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Android ListView工作原理完全解析(转自 郭霖老师博客)
在Android所有常用的原生控件当中,用法最复杂的应该就是ListView了,它专门用于处理那种内容元素很多,手机屏幕无法展示出所有内容的情况。ListView可以使用列表的形式来展示内容,超出屏幕部分的内容只需要通过手指滑动就可以移动到屏幕内了。
另外ListView还有一个非常神奇的功能,我相信大家应该都体验过,即使在ListView中加载非常非常多的数据,比如达到成百上千条甚至更多,ListView都不会发生OOM或者崩溃,而且随着我们手指滑动来浏览更多数据时,程序所占用的内存竟然都不会跟着增长。那么ListView是怎么实现这么神奇的功能的呢?当初我就抱着学习的心态花了很长时间把ListView的源码通读了一遍,基本了解了它的工作原理,在感叹Google大神能够写出如此精妙代码的同时我也有所敬畏,因为ListView的代码量比较大,复杂度也很高,很难用文字表达清楚,于是我就放弃了把它写成一篇博客的想法。那么现在回想起来这件事我已经肠子都悔青了,因为没过几个月时间我就把当初梳理清晰的源码又忘的一干二净。于是现在我又重新定下心来再次把ListView的源码重读了一遍,那么这次我一定要把它写成一篇博客,分享给大家的同时也当成我自己的笔记吧。
首先我们先来看一下ListView的继承结构,如下图所示:
可以看到,ListView的继承结构还是相当复杂的,它是直接继承自的AbsListView,而AbsListView有两个子实现类,一个是ListView,另一个就是GridView,因此我们从这一点就可以猜出来,ListView和GridView在工作原理和实现上都是有很多共同点的。然后AbsListView又继承自AdapterView,AdapterView继承自ViewGroup,后面就是我们所熟知的了。先把ListView的继承结构了解一下,待会儿有助于我们更加清晰地分析代码。
Adapter的作用
Adapter相信大家都不会陌生,我们平时使用ListView的时候一定都会用到它。那么话说回来大家有没有仔细想过,为什么需要Adapter这个东西呢?总感觉正因为有了Adapter,ListView的使用变得要比其它控件复杂得多。那么这里我们就先来学习一下Adapter到底起到了什么样的一个作用。
其实说到底,控件就是为了交互和展示数据用的,只不过ListView更加特殊,它是为了展示很多很多数据用的,但是ListView只承担交互和展示工作而已,至于这些数据来自哪里,ListView是不关心的。因此,我们能设想到的最基本的ListView工作模式就是要有一个ListView控件和一个数据源。
不过如果真的让ListView和数据源直接打交道的话,那ListView所要做的适配工作就非常繁杂了。因为数据源这个概念太模糊了,我们只知道它包含了很多数据而已,至于这个数据源到底是什么样类型,并没有严格的定义,有可能是数组,也有可能是集合,甚至有可能是数据库表中查询出来的游标。所以说如果ListView真的去为每一种数据源都进行适配操作的话,一是扩展性会比较差,内置了几种适配就只有几种适配,不能动态进行添加。二是超出了它本身应该负责的工作范围,不再是仅仅承担交互和展示工作就可以了,这样ListView就会变得比较臃肿。
那么显然android开发团队是不会允许这种事情发生的,于是就有了Adapter这样一个机制的出现。顾名思义,Adapter是适配器的意思,它在ListView和数据源之间起到了一个桥梁的作用,ListView并不会直接和数据源打交道,而是会借助Adapter这个桥梁来去访问真正的数据源,与之前不同的是,Adapter的接口都是统一的,因此ListView不用再去担心任何适配方面的问题。而Adapter又是一个接口(interface),它可以去实现各种各样的子类,每个子类都能通过自己的逻辑来去完成特定的功能,以及与特定数据源的适配操作,比如说ArrayAdapter可以用于数组和List类型的数据源适配,SimpleCursorAdapter可以用于游标类型的数据源适配,这样就非常巧妙地把数据源适配困难的问题解决掉了,并且还拥有相当不错的扩展性。简单的原理示意图如下所示:
当然Adapter的作用不仅仅只有数据源适配这一点,还有一个非常非常重要的方法也需要我们在Adapter当中去重写,就是getView()方法,这个在下面的文章中还会详细讲到。
RecycleBin机制
那么在开始分析ListView的源码之前,还有一个东西是我们提前需要了解的,就是RecycleBin机制,这个机制也是ListView能够实现成百上千条数据都不会OOM最重要的一个原因。其实RecycleBin的代码并不多,只有300行左右,它是写在AbsListView中的一个内部类,所以所有继承自AbsListView的子类,也就是ListView和GridView,都可以使用这个机制。那我们来看一下RecycleBin中的主要代码,如下所示:
/** * The RecycleBin facilitates reuse of views across layouts. The RecycleBin * has two levels of storage: ActiveViews and ScrapViews. ActiveViews are * those views which were onscreen at the start of a layout. By * construction, they are displaying current information. At the end of * layout, all views in ActiveViews are demoted to ScrapViews. ScrapViews * are old views that could potentially be used by the adapter to avoid * allocating views unnecessarily. * * @see android.widget.AbsListView#setRecyclerListener(android.widget.AbsListView.RecyclerListener) * @see