ListView 中的 RecycleBin 机制

在自定义Adapter时,我们常常会重写Adapter的getView方法,该方法的签名如下所示:

此处会传入一个convertView变量,它的值有可能是null,也有可能不是null,如果不为null,我们就可以复用该convertView,对convertView里面的一些控件赋值后可以将convertView作为getView的返回值返回,这么做的目的是减少LayoutInflater.inflate()的调用次数,从而提升了性能(LayoutInflater.inflate()比较消耗性能)。

本文将介绍ListView中的RecycleBin机制,让大家对ListView中的优化机制有个概括的了解,同时也说明convertView的来龙去脉。

首先,我们知道,Adapter是数据源,AdapterView是展示数据源的UI控件,Adapter是给AdapterView使用的,通过调用AdapterView的setAdapter方法就可以让一个AdapterView绑定Adapter对象,从而AdapterView会将Adapter中的数据展示出来。

AdapterView的子类有AbsListView和AbsSpinner等,其中AbsListView的子类又有ListView、GridView等,所以ListView继承自AdapterView。

如果Adapter中有10000条数据,将这个Adapter对象赋给ListView,如果ListView创建10000个子View,那么App肯定崩溃了,因为Android没有能力同时绘制这么多的子View。而且,即便能同时绘制这10000个子View也没什么意义,因为手机的屏幕大小是有限的,有可能ListView的高度只能最多显示10个子View。基于此,Android在设计ListView这个类的时候,引入了RecycleBin机制—–对子View进行回收利用,RecycleBin直译过来就是回收站的意思。


RecycleBin基本原理

下面先简要说一下RecycleBin中的工作原理,后面会结合源码详细说明。

在某一时刻,我们看到ListView中有许多View呈现在UI上,这些View对我们来说是可见的,这些可见的View可以称作OnScreen的View,即在屏幕中能看到的View,也可以叫做ActiveView,因为它们是在UI上可操作的。

当触摸ListView并向上滑动时,ListView上部的一些OnScreen的View位置上移,并移除了ListView的屏幕范围,此时这些OnScreen的View就变得不可见了,不可见的View叫做OffScreen的View,即这些View已经不在屏幕可见范围内了,也可以叫做ScrapView,Scrap表示废弃的意思,ScrapView的意思是这些OffScreen的View不再处于可以交互的Active状态了。ListView会把那些ScrapView(即OffScreen的View)删除,这样就不用绘制这些本来就不可见的View了,同时,ListView会把这些删除的ScrapView放入到RecycleBin中存起来,就像把暂时无用的资源放到回收站一样。

当ListView的底部需要显示新的View的时候,会从RecycleBin中取出一个ScrapView,将其作为convertView参数传递给Adapter的getView方法,从而达到View复用的目的,这样就不必在Adapter的getView方法中执行LayoutInflater.inflate()方法了。

RecycleBin中有两个重要的View数组,分别是mActiveViews和mScrapViews。这两个数组中所存储的View都是用来复用的,只不过mActiveViews中存储的是OnScreen的View,这些View很有可能被直接复用;而mScrapViews中存储的是OffScreen的View,这些View主要是用来间接复用的。

上面对mActiveViews和mScrapViews的说明比较笼统,其实在细节上还牵扯到Adapter的数据源发生变化的情况,具体细节后面会讲解。


源码解析

AdapterView是继承自ViewGroup的,ViewGroup中有addView方法可以向ViewGroup中添加子View,但是AdapterView重写了addView方法,如下所示:

在AdapterView的addView方法中会抛出异常,也就是说AdapterView禁用了addView方法。

在具体讲解之前,我们还是先花一点时间简要说一下View的每一帧的显示流程,当然,ListView也肯定遵循此流程。一个View要想在界面上呈现出来,需要经过三个阶段:measure->layout->draw。

View是一帧一帧绘制的,每一帧绘制都经历了measure->layout->draw这三个阶段,绘制完一帧之后,如果UI需要更新,比如用户滚动了ListView,那么又会绘制下一帧,再次经历measure->layout->draw方法,如果对此不了解,可以参见另一篇博文《 Android中View的量算、布局及绘图机制》

我们上面说了,AdapterView把addView方法给禁用了,那么ListView怎么向其中添加child呢?奥秘就在layout中,在布局的时候,ListView会执行layoutChildren方法,该方法是ListView对View进行添加以及回收的关键方法,RecycleBin的很多方法都在layoutChildren方法中被调用。在layoutChildren方法中实现对子View的增删,经过layoutChildren方法之后,ListView中所有的子View都是在屏幕中可见的,也就是说layoutChildren方法为接下来的帧绘制把子View准备完善了,这就保证了在后面的draw方法的执行过程中能够正确绘制ListView。

ListView的layoutChildren方法代码比较多,我们只研究和View增删相关的关键代码,主要分以下三个阶段:

  1. ListView的children->RecycleBin
  2. ListView清空children
  3. RecycleBin->ListView的children

在layout这个方法刚刚开始执行的时候,ListView中的children其实还是上一帧中需要绘制的子View的集合,在layout这个方法执行完成的时候,ListView中的children就变成了当前帧马上要进行绘制的子View的集合。

