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Android性能優化之ViewPagers?+?Fragment緩存優化_Android

作者：Ghelper??????? ? 更新時間： 2022-10-24 編程語言

前言

大家看標題，可能會有點兒懵，什么是ViewPagers，因為在很久之前，我們使用的都是ViewPager，但是現在更多的是在用ViewPager2，因此用ViewPagers（ViewPager、ViewPager2）來代替兩者，主要介紹兩者的區別。

ViewPagers嵌套Fragment架構，在我們常用的App中隨處可見，抖音的首頁、各大電商app首頁（淘寶、京東、拼多多）等，通過左右滑動切換Tab；但因為ViewPager的預加載機制存在，

我們先看下ViewPager的源碼：

public void setOffscreenPageLimit(int limit) {
    if (limit < DEFAULT_OFFSCREEN_PAGES) {
        Log.w(TAG, "Requested offscreen page limit " + limit + " too small; defaulting to "
                + DEFAULT_OFFSCREEN_PAGES);
        limit = DEFAULT_OFFSCREEN_PAGES;
    }
    if (limit != mOffscreenPageLimit) {
        mOffscreenPageLimit = limit;
        populate();
    }
}

當我們設置offscreenPageLimit（離屏加載）的數值時，我們可以看到limit的值是有限制，不能小于DEFAULT_OFFSCREEN_PAGES

private static final int DEFAULT_OFFSCREEN_PAGES = 1;

那么就意味著ViewPager默認支持預加載，我們看下面這張圖

如果紅色區域默認為首頁，根據ViewPager默認預加載的閾值，那么左右兩邊的頁面同樣也會被加載，如果有網絡請求，也就是說，我們沒有打開左邊的頁面，它已經默認進行了網絡請求，這種體驗是非常差的，因為會在暗地里消耗流量。

理想情況下，我們需要的是打開某個頁面的時候才去加載，這里就需要通過懶加載的方式優化。

1 ViewPager懶加載優化

1.1 ViewPager的緩存機制

很多時候，我們在使用Fragment的時候，發現打開過的頁面再回來，頁面沒有重建刷新，很多人覺得是Fragment是有緩存的，其實并不是Fragment有緩存，而是ViewPager具備緩存能力；

如果有小伙伴使用過單Activity + 多Fragment架構的時候就會發現，打開過的頁面再次返回的時候，Fragment會被重建，所以兩種架構都有利弊，關鍵看我們怎么選擇，下面我們看下ViewPager的緩存機制。

public void setAdapter(@Nullable PagerAdapter adapter) {
    if (mAdapter != null) {
        ①
        mAdapter.setViewPagerObserver(null);
        mAdapter.startUpdate(this);
        for (int i = 0; i < mItems.size(); i++) {
            final ItemInfo ii = mItems.get(i);
            mAdapter.destroyItem(this, ii.position, ii.object);
        }
        mAdapter.finishUpdate(this);
        mItems.clear();
        removeNonDecorViews();
        mCurItem = 0;
        scrollTo(0, 0);
    }
    ②
    final PagerAdapter oldAdapter = mAdapter;
    mAdapter = adapter;
    mExpectedAdapterCount = 0;

    ③
    if (mAdapter != null) {
        if (mObserver == null) {
            mObserver = new PagerObserver();
        }
        mAdapter.setViewPagerObserver(mObserver);
        mPopulatePending = false;
        final boolean wasFirstLayout = mFirstLayout;
        mFirstLayout = true;
        mExpectedAdapterCount = mAdapter.getCount();
        if (mRestoredCurItem >= 0) {
            mAdapter.restoreState(mRestoredAdapterState, mRestoredClassLoader);
            setCurrentItemInternal(mRestoredCurItem, false, true);
            mRestoredCurItem = -1;
            mRestoredAdapterState = null;
            mRestoredClassLoader = null;
        } else if (!wasFirstLayout) {
            ④
            populate();
        } else {
            ⑤
            requestLayout();
        }
    }