android.widget.AbsListView.RecyclerListener */ class RecycleBin { private RecyclerListener mRecyclerListener; /** * The position of the first view stored in mActiveViews. */ private int mFirstActivePosition; /** * Views that were on screen at the start of layout. This array is * populated at the start of layout, and at the end of layout all view * in mActiveViews are moved to mScrapViews. Views in mActiveViews * represent a contiguous range of Views, with position of the first * view store in mFirstActivePosition. */ private View[] mActiveViews = new View[0]; /** * Unsorted views that can be used by the adapter as a convert view. */ private ArrayList<View>[] mScrapViews; private int mViewTypeCount; private ArrayList<View> mCurrentScrap; /** * Fill ActiveViews with all of the children of the AbsListView. * * @param childCount * The minimum number of views mActiveViews should hold * @param firstActivePosition * The position of the first view that will be stored in * mActiveViews */ void fillActiveViews(int childCount, int firstActivePosition) { if (mActiveViews.length < childCount) { mActiveViews = new View[childCount]; } mFirstActivePosition = firstActivePosition; final View[] activeViews = mActiveViews; for (int i = 0; i < childCount; i++) { View child = getChildAt(i); AbsListView.LayoutParams lp = (AbsListView.LayoutParams) child.getLayoutParams(); // Don‘t put header or footer views into the scrap heap if (lp != null && lp.viewType != ITEM_VIEW_TYPE_HEADER_OR_FOOTER) { // Note: We do place AdapterView.ITEM_VIEW_TYPE_IGNORE in // active views. // However, we will NOT place them into scrap views. activeViews[i] = child; } } } /** * Get the view corresponding to the specified position. The view will * be removed from mActiveViews if it is found. * * @param position * The position to look up in mActiveViews * @return The view if it is found, null otherwise */ View getActiveView(int position) { int index = position - mFirstActivePosition; final View[] activeViews = mActiveViews; if (index >= 0 && index < activeViews.length) { final View match = activeViews[index]; activeViews[index] = null; return match; } return null; } /** * Put a view into the ScapViews list. These views are unordered. * * @param scrap * The view to add */ void addScrapView(View scrap) { AbsListView.LayoutParams lp = (AbsListView.LayoutParams) scrap.getLayoutParams(); if (lp == null) { return; } // Don‘t put header or footer views or views that should be ignored // into the scrap heap int viewType = lp.viewType; if (!shouldRecycleViewType(viewType)) { if (viewType != ITEM_VIEW_TYPE_HEADER_OR_FOOTER) { removeDetachedView(scrap, false); } return; } if (mViewTypeCount == 1) { dispatchFinishTemporaryDetach(scrap); mCurrentScrap.add(scrap); } else { dispatchFinishTemporaryDetach(scrap); mScrapViews[viewType].add(scrap); } if (mRecyclerListener != null) { mRecyclerListener.onMovedToScrapHeap(scrap); } } /** * @return A view from the ScrapViews collection. These are unordered. */ View getScrapView(int position) { ArrayList<View> scrapViews; if (mViewTypeCount == 1) { scrapViews = mCurrentScrap; int size = scrapViews.size(); if (size > 0) { return scrapViews.remove(size - 1); } else { return null; } } else { int whichScrap = mAdapter.getItemViewType(position); if (whichScrap >= 0 && whichScrap < mScrapViews.length) { scrapViews = mScrapViews[whichScrap]; int size = scrapViews.size(); if (size > 0) { return scrapViews.remove(size - 1); } } } return null; } public void setViewTypeCount(int viewTypeCount) { if (viewTypeCount < 1) { throw new IllegalArgumentException("Can‘t have a viewTypeCount < 1"); } // noinspection unchecked ArrayList<View>[] scrapViews = new ArrayList[viewTypeCount]; for (int i = 0; i < viewTypeCount; i++) { scrapViews[i] = new ArrayList<View>(); } mViewTypeCount = viewTypeCount; mCurrentScrap = scrapViews[0]; mScrapViews = scrapViews; } }
这里的RecycleBin代码并不全,我只是把最主要的几个方法提了出来。那么我们先来对这几个方法进行简单解读,这对后面分析ListView的工作原理将会有很大的帮助。
- fillActiveViews() 这个方法接收两个参数,第一个参数表示要存储的view的数量,第二个参数表示ListView中第一个可见元素的position值。RecycleBin当中使用mActiveViews这个数组来存储View,调用这个方法后就会根据传入的参数来将ListView中的指定元素存储到mActiveViews数组当中。
- getActiveView() 这个方法和fillActiveViews()是对应的,用于从mActiveViews数组当中获取数据。该方法接收一个position参数,表示元素在ListView当中的位置,方法内部会自动将position值转换成mActiveViews数组对应的下标值。需要注意的是,mActiveViews当中所存储的View,一旦被获取了之后就会从mActiveViews当中移除,下次获取同样位置的View将会返回null,也就是说mActiveViews不能被重复利用。
- addScrapView() 用于将一个废弃的View进行缓存,该方法接收一个View参数,当有某个View确定要废弃掉的时候(比如滚动出了屏幕),就应该调用这个方法来对View进行缓存,RecycleBin当中使用mScrapViews和mCurrentScrap这两个List来存储废弃View。
- getScrapView 用于从废弃缓存中取出一个View,这些废弃缓存中的View是没有顺序可言的,因此getScrapView()方法中的算法也非常简单,就是直接从mCurrentScrap当中获取尾部的一个scrap view进行返回。
- setViewTypeCount() 我们都知道Adapter当中可以重写一个getViewTypeCount()来表示ListView中有几种类型的数据项,而setViewTypeCount()方法的作用就是为每种类型的数据项都单独启用一个RecycleBin缓存机制。实际上,getViewTypeCount()方法通常情况下使用的并不是很多,所以我们只要知道RecycleBin当中有这样一个功能就行了。
了解了RecycleBin中的主要方法以及它们的用处之后,下面就可以开始来分析ListView的工作原理了,这里我将还是按照以前分析源码的方式来进行,即跟着主线执行流程来逐步阅读并点到即止,不然的话要是把ListView所有的代码都贴出来,那么本篇文章将会很长很长了。
第一次Layout
不管怎么说,ListView即使再特殊最终还是继承自View的,因此它的执行流程还将会按照View的规则来执行,对于这方面不太熟悉的朋友可以参考我之前写的 Android视图绘制流程完全解析,带你一步步深入了解View(二) 。
View的执行流程无非就分为三步,onMeasure()用于测量View的大小,onLayout()用于确定View的布局,onDraw()用于将View绘制到界面上。而在ListView当中,onMeasure()并没有什么特殊的地方,因为它终归是一个View,占用的空间最多并且通常也就是整个屏幕。onDraw()在ListView当中也没有什么意义,因为ListView本身并不负责绘制,而是由ListView当中的子元素来进行绘制的。那么ListView大部分的神奇功能其实都是在onLayout()方法中进行的了,因此我们本篇文章也是主要分析的这个方法里的内容。
如果你到ListView源码中去找一找,你会发现ListView中是没有onLayout()这个方法的,这是因为这个方法是在ListView的父类AbsListView中实现的,代码如下所示:
Android ListView工作原理完全解析(转自 郭霖老师博客)