下面对以上这三个阶段分别说明。

  1. ListView的children->RecycleBin
    该阶段的关键代码如下所示:

  1. 再次强调一下,在上面的代码刚开始的时候,ListView的中的children还是上一帧需要绘制的子View。
    • 如果Adapter调用了notifyDataSetChanged方法,那么AdapterView就会知道Adapter的数据源发生了变化,此时dataChanged变量就为true,这种情况下,ListView会认为children中的View都是不合格的了,这时候会用getChildAt方法遍历children中所有的child,并把这些child通过RecycleBin的addScrapView方法将其放入RecycleBin的mScrapViews数组中。
    • 如果adapter的数据没有发生变化,那么会调用RecycleBin的fillActiveViews方法将所有的children都放入到RecycleBin的mActiveViews数组中。

    经过上面的操作之后,ListView所有的子View都放入到了RecycleBin中,这就实现了ListView的children->RecycleBin的迁移过程,放到RecycleBin的目的是为了分类缓存ListView中的children,以便在后续过程中对这些View进行复用。

  2. ListView清空children
    然后调用ViewGroup的detachAllViewsFromParent方法,该方法将所有的子View从ListView中分离,也就是清空了children,该方法源码如下所示:

3. RecycleBin->ListView的children

然后ListView会根据mLayoutMode进行判断,源码如下所示:

在该switch代码段中,会根据不同情况增删子View,这些方法的代码逻辑大部分最终调用了fillDown、fillUp等方法。
fillDown用子View从指定的position自上而下填充ListView,fillUp则是自下而上填充,我们以fillDown方法为例详细说明。
fillDown方法的源码如下所示:

    • fillDown接收两个参数,pos表示列表中第一个要绘制的item的position,其对应着Adapter中的索引,nextTop表示第一个要绘制的item在ListView中实际的位置, 即该item所对应的子View的顶部到ListView的顶部的像素数。
    • 首先将mBottom – mTop的值作为end,end表示ListView的高度。
    • 然后在while循环中添加子View,我们先不看while循环的具体条件,先看一下循环体。在循环体中,将pos和nextTop传递给makeAndAddView方法,该方法返回一个View作为child,该方法会创建View,并把该View作为child添加到ListView的children数组中。
    • 然后执行nextTop = child.getBottom() + mDividerHeight,child的bottom值表示的是该child的底部到ListView顶部的距离,将该child的bottom作为下一个child的top,也就是说nextTop一直保存着下一个child的top值。
    • 最后调用pos++实现position指针下移。现在我们回过头来看一下while循环的条件while (nextTop < end && pos < mItemCount)。
    • nextTop < end确保了我们只要将新增的子View能够覆盖ListView的界面就可以了,比如ListView的高度最多显示10个子View,我们没必要向ListView中加入11个子View。
    • pos < mItemCount确保了我们新增的子View在Adapter中都有对应的数据源item,比如ListView的高度最多显示10个子View,但是我们Adapter中一共才有5条数据,这种情况下只能向ListView中加入5个子View,从而不能填充满ListView的全部高度。

经过了上面的while循环之后,ListView对子View的增删就完成了,即children中存放的就是要在后面绘图过程中即将渲染的子View的集合。

上面while循环的方法体中调用了makeAndAddView方法,通过该方法会获得一个子View,并把该子View添加到ListView的children中。该方法的方法签名如下所示:

其源码如下所示:

我们重点说一下前两个参数position和y,position表示的是数据源item在Adapter中的索引,y表示要生成的View的top值或bottom值。如果第三个参数flow是true,那么y表示top值,否则表示bottom值。

  • 如果数据源没发生变化,那么尝试用该position从RecycleBin的mActiveViews中获取可复用的View。RecycleBin的getActiveView方法接收一个position参数,可以在RecycleBin的mActiveViews数组中查找有没有对应position的View,如果能找到就可以直接复用该View作为child了。举一个例子,假设在某一时刻ListView中显示了10个子View,position依次为从0到9。然后我们手指向上滑动,且向上滑动了一个子View的高度,ListView需要绘制下一帧。这时候ListView在layoutChildren方法中把这10个子View都放入到了RecycleBin的mActiveViews数组中了,然后清空了children数组,然后调用fillDown方法,向ListView中依次添加position1到10的子View,在添加position为1的子View的时候,由于在上一帧中position为1的子View已经被放到mActiveViews数组中了,这次直接可以将其从mActiveViews数组中取出来,这样就是直接复用子View,所以说RecycleBin的mActiveViews数组主要是用于直接复用的。在直接复用了子View后,我们需要调用setupChild方法,该方法会将child添加到ListView的children数组中,并对child进行定位。
  • 如果没能够从mActivieViews中直接复用View,那么就要调用obtainView方法获取View,该方法尝试间接复用RecycleBin中的mScrapViews中的View,如果不能间接复用,则创建新的View。在通过obtainView获取了View之后,调用setupChild方法,该方法会将child添加到ListView的children数组中,并对child进行定位和量算。

下面我们再来看一下obtainView方法,该方法的方法签名如下所示:

该方法接收position参数,其关键的源码有以下两行:

通过调用RecycleBin的getScrapView方法,从mScrapViews数组中获取一个View,该View是用来间接复用的,该View可能为null,也可能不为null,将其作为我们熟悉的convertView传递给Adapter的getView方法,这样我们就可以在AdapterView的getView方法中通过判断convertView是否为空进行间接复用了。

希望本文对大家理解ListView的RecycleBin机制有所帮助!

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