    // Dispatch the change to any listeners
    if (mAdapterChangeListeners != null && !mAdapterChangeListeners.isEmpty()) {
        for (int i = 0, count = mAdapterChangeListeners.size(); i < count; i++) {
            mAdapterChangeListeners.get(i).onAdapterChanged(this, oldAdapter, adapter);
        }
    }
}

核心方法就是setAdapter，像RecyclerView一樣，因為會有緩存，所以當頁面滑動的時候，如果緩存中存在頁面，那么就會從緩存中取，如果沒有，就需要去創建新的頁面，所以我們先來關注一下PagerAdapter

public abstract class PagerAdapter {
    private final DataSetObservable mObservable = new DataSetObservable();
    private DataSetObserver mViewPagerObserver;

    public static final int POSITION_UNCHANGED = -1;
    public static final int POSITION_NONE = -2;

    public abstract int getCount();
    //開始更新
    public void startUpdate(@NonNull ViewGroup container) {
        startUpdate((View) container);
    }
    //初始化頁面
    @NonNull
    public Object instantiateItem(@NonNull ViewGroup container, int position) {
        return instantiateItem((View) container, position);
    }
    //銷毀頁面
    public void destroyItem(@NonNull ViewGroup container, int position, @NonNull Object object) {
        destroyItem((View) container, position, object);
    }
    //結束刷新
    public void finishUpdate(@NonNull ViewGroup container) {
        finishUpdate((View) container);
    }
}

PagerAdapter是一個抽象類，那么這些方法肯定是具體實現類實現，如果我們在使用ViewPager嵌套Fragment的時候，使用的是FragmentPageAdapter

接著回到setAdapter方法中：

  • ①：有一個全局變量 mAdapter，如果是第一個加載進來，那么mAdapter是空的，走到②
  • ②：這里就是將我們傳入的adapter給mAdapter賦值
  • ③：這個時候mAdapter不為空，這里需要關注幾個參數：
wasFirstLayout = true
mRestoredCurItem = -1

所以這里直接走到⑤，調用requestLayout方法，會執行到onMeasure，在這個方法中，會執行populate方法（這個大家自己去爬樓）

populate干了什么呢？代碼太多了就不貼出來了，直接上圖：

如果是默認緩存（mOffscreenPageLimit = 1），那么在mItems就會緩存3個Fragment

private final ArrayList<ItemInfo> mItems = new ArrayList<ItemInfo>();

當頁面滑動時，page2成為了當前頁，那么ViewPager的populate做了什么操作呢？

  • （1）首先page3會被預加載，這個時候調用了PagerAdapter的instantiateItem方法新建頁面，并放在mItems集合中，并且設置為不可見的狀態（setUserVisibleHint(false)）,所有緩存中不可見的頁面同理（2）page1就會從緩存中移除，調用了PagerAdapter的destroyItem方法，curPage會成為mItems中第一個緩存對象；
  • （3）將page2設置為當前展示的Fragment

因此populate干的主要工作就是，隨著頁面的滑動，將Page從緩存中移除銷毀，或者將新頁面新建加入緩存中。

1.2 ViewPager懶加載方案

如上所述，ViewPager默認就是開啟預加載的，而且默認最多能夠緩存3個Fragment頁面，那么為了避免流量的消耗，需要我們針對預加載這種情況進行頁面懶加載，只有當頁面可見的時候，才能加載數據。

class MainLazyLoadAdapter(
    fragmentManager: FragmentManager,
    val fragments:MutableList<Fragment>
) : FragmentPagerAdapter(fragmentManager) {
    override fun getCount(): Int {
        return fragments.size
    }

    override fun getItem(position: Int): Fragment {
        return fragments[position]
    }
}
class LazyFragment(val index:Int) : Fragment() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        Log.e("TAG","LazyFragment $index onCreate")
    }

    override fun onCreateView(
        inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
        savedInstanceState: Bundle?
    ): View? {
        Log.e("TAG","LazyFragment $index onCreateView")
        return inflater.inflate(R.layout.fragment_lazy, container, false)
    }

