【Android Framework系列】第12章 RecycleView相关原理及四级缓存策略分析

1 RecyclerView简介

RecyclerView是一款非常强大的widget，它可以帮助您灵活地显示列表数据。当我开始学习 RecyclerView的时候，我发现对于复杂的列表界面有很多资源可以参考，但是对于简单的列表展现就鲜有可参考的资源了。虽然RecyclerView的组成结构乍一看有些复杂，但是深入理解以后您会发现它其实非常简单明了。
RecyclerView一般作为Android显示列表的控件，有诸多优异的性能。回收池策略能加载上亿级数据并不发生卡顿，适配器模式能展示任意显示需求。
RecyclerView就像传送带，充分利用传送带原理，永远只有用户看到的数据才会加载到内存，而看不到的在等待被加载。传送带能够源源不断的传送亿级货物，RecyclerView也能够显示加载亿级Item。

1.3 RecyclerView架构中核心组件

1. 回收池：能回收任意Item控件，并返回符合类型的Item控件；
   比如 onBinderViewHodler方法中的第一个参数是从回收池中返回的
2. 适配器：Adapter接口，经常辅助RecyclerView实现列表展示；适配器模式，将用户界面展示与交互分离
3. RecyclerView：是做触摸事件的交互，主要实现边界值判断；根据用户的触摸反馈，协调回收池对象与适配器对象之间的工作

我们带着这几个问题来学习RecyclerView：

1. Listview和Recycerview的缓存差别
2. RecyclerView滑出去的View到哪里去了
3. RecyclerView如何复用回收池的View
4. RecyclerView的四级缓存机制

1.4 RecyclerView滑动相关

众所周知，RecyclerView在android中实现列表是性能非常好的，那么性能好的原因在哪里呢？关键还是在它在处理view时的回收和复用。列表在滑动的时候，会进行itemView的回收和复用，那么我们就从滑动回调即onTouchEvent来入手分析

1.4.1 基本概念

1. ViewHolder: View的容器，一项View就对应一个ViewHolder
2. Recyler：RecyclerView的内部类，主要负责View的回收和复用
3. LinearLayoutManager: RecyclerView的线性布局管理器

1.4.2 滑动时函数调用链

这里我们大概了解下滑动时的函数调用链，帮助理解后面分析四级缓存相关的思路。

1.4.3 onMeasrue初始化

RecyclerView的宽度和高度开发者们都喜欢设置层wrap_content或者match_parent。所以需要通过实际内容确定RecyclerView高度
情况1 : 当item数不足的时候，比如RecyclerView只加载了2个Item 以子控件总高度测算的高度为准
情况2 ： 当item数量超过实际屏幕高度，以match_parent为准，也就是最大高度

1.4.4 onLayout

RecyclerView作为一个容器类控件 继承自ViewGroup。必须实现onLayout方法来子控件进行正确摆放，由于我们手写的RecyclerVIew是垂直的，摆放是由上至下进行。同时为了不将所有Item全部加载到内存 也需要进行准确的控制

1.4.5 事件拦截

RecyclerView作为一个容器类控件 需要拦截滑动事件，用户手指滑动则让所有子Item滑动，子Item在滑动中是接收不到任何事件的。当RecyclerVIew静止时，子Item需要接收到点击事件

2 RecyclerView适配器与回收池的工作机制

这里我们先以图片的形式了解一下RecyclerView相关的加载逻辑。

2.1 RecyclerView中的第一屏加载

2.2 RecyclerView中的第二屏

2.3 回收池回收策略

2.4 回收池填充策略

2.5 回收池设计

3 RecyclerView回收与复用

3.1 回收的关键方法分析

RecyclerView.java

void recycleViewHolderInternal(ViewHolder holder) {...if (forceRecycle || holder.isRecyclable()) {if (mViewCacheMax > 0&& !holder.hasAnyOfTheFlags(ViewHolder.FLAG_INVALID| ViewHolder.FLAG_REMOVED| ViewHolder.FLAG_UPDATE| ViewHolder.FLAG_ADAPTER_POSITION_UNKNOWN)) // 1) 先尝试放到cacheView中int cachedViewSize = mCachedViews.size();if (cachedViewSize >= mViewCacheMax && cachedViewSize > 0) {// 如果 mCachedViews 已经满了，把第0个位置的移除并放到 缓存池中recycleCachedViewAt(0);cachedViewSize--;}if (!cached) {// 2） 如果CacheView中没放进去，就放到 缓存池中addViewHolderToRecycledViewPool(holder, true);recycled = true;}...
}

3.2 复用的关键方法分析

tryGetViewHolderForPositionByDeadline
从一级缓存 mChangeScrap 中取
从二级缓存 mCachedViews中取
从三级缓存 mViewCacheExtension 中取
从四级缓存 缓存池中取
缓存中都没有拿到值，就直接创建
未绑定过时，进行绑定

