrayList中
        ArrayList<ViewHolder> mScrapHeap = new ArrayList<>();
        int mMaxScrap = DEFAULT_MAX_SCRAP;
    }
    //回收池中存放所有类型ViewHolder的容器
    SparseArray<ScrapData> mScrap = new SparseArray<>();
    ...
    //ViewHolder入池按viewType分类入池，一个类型的ViewType存放在一个ScrapData中
    public void putRecycledView(ViewHolder scrap) {
    	final int viewType = scrap.getItemViewType();
        final ArrayList<ViewHolder> scrapHeap = getScrapDataForType(viewType).mScrapHeap;
        //如果超限了，则放弃入池
        if (mScrap.get(viewType).mMaxScrap <= scrapHeap.size()) {
        	return;
        }
        if (DEBUG && scrapHeap.contains(scrap)) {
        	throw new IllegalArgumentException("this scrap item already exists");
        }
        scrap.resetInternal();
        //回收时，ViewHolder从列表尾部插入
        scrapHeap.add(scrap);
    }
    
    //从回收池中获取ViewHolder对象
    public ViewHolder getRecycledView(int viewType) {
    	// 获取到viewType
    	final ScrapData scrapData = mScrap.get(viewType);
        if (scrapData != null && !scrapData.mScrapHeap.isEmpty()) {
        	final ArrayList<ViewHolder> scrapHeap = scrapData.mScrapHeap;
            //复用时，从列表尾部获取ViewHolder（优先复用刚入池的ViewHoler）
            return scrapHeap.remove(scrapHeap.size() - 1);
        }
        return null;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41

我们可以根据上述分析得到如下结论：RecycledViewPool中的ViewHolder存储在SparseArray中，并且按viewType分类存储，同一类型的ViewHolder存放在一个ArrayList中。虽然没有了对索引的判断，但是从mRecyclerPool中取出的ViewHolder只能复用于相同viewType的表项。 说来惭愧，就目前以我的水平来看，我大部分都只用到一种viewType。

那么现在我们再来分析缓存池的复用过程。

（2）缓存池复用

holder = getRecycledViewPool().getRecycledView(type);

// 这里是getRecyclerViewPool()，主要作用就是new了一个RecyclerViewPool对象出来。
// 然后再根据type来从缓存池中获取对应类型的ViewHolder。
RecycledViewPool getRecycledViewPool() {
	if (mRecyclerPool == null) {
    	mRecyclerPool = new RecycledViewPool();
    }
    return mRecyclerPool;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

这就是缓存池复用的运作机制，相信大家都已经对这部分的内容有所了解了，那么什么时候数据会被放到缓存池中呢？

（3）表项放入缓存池的几种情况

item移出屏幕

如果大家有印象的话，上面交代了一部分，超出mCachedViews的部分会被丢到这里来。这种情况就是当你滑动屏幕，item移出到屏幕之外后，超出屏幕两个之外的item被缓存池回收，为什么是两个之外呢？因为这两个是缓存在mCachedViews中的，因为它的复用效率更快，优先级更高。超出两个之外的按照先入先出的原则，被mCachedViews移出缓存。从这里可以看出，当你在滑动屏幕的过程中mCachedViews是不断进行 “输入输出” 的。

一级缓存的ViewHolder无效

在讲一级二级缓存复用机制的时候，我说过从mAttachedScrap，mCachedViews中取ViewHolder时，还需要检验有效性，具体是怎么检验的呢，我们从源码入手。

boolean validateViewHolderForOffsetPosition(ViewHolder holder) {
	// if it is a removed holder, nothing to verify since we cannot ask adapter anymore
    // if it is not removed, verify the type and id.
    // item是否被移除
    if (holder.isRemoved()) {
    	// 如果是被移除的，返回是否为预加载
        return mState.isPreLayout();
    }
    
    // 如果不是预加载布局，就检查ViewType是否和Adapter对应位置的ViewHolder的相同
    if (!mState.isPreLayout()) {
    	// don't check type if it is pre-layout.
        final int type = mAdapter.getItemViewType(holder.mPosition);
        if (type != holder.getItemViewType()) {
        	// 如果类型不相同，返回false，即无效
        	return false;
        }
    }

	// 这里是检查id
    if (mAdapter.hasStableIds()) {
    	return holder.getItemId() == mAdapter.getItemId(holder.mPosition);
    }
    return true;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

从源码上看，只有当缓存中 ViewHolder 的 viewType 或 id 和 Adapter 对应位置上的属性相同时（简单来说就是只有对得上号的才是有效的ViewHolder）才会从一二级缓存中取出复用。否则就会将无效的ViewHolder丢到缓存池中。

还有其他几种情况我就不一一列举了，大体差不多。缓存池就相当于一个回收站，别人不要的都会往缓存池里塞。接下来我要讲一下从缓存池里拿出来复用的ViewHolder和前面几种有什么区别。

（4）从缓存池取出的ViewHolder和前面的区别

holder = getRecycledViewPool().getRecycledView(type);
// 刚才没贴的代码现在补上
if (holder != null) {
	holder.resetInternal();
    if (FORCE_INVALIDATE_DISPLAY_LIST) {
    	invalidateDisplayListInt(holder);
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8

这段代码什么意思呢？就是当ViewHolder从缓存池取出来后，判断holder是否为空，如果不为空，说明holder从缓存池中取出来了。那么就执行 holder.resetInternal() ，意思是将取出的ViewHolder重置，我们点进这个方法看一下。

void resetInternal() {
	//将ViewHolder的flag置0，剩下的一些属性也将其重置，要么置0，要么置空
	mFlags = 0;
	mPosition = NO_POSITION;
    mOldPosition = NO_POSITION;
    mItemId = NO_ID;
    mPreLayoutPosition = NO_POSITION;
    mIsRecyclableCount = 0;
    mShadowedHolder = null;
    mShadowingHolder = null;
    clearPayload();
    mWasImportantForAccessibilityBeforeHidden = ViewCompat.IMPORTANT_FOR_ACCESSIBILITY_AUTO;
    mPendingAccessibilityState = PENDING_ACCESSIBILITY_STATE_NOT_SET;
    clearNestedRecyclerViewIfNotNested(this);
}

// 上面重置时将flag置0，这里flag与FLAG_BOUND与操作，结果必为0
// 所以将flag置0相当于解绑
boolean isBound() {
	return (mFlags & FLAG_BOUND) != 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

综上所述，从缓存池里取出来的ViewHolder将其重置，复用的时候再重新绑定数据。而一二级缓存无需再绑定数据，直接拿来复用，因为他们的位置和数据都没有变化。当有相同类型的表项插入列表时，不用重新创建 ViewHolder 实例（执行 onCreateViewHolder()），从缓存池中获取即可。到这里，RV的四级缓存复用机制就差不多讲完了，大家也对RV有了更深一步的了解，但是，RV是什么时候又是怎么将这些ViewHolder填充屏幕的呢？这个问题我们还需深入探讨一下LayoutManager，相信大家对这个也不陌生。