ListView 原理浅析

在android应用开发中，listview使用相当广泛，listview主要用来加载大量的相同类型数据，当然listview 也支持加载不同类型的数据，那么为什么listview能够加载大量数据而不产生OOM呢，现在就从listview的源码说起。
在listview的源码中有一个内部类RecycleBin，这个类是listview缓存的关键，在里面有一个View[] activeViews 的数组和一个currentScrapViews的SparseArray<View>，还有一个SparseArray<View>[] scrapViews，activeViews指的是在当前屏幕中的view，当viewType只有一个的时候，销毁或者是说移除屏幕外的view就保存在currentScrapViews中，view的类型有多个的时候，就分别保存在scrapViews中。
首先分析listview加载第一屏的时候，android的view中，view的onMeasure或者onLayout会走至少两趟，如果在listview中走两趟的话，那么数据就会重复，所有listview的绘制有特殊的处理。
当第一次onLayout的时候，走到最后是走的这个方法：

/** 
 * Fills the list from pos down to the end of the list view. 
 * 
 * @param pos The first position to put in the list 
 * 
 * @param nextTop The location where the top of the item associated with pos 
 *        should be drawn 
 * 
 * @return The view that is currently selected, if it happens to be in the 
 *         range that we draw. 
 */  
private View fillDown(int pos, int nextTop) {  
    View selectedView = null;  
    int end = (getBottom() - getTop()) - mListPadding.bottom;  
    while (nextTop < end && pos < mItemCount) {  
        // is this the selected item?  
        boolean selected = pos == mSelectedPosition;  
        View child = makeAndAddView(pos, nextTop, true, mListPadding.left, selected);  
        nextTop = child.getBottom() + mDividerHeight;  
        if (selected) {  
            selectedView = child;  
        }  
        pos++;  
    }  
    return selectedView;  
}

可以看到，这里使用了一个while循环来执行重复逻辑，一开始nextTop的值是第一个子元素顶部距离整个ListView顶部的像素值，pos则是刚刚传入的mFirstPosition的值，而end是ListView底部减去顶部所得的像素值，mItemCount则是Adapter中的元素数量。因此一开始的情况下nextTop必定是小于end值的，并且pos也是小于mItemCount值的。那么每执行一次while循环，pos的值都会加1，并且nextTop也会增加，当nextTop大于等于end时，也就是子元素已经超出当前屏幕了，或者pos大于等于mItemCount时，也就是所有Adapter中的元素都被遍历结束了，就会跳出while循环。

/** 
 * Obtain the view and add it to our list of children. The view can be made 
 * fresh, converted from an unused view, or used as is if it was in the 
 * recycle bin. 
 * 
 * @param position Logical position in the list 
 * @param y Top or bottom edge of the view to add 
 * @param flow If flow is true, align top edge to y. If false, align bottom 
 *        edge to y. 
 * @param childrenLeft Left edge where children should be positioned 
 * @param selected Is this position selected? 
 * @return View that was added 
 */  
private View makeAndAddView(int position, int y, boolean flow, int childrenLeft,  
        boolean selected) {  
    View child;  
    if (!mDataChanged) {  
        // Try to use an exsiting view for this position  
        child = mRecycler.getActiveView(position);  
        if (child != null) {  
            // Found it -- we're using an existing child  
            // This just needs to be positioned  
            setupChild(child, position, y, flow, childrenLeft, selected, true);  
            return child;  
        }  
    }  
    // Make a new view for this position, or convert an unused view if possible  
    child = obtainView(position, mIsScrap);  
    // This needs to be positioned and measured  
    setupChild(child, position, y, flow, childrenLeft, selected, mIsScrap[0]);  
    return child;  
}

这里在首先尝试从RecycleBin当中快速获取一个active view，不过很遗憾的是目前RecycleBin当中还没有缓存任何的View，所以这里得到的值肯定是null。那么取得了null之后就会继续向下运行，然后会调用obtainView()方法来再次尝试获取一个View，这次的obtainView()方法是可以保证一定返回一个View的，于是下面立刻将获取到的View传入到了setupChild()方法当中。那么obtainView()内部到底是怎么工作的呢？我们先进入到这个方法里面看一下：

