ListView 布局复用原理分析

自 RecyclerView 出世后，ListView 慢慢退出历史的舞台。说实话，之后Android中的列表实现，我都是使用 RecyclerView 来实现。先不说 RecyclerView 相对于 ListView 是如何强大并身兼多职的，这次只总结一下自己对 ListView 强大的布局复用功能的理解，毕竟，这么厉害的复用功能，为人津津乐道，无论ListView 是否会被 Deprecated，多一份认知，为啥不想去了解其中的实现原理？

相关类说明

ListView 与其数据加载和布局复用功能紧密相关的类主要为 Adapter 和 RecycleBin。整理 ListView、Adapter 和 RecycleBin 三者之间的关系如下所示：

ListView.setAdapter()

先来看下 ListView 的使用，套路如下：
步骤一：重写 BaseAdapter 方法，实现在定义的子布局

public class MyAdapter extends BaseAdapter {
    // ...省略其他抽象方法
    public void setData(List<String> datas) {
        this.datas = datas;
    }

    @Override
    public View getView(int position, View convertView, ViewGroup parent) {
        ViewHolder holder;
        if (convertView == null) {
            TextView tv = new TextView(parent.getContext());
            convertView = tv;
            holder = new ViewHolder();
            convertView.setTag(holder);
        } else {
            holder = (ViewHolder) convertView.getTag();
        }
        
        holder.tv = (TextView) convertView;
        
        return convertView;
    }
}

static class ViewHolder {
    TextView tv;
}

步骤二：给 ListView 设置数据源

MyAdapter adapter = new MyAdapter();
adapter.setData(myDatsSet);
listView.setAdapter(adapter);

在没有真正研究过 ListView 复用功能时，我一直没有去想两个问题：

自定义的 item 布局文件是如何添加到 ListView 上的？
为什么自定义的 getView() 方法中，要对 convertView 进行判空，然后就可以达到布局复用的效果了？

对于问题一，ListView 也是继承自 View，所以其会遵循 View 的绘制原则，按照 measure、layout 和 draw 三步操作执行，但是 ListView 占用空间通常是整个屏幕，绘制也只是绘制加载的子View，并没有实际意义。ListView 最主要的逻辑则是在 layout() 中，trace源码，我们的分析主要从 layout() 开始。

经测试，执行 listView.setAdapter() 后，会调用 requestLayout()，ListView 会执行两次 layout 。为什么会执行两次，大家都没找到原因，我只能猜测，在 requestLayout() 后，会将重新布局操作层层递归传给 ViewRootImpl 顶层父控件执行 performTraversal() 方法，这个方法中在某些条件下会执行两次 layout() 方法，具体这些条件是什么，暂时不深究，这里只先确定，设置数据源后，确实会触发 listView 执行两次 layout 。

ListView 重新布局，主要处理逻辑在其 layoutChildren() 方法中，贴出该方法的关键代码如下：

@Override
protected void layoutChildren() {
    // ...省略其他代码逻辑...
    // Pull all children into the RecycleBin.
    // These views will be reused if possible
    final int firstPosition = mFirstPosition;
    final RecycleBin recycleBin = mRecycler;
    if (dataChanged) {
        for (int i = 0; i < childCount; i++) {
            recycleBin.addScrapView(getChildAt(i), firstPosition+i);
        }
    } else {
        recycleBin.fillActiveViews(childCount, firstPosition);
    }

    // Clear out old views
    detachAllViewsFromParent();
    recycleBin.removeSkippedScrap();
    
    switch (mLayoutMode) {
        // mLayoutMode 默认为 LAYOUT_NORMAL，省略其他条件...
        default:
            if (childCount == 0) {
                if (!mStackFromBottom) {
                    final int position = lookForSelectablePosition(0, true);
                    setSelectedPositionInt(position);
                    sel = fillFromTop(childrenTop);
                } else {
                    final int position = lookForSelectablePosition(mItemCount - 1, false);
                    setSelectedPositionInt(position);
                    sel = fillUp(mItemCount - 1, childrenBottom);
                }
            } else {
                if (mSelectedPosition >= 0 && mSelectedPosition < mItemCount) {
                    sel = fillSpecific(mSelectedPosition,
                            oldSel == null ? childrenTop : oldSel.getTop());
                } else if (mFirstPosition < mItemCount) {
                    sel = fillSpecific(mFirstPosition,
                            oldFirst == null ? childrenTop : oldFirst.getTop());
                } else {
                    sel = fillSpecific(0, childrenTop);
                }
            }
            break;
    }

