2019-04-01：简述一下 Android 中 UI 的刷新机制？ about android-daily-interview HOT 11 OPEN

界面刷新的本质流程

1. 通过ViewRootImpl的scheduleTraversals()进行界面的三大流程。
2. 调用到scheduleTraversals()时不会立即执行，而是将该操作保存到待执行队列中。并给底层的刷新信号注册监听。
3. 当VSYNC信号到来时，会从待执行队列中取出对应的scheduleTraversals()操作，并将其加入到主线程的消息队列中。
4. 主线程从消息队列中取出并执行三大流程: onMeasure()-onLayout()-onDraw()

同步屏障的作用

1. 同步屏障用于阻塞住所有的同步消息(底层VSYNC的回调onVsync方法提交的消息是异步消息)
2. 用于保证界面刷新功能的performTraversals()的优先执行。

同步屏障的原理？

1. 主线程的Looper会一直循环调用MessageQueue的next方法并且取出队列头部的Message执行，遇到同步屏障(一种特殊消息)后会去寻找异步消息执行。如果没有找到异步消息就会一直阻塞下去，除非将同步屏障取出，否则永远不会执行同步消息。
2. 界面刷新操作是异步消息，具有最高优先级
3. 我们发送的消息是同步消息，再多耗时操作也不会影响UI的刷新操作

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哦哦，原来可以根据系统做了什么，然后就可以避免一些搞耗时的动作，比如布局层数减少，这个题目的目的就在这里，会优化就完事啦，还搞这些，浪费时间。

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楼上讲了 应用层，我就说一下 系统层的，
首先屏幕是 大约16.6ms刷新一次（固定的），当界面需要改变时， CPU开始计算，将计算结果 赋予 GPU 的buffer缓存起来，等待刷新时间的到来，然后根据buffer的数据刷新界面
如果当前界面没有变化，CPU不用计算，也不会给GPU的buffer赋值啥的，这个buffer也就没变化，等到刷新时间的到来，会依旧根据buffer刷新屏幕

结论是：界面改不改变都会刷新界面，只是在于CPU是否计算这点区别

UI刷新卡顿，基本都在于卡在CPU计算这一环节，对于根据GPU 的buffer刷新这一环节，在系统里有很高的优先级，楼上就说了同步屏障就是保护这一优先级的一个手段

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（1）简单概括：
Android应用程序把经过测量、布局、绘制后的surface缓存数据，通过SurfaceFlinger把数据渲染到屏幕上，通过Android的刷新机制来刷新数据。即应用层负责绘制，系统层负责渲染，通过进程间通信把应用层需要绘制的数据传递到系统层服务，系统层服务通过显示刷新机制把数据更新到屏幕
(2)应用层：相当于client，把计算好的图层数据通过共享内存shareclient传递给系统层
通过查看Activity的启动流程可以看出每个activity其实都attach了一个PhoneWindow，而PhoneWindow视图树的根节点是一个ViewRootImpl。而整体绘制其实就是在ViewRootImpl的
performTraversals方法调用后，采用深度优先挨个遍历视图中的子view，通过调用子view的onMesure,onLayout和draw方法，计算出它们的大小、位置。至于为何采用深度优先遍历，是因为子view的位置和大小依赖父view，就像我们使用match_parent属性就是依赖父view的宽高。
这里需要注意的是，draw绘制分为cpu和gpu绘制，cpuz绘制又叫软件绘制，gpu又叫硬件绘制。cpu绘制速度慢，兼容性好，gpu绘制速度快，但是兼容性差，占用内存高（8m以上），在android3.0之后才引入了gpu绘制，但是目前还是有很多Opengl接口不支持硬件加速