}
val fragments = mutableListOf<Fragment>()
for (index in 0..5) {
    fragments.add(LazyFragment(index))
}
vp_lazy_load.adapter = MainLazyLoadAdapter(supportFragmentManager, fragments)

首先我們先看默認預加載狀態，驗證之前源碼中的原理：

//第一次進來
2022-08-28 13:41:15.759 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 13:41:15.760 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView
2022-08-28 13:41:15.783 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreate
2022-08-28 13:41:15.784 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreateView

我們看到第一次進來，第二個Fragment被加載進來，然后右滑，第三個Fragment被加載

2022-08-28 13:41:15.759 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 13:41:15.760 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView
2022-08-28 13:41:15.783 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreate
2022-08-28 13:41:15.784 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreateView
2022-08-28 13:48:45.248 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreate
2022-08-28 13:48:45.250 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreateView

當我們滑到第4個Fragment的時候，左滑回到第3個Fragment，發現并沒有重建是因為緩存的原因，因為滑到第4個Fragment的時候，第2個Fragment已經被銷毀了，再回到第3個Fragment的時候，第2個Fragment被重建，走了onCreateView方法

2022-08-28 13:41:15.759 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 13:41:15.760 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView
2022-08-28 13:41:15.783 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreate
2022-08-28 13:41:15.784 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreateView
2022-08-28 13:48:45.248 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreate
2022-08-28 13:48:45.250 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreateView
2022-08-28 13:50:00.439 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 3 onCreate
2022-08-28 13:50:00.440 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 3 onCreateView
2022-08-28 13:50:01.344 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 4 onCreate
2022-08-28 13:50:01.345 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 4 onCreateView
2022-08-28 13:50:03.315 12677-12677/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreateView

首先我們先看下，Adapter重建Fragment的時候的核心代碼

public Object instantiateItem(@NonNull ViewGroup container, int position) {
    if (mCurTransaction == null) {
        mCurTransaction = mFragmentManager.beginTransaction();
    }

    final long itemId = getItemId(position);

    // Do we already have this fragment?
    String name = makeFragmentName(container.getId(), itemId);
    Fragment fragment = mFragmentManager.findFragmentByTag(name);
    if (fragment != null) {
        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Attaching item #" + itemId + ": f=" + fragment);
        mCurTransaction.attach(fragment);
    } else {
        fragment = getItem(position);
        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Adding item #" + itemId + ": f=" + fragment);
        mCurTransaction.add(container.getId(), fragment,
                makeFragmentName(container.getId(), itemId));
    }
    if (fragment != mCurrentPrimaryItem) {
        fragment.setMenuVisibility(false);
        if (mBehavior == BEHAVIOR_RESUME_ONLY_CURRENT_FRAGMENT) {
            mCurTransaction.setMaxLifecycle(fragment, Lifecycle.State.STARTED);
        } else {
            //關鍵代碼
            fragment.setUserVisibleHint(false);
        }
    }

    return fragment;
}

我們可以看到，當前Fragment如果被創建但是沒有在當前頁面展示的時候，調用了fragment.setUserVisibleHint(false)，也就是說setUserVisibleHint能夠監聽當前Fragment是否可見

所以我們對Fragment進行改造：

class LazyFragment(val index:Int) : Fragment() {

    //判斷當前頁面是否可見
    private var isShow = false
    //判斷頁面是否創建成功
    private var isViewCreated = false