    // ...省略其他代码逻辑...
}

总结初始两次布局的流程如下图所示：

两次layout流程图

上述流程图为代码执行流程，直接用文字简述如下：
第一次 layout 布局：

方法调用链：recycleBin.fillActiveViews() -> detachAllViewsFromParent() ，都无实际意义；
从 fillFromTop() 开始，调用 makeAndAddView() 方法创建并添加 View 到 ListView 上，这里只会创建在屏幕上展示的个数的子View；
Trace源码，实际会执行 obtainView() 方法，通过 adapter.getView(pos, null, parent); 方法返回 View，根据我们重写的 getView() 方法，convertView 为 null 时，会通过 inflate() 方法加载布局文件，最终返回创建的 convertView；
最后一步，调用 setUpChild() 方法，因为是第一次添加，则调用 addViewInLayout(); 方法重新添加 View 到父控件；

第二次 layout 布局：

调用 recycleBin.fillActiveViews()；方法，将第一步创建的 childView 缓存到 mActiveViews 数组中；
接着调用 detachAllViewsFromParent(); 方法，将 childView 依次从父控件 detach 掉；
接着则不是调用 fillFromTop()，而是调用 fillSpecific() 方法，但最终都会执行 makeAndAddView() 方法，这时则先调用 recycleBin.getActiveView(); 方法，从 mActiveViews 数组中取出 View，此时取出的 view 不为 null；
最后一步，调用 setUpChild() 方法，因为之前缓存到 mActiveViews 中的View，取出来后相当于是从父控件 detach 掉的，此时会调用 attachViewToParent() 方法重新将该 activeView attach到父控件。
经过一次 detach 到 attach 的过程，ListView 中的所有子控件又可以展示到屏幕。

总结：ListView 添加数据源后，会进行两次 layout ，第一次布局，会通过 adapter.getView() 方法创建 View，然后添加到父控件中；第二次布局，会将之前创建的子View缓存到 RecycleBin 的 mActiveVies 数组中，然后 detach 掉父控件所有的子View，接下来则是从 mActiveVies 数组中取出所有的子 View，然后重新 attach 到父控件，而不是重新添加布局到父控件。

好了，上述场景是ListView第一次加载时，通过对此场景的研究，对相关字段和方法功能有了初步的认识，再来看看滑动过程中的布局复用，这才是重中之重的逻辑场景。

滑动复用布局

具体执行逻辑是在 onTouchEvent() 方法开始的，简单流程图总结如下：

滑动时布局复用流程

问题总结

Q：若 ListView 设置的数据源包含100条数据，那么通过listView.getChildCount() 返回的子 View 的个数是多少？
A：在 ListView 可复用的前提下，getChildCount() 返回的个数为当前屏幕可展示的 childView 的个数，不在屏幕内的不算在其中。可以结合 ListView 的加载复用流程，仅在当前屏幕可见时，子 View 才会 add 到 ListView 中，当滑动时，使用的是从 mScrapViews 废弃列表中取出的 View，重新设置数据并 attach 到 ListView 上。

Q：什么时候调用 mAdapter.getView(in pos, View convertView, ViewGroup parent); ?
A：参考上述流程图。这里需要注意的是 convertView 是从 mScrapView 中取出的 View，当为 null 时，说明是第一次创建，此时没有缓存废弃的 View，当屏幕滑动时，移除屏幕的 View 会进行缓存，然后会将新移入的数据重新更新到移除屏幕区的 View 上，此时 convertView 不为 null，所以我们自定义处理布局时，要添加一次 convertView 的判断，其实是配合内部的缓存机制，才打到真正的布局复用。若没有不为 null 的判断，则都是通过 inflate 过来的，效率着实低下。