（3）系统层：service
Android是通过系统层进程SurfaceFlinger服务来把收到的应用层图层数据渲染到屏幕上
主要工作有：
①响应客户端事件，创建Layer与客户端的surface进行连接
②接收客户端数据及属性，修改layer属性，如颜色、尺寸、透明度
③将创建的layer内容刷新到屏幕上
④维护layer的序列（缓冲），并对layer的最终输出做裁剪计算
（4）应用层和系统层通信:简单说就是应用层绘制到缓冲区，SurfaceFlinger把缓存数据渲染到屏幕，两个进程使用安卓匿名共享内存SharedClient缓存需要显示的数据。
由于应用层和系统层分别是两个不同的进程，需要使用跨进程通信来实现数据传输，在Android显示系统中，使用了内部匿名共享内存ShareClient。每一个应用和SurfaceFlinger都会创建一个SharedClient。每个SharedClient中最多可以创建31个SharedBufferStack(window)，也就是是说每个应用理论上最多支持31个window，同时每个SharedBufferStack包含2个（<4.1）缓冲区到3个（>=4.1）缓冲区
（5）显示刷新机制：简单说4.1以前无vsync同步机制，绘制时间分散，很可能绘制任务在，vsync信号后16ms末尾才开始，这样就导致帧率很低，4.0以后采用vsync机制，Choreographer强制vsync执行绘制任务，绘制时间得到保证
Android绘制UI采用双缓冲机制，就是SharedBufferStack中的缓冲区，UI总是先在Back Buffer计算完毕后，再交换到Front Buffer渲染到屏幕上。理想情况下一个刷新在16ms内完成(60fps).
4.1之前是双缓冲，4.1之后是3缓冲Tripple Buffer。并不是缓冲区越多越好，只有绘制占用的cpu和gpu时间片都小的时候3缓冲的性能大概率高于双缓冲。
（6）总结
①影响绘制的根本原因：
<1>绘制任务太重，绘制一帧内容耗时太长；
<2>主线程太忙了，导致vsync信号来的时候还没计算好数据导致丢帧；
（7）开发中优化建议：
①主线程不要做耗时操作，如大量的cursor操作和ams操作，执行复杂算法；
②降低gc几率，图片加载优化，避免创建大量对象；
③io密集型任务放在子线程执行
④cpu密集型任务在子线程中串行执行

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为什么要问这些题目，对项目的优化有作用吗，艹，别乱加面试题好吗，

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1.界面上的任何一个view的刷新请求最终都是调用ViewRootImpl的scheduleTraversals()来实现的。
2.scheduleTraversals() 会先过滤掉同一帧内的重复调用，确保同一帧内只需要安排一次遍历绘制 View 树的任务.
3.scheduleTraversals() 会往主线程的消息队列中发送一个同步屏障，发完同步屏障后 scheduleTraversals() 将 doTraversal() 封装到 Runnable 里面，然后将这个 Runnable 任务以当前时间戳放进一个待执行的队列里，并且向底层订阅下一个屏幕刷新信号Vsync.
4.当下一个屏幕刷新信号发出时，底层就会回调取出之前放进待执行队列里的任务来执行，也就是ViewRootImpl的doTraversal() 操作。
5.doTraversal()中首先移除同步屏障，再会调用performTraversals() 方法根据当前状态判断是否需要执行performMeasure() 测量、perfromLayout() 布局、performDraw() 绘制流程，在这几个流程中都会去遍历 View 树来刷新需要更新的View。
6.等到下一个Vsync信号到达，将上面计算好的数据渲染到屏幕上，同时如果有必要开始下一帧的数据处理。

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我来说下为什么是16.6毫秒刷新一次UI。经常玩游戏的人肯定知道60fps的时候基本上就感觉不到卡顿。这里的60fps就是每秒60帧。1000/60 = 16.666666...所以当手机刷新频率16.6时，用户就不会感到卡顿

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都会
但UI刷新并不一定是CPU问题，刷新这个动作本身就是CPU和GPU合作完成的，但是如果刷新的数据特别多，GPU需要绘制的内容过多，如果GPU性能跟不上也会造成界面卡顿

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这些题目一般不该系统代码，app需要知道jb

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几个点可以说下：

1. 屏幕刷新的双缓冲机制（本质上是生产者和消费者关系）
2. requestLayout/invalidate与onVsync的关系
3. android中优化相关（键盘弹出对动画的影响等）

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16毫秒1帧 1秒60/帧 刷新一次

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