[译]通过 Hardware Layer 提升 Android 动画性能

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当有人问我关于动画性能表现不佳问题时,我首先会问他们是否使用 Hardware layer。

在动画过程中你的视图可能在每一帧都需要进行重绘。如果使用 Hardware layer,可以避免重绘每一帧,因为 View 的渲染一旦进入离屏缓冲区就能够被复用。

另外,Hardware Layer 缓存在 GPU 上,它能够使动画中的某些操作变得更顺畅。通过使用 Hardware Layer 能够迅速渲染简单的变换(如,移动,旋转,缩放,透明度)。因为许多动画都是多种变换的组合,所以使用 Hardware Layer 能够显著提高动画性能。

用法

在使用 Hardware layer 之前,你的视图需要启用硬件加速,可以在 AndroidManifest 文件中的 application 或所在的 activity 加上android:hardwareAccelerated="true", 当 Target API >= 14 时,硬件加速是默认启用的。

View 的 layer API 非常简单:View.setLayerType()。你应该只是暂时设置 Hardware Layer,因为它们无法自动释放(稍后介绍)。基本使用步骤如下:

  • 1, 动画运行前,在每个想要缓存的 View 上调用 View.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)

  • 2, 运行动画

  • 3, 动画结束后,调用View.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null)进行清理操作。

示例代码如下:

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// Set the layer type to hardware 
myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);

// Setup the animation
ObjectAnimator animator = ObjectAnimator.ofFloat(myView, View.TRANSLATION_X, 150);

// Add a listener that does cleanup 
animator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {  
  @Override
  public void onAnimationEnd(Animator animation) {
    myView.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null);
  }
});

// Start the animation
animator.start();  

如果你的 minSdkVersion 16+,并且使用ViewPropertyAnimator,可以通过withLayer()方法代替上面的操作。

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myView.animate()  
  .translationX(150)
  .withLayer()
  .start();

注意事项

。。。你可能猜到了,事情没那么简单。

Hardware Layer 在提升动画性能的能力上表现的十分神奇,如果滥用,将是弊大于利的。切记,不要盲目使用 Hardware Layer

第一,在某些情况下,实际上 Hardware Layer 可能要做更多的工作,而不仅仅是渲染视图。缓存一个层需要花费时间,因为这一步要划分为两个过程:首先,视图渲染入 GPU 上的一个层中,然后,GPU 再渲染那个层到 Window ,如果 View 的渲染十分简单(比如一个纯色),那么在初始化的时候 Hardware Layer 可能增加额外开销。

第二,对所有缓存来讲,都存在一个缓存失效的可能性。动画运行时,如果某个地方调用了View.invalidate(),那么 Layer 就不得不重新渲染一遍。倘若不断地失效,你的 Hardware Layer 实际上要比不添加任何 Layer 性能更差,因为(如上所述)Hardware Layer 在生成缓存的时候增加了开销。如果你不断的重新缓存 Layer ,会对性能造成极大地负担。

这种问题很容易遇到,因为动画通常有多个移动部件。假设你设置了一个拥有三个移动部件的动画。

Parent ViewGroup  
--> Child View 1 (translates left)  
--> Child View 2 (translates right)  
--> Child View 3 (translates up)

如果你仅在父布局ViewGroup上设置一个 Layer,实际上会不断地缓存失效,因为(作为一个整体)ViewGroup 会随着子View不断地改变。然而,每个单独的View,仅仅是移动罢了。这种情况下,最好的办法就是在每一个子 View 上设置H ardware Layer(而不是在父布局上)。

在多个View上适当地设置 Hardware Layer,这样他们就不会在动画运行时失效了。

“显示硬件层更新”(Show hardware layers updates) 是追踪这个问题的开发利器。当 View 渲染 Hardware Layer 的时候会闪烁绿色,它应该在动画开始的时候闪烁一次(也就是 Layer 渲染初始化的时候),然而,如果你的View在整个动画期间保持绿色不变,这就是持续的缓存失效问题了。

第三,Hardware Layer 使用 GPU 内存,很明显你不想看到内存泄露。因此,你应该只在必要的时候使用 Hardware Layer,比如,动画运行期间。

所有这一切表明:这里没有硬性规则。Android 渲染系统是复杂的,并且常常令我感到惊讶。如同所有性能问题一样,测试才是关键。“GPU呈现模式分析”和“显示硬件层更新”等开发者选项非常适合确定 Layer 正在帮助还是正在损害你的性能。

示例

原文作者写了个简单的 app,示范 Hardware Layer 的基本用法。源码在这里

这是运行在 Galaxy Nexus(一款又老又慢的设备)的结果,通过开启开发者选项中的“GPU呈现模式分析”:

在不使用 Hardware Layer 的情况下,这个简单的动画烂透了。它不断地越过绿线,这就意味着它看起来很糟糕。相比之下,使用 Hardware Layer 的版本一直保持在绿线之下,这非常棒!

第三个例子展示了,在使用 Hardware Layer 的情况下,动画运行时存在缓存失效的风险。由于错误的 Hardware Layer 用法,许多性能收益被干掉了。

(这里有一些奇怪,如果它正处在 invalidating,应该至少与不使用 Hardware Layer 一样迟钝。我不能理解透彻,但是,很显然,即使它们在每一步都必须进行重绘,优化的 Hardware Layer 还是发挥了一些提升性能的作用。所以,最好正确的使用它们。)

这篇文章的寓意是:在合理使用时,Hardware Layer可以很好地提升动画性能!

参考文章