通過 Hardware Layer 提升 Android 動畫效能

小鄧子的簡書發表於2015-11-01
Android動畫

當有人問我關於動畫效能表現不佳問題的時候，我首先會詢問他們是否使用了Hardware Layer層。

你的View可能在執行動畫期間的每一幀都進行重繪，如果使用View Layer，可以避免重繪每一幀，因為View的渲染一旦進入離屏緩衝區就能夠被複用。

另外，Hardware Layer快取在GPU上（譯者注： Hardware Layer使用GPU記憶體），它能夠使動畫中的某些操作變得更順暢。通過使用這個View Layer能夠迅速渲染簡單的變換（如，移動，旋轉，縮放，透明度）。因為許多動畫都是多種變換的組合，所以使用View Layer能夠顯著提高動畫效能。

用法

Layer的API十分簡單：只需使用View.setLayerType( ) 。你應該只是暫時設定Hardware Layer，因為它們無法自動釋放（稍後介紹）。基本使用步驟如下：

  1. 動畫執行期間，在每個想要快取的View上呼叫View.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null)。
  2. 執行動畫。
  3. 動畫結束時，呼叫View.setLayerType(View.LAYER_TYPE_NONE, null)進行清理操作。

程式碼實現如下：

// 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();

如果你基於minSdkVersion 16+，並且使用ViewPropertyAnimator ，那麼可以通過withLayer( ) 方法代替上面操作。

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

這樣做，你的動畫就能變得順暢平滑。

注意事項

你可能已經想到了，事情並不會這麼簡單。

Hardware Layer在提升動畫效能的能力上表現的十分神奇，如果濫用，將是弊大於利的。切記，不要盲目使用View Layer。

第一，在某些情況下，實際上Hardware Layer可能要做非常多的工作，而不僅僅是渲染檢視。快取一個層需要花費時間，因為這一步要劃分為兩個過程：首先，檢視渲染入GPU上的一個層中，然後，GPU再渲染那個層到視窗，如果View的渲染十分簡單（比如一個純色），那麼在初始化的時候可能增加Hardware Layer不必要的開銷。

第二，對所有快取來講，存在一個快取失效的可能性。動畫執行時，如果某個地方呼叫了View.invalidate( )，那麼Layer就不得不重新渲染一遍。倘若不斷地失效，你的Hardware Layer實際上要比不新增任何Layer效能更差，因為（如上所述）Hardware Layer在設定快取的時候增加了開銷。如果你不斷的重快取Layer，會對效能造成極大地負擔。

這種問題很容易遇到，因為動畫通常有多個移動部件。假設你設定了一個擁有三個移動部件的動畫。

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

如果你僅在父佈局ViewGroup上設定一個Layer，實際上會不斷地快取失效，因為（作為一個整體）ViewGroup會隨著子View不斷地改變。然而，每個單獨的View，僅僅是移動罷了。這種情況下，最好的辦法就是在每一個子View上設定Hardware Layer（而不是在父佈局上）。

再次重申，起初因為我不懂這個：經常在多個View上適當的設定Hardware Layer，以為這樣他們就不會在動畫執行時失效了。

“顯示硬體層更新”（Show hardware layers updates） 是追蹤這個問題的開發利器。當View渲染Hardware Layer的時候閃爍綠色，它應該在動畫開始的時候閃爍一次（也就是Layer渲染初始化的時候），然而，如果你的View在整個動畫期間保持綠色不變，這就是持續的快取失效問題了。

第三，Hardware Layer使用GPU記憶體，很明顯你不想看到記憶體洩露。因此，你應該只在必要的時候使用Hardware Layer，比如，動畫執行期間。

所有這一切表明：這裡沒有硬性規則。Android渲染系統是複雜的，並且常常令我感到驚訝。如同所有效能問題一樣，測試才是關鍵。“GPU呈現模式分析”和“顯示硬體層更新”等開發者選項非常適合確定圖層正在幫助還是正在損害你的效能。

舉例

我寫了一個簡單的app，示範Hardware Layer的基本用法。 從這裡獲取程式碼.

這是執行在我的Galaxy Nexus（一款又老又慢的裝置），通過開啟開發者選項中的“GPU呈現模式分析”：

通過Hardware Layer提升Android動畫效能

在不使用Hardware Layer的情況下，這個簡單的動畫爛透了。它不斷地越過綠線，這就意味著它看起來很糟糕。相比之下，使用Hardware Layer的版本一直保持在綠線之下，這非常棒！

第三個例子展示了，在使用Hardware Layer的情況下，動畫執行時存在快取失效的風險。由於錯誤的Hardware Layer用法，許多效能收益被幹掉了。

（這裡有一些奇怪，如果它正處在invalidating，應該至少與不使用Hardware Layer一樣遲鈍。我不能理解透徹，但是，很顯然，即使它們在每一步都必須進行重繪，優化的Hardware Layer還是發揮了一些提升效能的作用。所以，最好正確的使用它們。）

這篇文章的寓意是：Hardware Layer可以讓動畫變得很棒，但是前提是把握好它們的使用契機。

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