ViewHolder tryGetViewHolderForPositionByDeadline(int position,boolean dryRun, long deadlineNs) {ViewHolder holder = null;// 1) 从一级缓存 changed scrap 中取if (mState.isPreLayout()) {holder = getChangedScrapViewForPosition(position);fromScrapOrHiddenOrCache = holder != null;}// 2）从二级缓存 cache中取if (holder == null) {final int type = mAdapter.getItemViewType(offsetPosition);if (mAdapter.hasStableIds()) {holder = getScrapOrCachedViewForId(mAdapter.getItemId(offsetPosition),type, dryRun);if (holder != null) {// update positionholder.mPosition = offsetPosition;fromScrapOrHiddenOrCache = true;}}// 3. 从三级缓存 CacheExtension 中取  if (holder == null && mViewCacheExtension != null) {final View view = mViewCacheExtension.getViewForPositionAndType(this, position, type);if (view != null) {holder = getChildViewHolder(view);}}// 4) 从四级缓存 缓存池中取if (holder == null) { // fallback to poolholder = getRecycledViewPool().getRecycledView(type);if (holder != null) {holder.resetInternal();if (FORCE_INVALIDATE_DISPLAY_LIST) {invalidateDisplayListInt(holder);}}}// 5）缓存中都没有拿到值，就直接创建if (holder == null) {holder = mAdapter.createViewHolder(RecyclerView.this, type);if (ALLOW_THREAD_GAP_WORK) {// only bother finding nested RV if prefetchingRecyclerView innerView = findNestedRecyclerView(holder.itemView);if (innerView != null) {holder.mNestedRecyclerView = new WeakReference<>(innerView);}}long end = getNanoTime();mRecyclerPool.factorInCreateTime(type, end - start);if (DEBUG) {Log.d(TAG, "tryGetViewHolderForPositionByDeadline created new ViewHolder");}}}// 6）已经 bind过了，不会再去绑定，未绑定过时，进行绑定if (mState.isPreLayout() && holder.isBound()) {holder.mPreLayoutPosition = position;} else if (!holder.isBound() || holder.needsUpdate() || holder.isInvalid()) {final int offsetPosition = mAdapterHelper.findPositionOffset(position);//  尝试 bindViewbound = tryBindViewHolderByDeadline(holder, offsetPosition, position, deadlineNs);}return holder;
}

4 四级缓存机制

4.1 一级缓存-缓存碎片

ViewHolder getChangedScrapViewForPosition(int position) {// If pre-layout, check the changed scrap for an exact match.final int changedScrapSize;if (mChangedScrap == null || (changedScrapSize = mChangedScrap.size()) == 0) {return null;}// find by positionfor (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);return holder;}}// find by idif (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++) {final ViewHolder holder = mChangedScrap.get(i);if (!holder.wasReturnedFromScrap() && holder.getItemId() == id) {holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_RETURNED_FROM_SCRAP);return holder;}}}}return null;
}

4.2 二级缓存-缓存列表

ViewHolder getScrapOrCachedViewForId(long id, int type, boolean dryRun) {// 1) 先从mAttachedScrap中取，取到便返回final int count = mAttachedScrap.size();for (int i = count - 1; i >= 0; i--) {final ViewHolder holder = mAttachedScrap.get(i);if (holder.getItemId() == id && !holder.wasReturnedFromScrap()) {if (type == holder.getItemViewType()) {holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_RETURNED_FROM_SCRAP);if (holder.isRemoved()) {if (!mState.isPreLayout()) {holder.setFlags(ViewHolder.FLAG_UPDATE, ViewHolder.FLAG_UPDATE| ViewHolder.FLAG_INVALID | ViewHolder.FLAG_REMOVED);}}return holder;} else if (!dryRun) {mAttachedScrap.remove(i);removeDetachedView(holder.itemView, false);quickRecycleScrapView(holder.itemView);}}}// 2）二级缓存，从mCachedViews中取final int cacheSize = mCachedViews.size();for (int i = cacheSize - 1; i >= 0; i--) {final ViewHolder holder = mCachedViews.get(i);//从mCachedViews中取到后便返回if (holder.getItemId() == id) {if (type == holder.getItemViewType()) {if (!dryRun) {mCachedViews.remove(i);}return holder;} else if (!dryRun) {recycleCachedViewAt(i);return null;}}}return null;}

4.3 三级缓存-自定义缓存

这一级缓存为用户自定义，这里不做详解。

4.4 四级缓存-缓存池

public ViewHolder getRecycledView(int viewType) {//从mScrap中根据view的类型来取出一个final ScrapData scrapData = mScrap.get(viewType);if (scrapData != null && !scrapData.mScrapHeap.isEmpty()) {final ArrayList<ViewHolder> scrapHeap = scrapData.mScrapHeap;//从 scrapData 中拿最后一个数据，先进后出return scrapHeap.remove(scrapHeap.size() - 1);}return null;
}static class ScrapData {//ViewHolder是作为一个List被存进来的ArrayList<ViewHolder> mScrapHeap = new ArrayList<>();// 缓存池中 list的大小是5，也就是每个类型的view缓存池中存储5个int mMaxScrap = 5;long mCreateRunningAverageNs = 0;long mBindRunningAverageNs = 0;}