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        Log.e("TAG","LazyFragment $index onCreate")
    }
    override fun onCreateView(
        inflater: LayoutInflater, container: ViewGroup?,
        savedInstanceState: Bundle?
    ): View? {
        Log.e("TAG","LazyFragment $index onCreateView")
        return inflater.inflate(R.layout.fragment_lazy, container, false)
    }
    override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
        isViewCreated = true
        lazyLoad()
    }
    override fun setUserVisibleHint(isVisibleToUser: Boolean) {
        super.setUserVisibleHint(isVisibleToUser)
        Log.e("TAG","LazyFragment $index isVisibleToUser $isVisibleToUser")
        if(isVisibleToUser){
            isShow = true
            //才有資格去懶加載
            lazyLoad()
        }else{
            isShow = false
        }
    }
    private fun lazyLoad() {
        if(isViewCreated && isShow){
            Log.e("TAG","Fragment $index loadData")
        }
    }
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        isViewCreated = false
        isShow = false
    }
}

如果按照之前的方式，當調用onViewCreated方法的時候，我們就會加載數據；做了懶加載處理之后，重寫了setUserVisibleHint方法，當前頁面可見的時候，才有資格去加載數據，這樣即便創建了Fragment，但是如果不可見就不會加載數據

2022-08-28 14:06:29.776 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 isVisibleToUser false
2022-08-28 14:06:29.776 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 isVisibleToUser false
2022-08-28 14:06:29.776 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 isVisibleToUser true
2022-08-28 14:06:29.782 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 14:06:29.783 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView
2022-08-28 14:06:29.796 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: Fragment 0 loadData
2022-08-28 14:06:29.805 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreate
2022-08-28 14:06:29.805 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreateView
2022-08-28 14:06:59.395 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 isVisibleToUser false
2022-08-28 14:06:59.396 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 isVisibleToUser false
2022-08-28 14:06:59.396 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 isVisibleToUser true
2022-08-28 14:06:59.396 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: Fragment 1 loadData
2022-08-28 14:06:59.399 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreate
2022-08-28 14:06:59.400 25904-25904/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreateView

通過日志我們可以看到，當首次進入的時候，雖然Fragment 1 被創建了，但是并沒有加載數據。

這里有個問題，既然可見之后就能加載數據，那么我只在setUserVisibleHint的時候，判斷是否可見來去加載數據？

其實是不可以的，通過日志我們能夠發現，setUserVisibleHint是早于onCreate方法調用的，也就是說在頁面還沒有創建時，去加載數據有可能導致頁面元素找不到發生空指針異常。

2 ViewPager2與ViewPager的區別

上一小節，我們介紹了ViewPager的加載機制和緩存機制，那么我們把整套頁面搬過來，唯一發生變化的就是將ViewPager轉換為ViewPager2

class MainLazyLoadAdapter2(
    activity: FragmentActivity,
    val fragments: MutableList<Fragment>
) : FragmentStateAdapter(activity) {
    override fun getItemCount(): Int {
        return fragments.size
    }
    override fun createFragment(position: Int): Fragment {
        return fragments[position]
    }

}

ViewPager2的適配器使用的是FragmentStateAdapter，因為FragmentStateAdapter繼承了RecyclerView.Adapter，因此支持了橫向滑動和豎向滑動

val fragments = mutableListOf<Fragment>()
for (index in 0..5) {
    fragments.add(LazyFragment(index))
}
vp_lazy_load = findViewById(R.id.vp_lazy_load)
vp_lazy_load.adapter = MainLazyLoadAdapter2(this, fragments)

用同樣的方式設置了適配器，我們看下日志輸出，就會發現，咦？怎么跟ViewPager不一樣了

2022-08-28 14:47:11.790 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 14:47:11.792 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView

剛進來的時候，只有Fragment 1 加載了頁面，并沒有新建緩存頁面，當我滑動到下一頁的時候，也只有下一頁的頁面進行了重建

2022-08-28 14:47:11.790 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 14:47:11.792 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView
2022-08-28 14:47:13.948 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreate
2022-08-28 14:47:13.948 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreateView

ViewPager2沒有預加載機制嗎？這里我們就需要看源碼了，直接奔向setOffscreenPageLimit方法，我們看到跟ViewPager的setOffscreenPageLimit方法是不一樣的

public void setOffscreenPageLimit(@OffscreenPageLimit int limit) {
    if (limit < 1 && limit != OFFSCREEN_PAGE_LIMIT_DEFAULT) {
        throw new IllegalArgumentException(
                "Offscreen page limit must be OFFSCREEN_PAGE_LIMIT_DEFAULT or a number > 0");
    }
    mOffscreenPageLimit = limit;
    // Trigger layout so prefetch happens through getExtraLayoutSize()
    mRecyclerView.requestLayout();
}
public static final int OFFSCREEN_PAGE_LIMIT_DEFAULT = -1;

這里的判斷條件 limit < 1 && limit != OFFSCREEN_PAGE_LIMIT_DEFAULT，有一個數值能夠通過，就是-1，這就意味著，ViewPager2默認是不支持預加載的

但是ViewPager2的緩存策略還是存在，因為繼承了RecyclerView的Adapter，所以緩存復用機制是跟RecyclerView一致的，默認mViewCaches緩存池的大小是3

2022-08-28 15:30:00.579 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 15:30:00.579 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView
2022-08-28 15:30:03.883 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreate
2022-08-28 15:30:03.884 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 1 onCreateView
2022-08-28 15:30:05.064 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreate
2022-08-28 15:30:05.064 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 2 onCreateView
2022-08-28 15:30:08.997 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 3 onCreate
2022-08-28 15:30:08.997 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 3 onCreateView
2022-08-28 15:30:20.005 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreate
2022-08-28 15:30:20.005 15514-15514/com.lay.image_process E/TAG: LazyFragment 0 onCreateView

當我們滑動到第4個Fragment的時候，注意這里跟ViewPager不一樣的是，ViewPager的緩存是緩存當前頁的左右兩邊，但是ViewPager2就是RecyclerView的緩存機制，順序緩存；

當滑動到第4個Fragment的時候，因為緩存池大小為3，因此LazyFragment 0 就會從緩存池中移除，當再次滑動到LazyFragment 0的時候，就會重建！

所以當我們還在思考如何針對ViewPager的預加載機制做懶加載操作時，請將項目中的ViewPager遷移至ViewPager2

附錄：

當你的項目中還在使用ViewPager時，建議使用當前這個懶加載框架

abstract class BaseLazyFragment<VM : ViewModel, VB : ViewBinding> : Fragment() {
    private lateinit var viewModel: VM
    private lateinit var binding: VB

    private var isShow = false
    private var isViewCreated = false
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        viewModel = getViewModelInstance()
        binding = getLayoutInflate(layoutInflater)
    }

    override fun onCreateView(
        inflater: LayoutInflater,
        container: ViewGroup?,
        savedInstanceState: Bundle?
    ): View? {
        return binding.root
    }
    override fun onViewCreated(view: View, savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onViewCreated(view, savedInstanceState)
        initView()
        isViewCreated = true
        lazyLoad()
    }
    override fun setUserVisibleHint(isVisibleToUser: Boolean) {
        super.setUserVisibleHint(isVisibleToUser)
        if (isVisibleToUser) {
            isShow = true
            lazyLoad()
        } else {
            isShow = false
        }
    }
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        isShow = false
        isViewCreated = false
    }
    private fun lazyLoad() {
        if (isShow && isViewCreated) {
            initData()
        }
    }
    open fun initData() {}
    open fun initView() {}
    abstract fun getViewModelInstance(): VM
    abstract fun getLayoutInflate(layoutInflater: LayoutInflater): VB
}

使用方式：

class LazyFragment(val index:Int) : BaseLazyFragment<MainVM,FragmentLazy2Binding>() {
    override fun initData() {
        super.initData()
        Log.e("TAG","LazyFragment $index initData -- ")
    }
    override fun getViewModelInstance(): MainVM {
        return MainVM()
    }
    override fun getLayoutInflate(layoutInflater: LayoutInflater): FragmentLazy2Binding {
        return FragmentLazy2Binding.inflate(layoutInflater)
    }
}

原文鏈接：https://juejin.cn/post/7136832116318273543

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