/** 
 * Get a view and have it show the data associated with the specified 
 * position. This is called when we have already discovered that the view is 
 * not available for reuse in the recycle bin. The only choices left are 
 * converting an old view or making a new one. 
 *  
 * @param position 
 *            The position to display 
 * @param isScrap 
 *            Array of at least 1 boolean, the first entry will become true 
 *            if the returned view was taken from the scrap heap, false if 
 *            otherwise. 
 *  
 * @return A view displaying the data associated with the specified position 
 */  
View obtainView(int position, boolean[] isScrap) {  
    isScrap[0] = false;  
    View scrapView;  
    scrapView = mRecycler.getScrapView(position);  
    View child;  
    if (scrapView != null) {  
        child = mAdapter.getView(position, scrapView, this);  
        if (child != scrapView) {  
            mRecycler.addScrapView(scrapView);  
            if (mCacheColorHint != 0) {  
                child.setDrawingCacheBackgroundColor(mCacheColorHint);  
            }  
        } else {  
            isScrap[0] = true;  
            dispatchFinishTemporaryDetach(child);  
        }  
    } else {  
        child = mAdapter.getView(position, null, this);  
        if (mCacheColorHint != 0) {  
            child.setDrawingCacheBackgroundColor(mCacheColorHint);  
        }  
    }  
    return child;  
}

obtainView()方法中的代码并不多，但却包含了非常非常重要的逻辑，不夸张的说，整个ListView中最重要的内容可能就在这个方法里了。那么我们还是按照执行流程来看，首先调用了RecycleBin的getScrapView()方法来尝试获取一个废弃缓存中的View，同样的道理，这里肯定是获取不到的，getScrapView()方法会返回一个null。这时该怎么办呢？没有关系，接着往后执行，调用mAdapter的getView()方法来去获取一个View。那么mAdapter是什么呢？当然就是当前ListView关联的适配器了。而getView()方法又是什么呢？还用说吗，这个就是我们平时使用ListView时最最经常重写的一个方法了，这里getView()方法中传入了三个参数，分别是position，null和this。这个getView就是我们常用的adapter的getView，第一次加载的时候contentview传入的是null，getView()方法接受的三个参数，第一个参数position代表当前子元素的的位置，我们可以通过具体的位置来获取与其相关的数据。第二个参数convertView，刚才传入的是null，说明没有convertView可以利用，因此我们会调用LayoutInflater的inflate()方法来去加载一个布局。接下来会对这个view进行一些属性和值的设定，最后将view返回。那么这个View也会作为obtainView()的结果进行返回，并最终传入到setupChild()方法当中。其实也就是说，第一次layout过程当中，所有的子View都是调用LayoutInflater的inflate()方法加载出来的，这样就会相对比较耗时，但是不用担心，后面就不会再有这种情况了。
setupChild()方法当中的代码虽然比较多，但是我们只看核心代码的话就非常简单了，刚才调用obtainView()方法获取到的子元素View，然后调用addViewInLayout()方法将它添加到了ListView当中。那么根据fillDown()方法中的while循环，会让子元素View将整个ListView控件填满然后就跳出，也就是说即使我们的Adapter中有一千条数据，ListView也只会加载第一屏的数据，剩下的数据反正目前在屏幕上也看不到，所以不会去做多余的加载工作，这样就可以保证ListView中的内容能够迅速展示到屏幕上。
然后看看第二次layout的情况，同样首先调用getChildCount()方法来获取子View的数量，只不过现在得到的值不会再是0了，而是ListView中一屏可以显示的子View数量，因为我们刚刚在第一次Layout过程当中向ListView添加了这么多的子View。下面在第90行调用了RecycleBin的fillActiveViews()方法，这次效果可就不一样了，因为目前ListView中已经有子View了，这样所有的子View都会被缓存到RecycleBin的mActiveViews数组当中，后面将会用到它们。

接下来将会是非常非常重要的一个操作，detachAllViewsFromParent()方法。这个方法会将所有ListView当中的子View全部清除掉，从而保证第二次Layout过程不会产生一份重复的数据。那有的朋友可能会问了，这样把已经加载好的View又清除掉，待会还要再重新加载一遍，这不是严重影响效率吗？不用担心，还记得我们刚刚调用了RecycleBin的fillActiveViews()方法来缓存子View吗，待会儿将会直接使用这些缓存好的View来进行加载，而并不会重新执行一遍inflate过程，因此效率方面并不会有什么明显的影响。
第二次会进入到fillSpecific()方法，fillSpecific()这算是一个新方法了，不过其实它和fillUp()、fillDown()方法功能也是差不多的，主要的区别在于，fillSpecific()方法会优先将指定位置的子View先加载到屏幕上，然后再加载该子View往上以及往下的其它子View。那么由于这里我们传入的position就是第一个子View的位置，于是fillSpecific()方法的作用就基本上和fillDown()方法是差不多的了，这里我们就不去关注太多它的细节，而是将精力放在makeAndAddView()方法上面。再次回到makeAndAddView()方法。
最后看一下setupChild这个方法：

/** 
 * Add a view as a child and make sure it is measured (if necessary) and 
 * positioned properly. 
 * 
 * @param child The view to add 
 * @param position The position of this child 
 * @param y The y position relative to which this view will be positioned 
 * @param flowDown If true, align top edge to y. If false, align bottom 
 *        edge to y. 
 * @param childrenLeft Left edge where children should be positioned 
 * @param selected Is this position selected? 
 * @param recycled Has this view been pulled from the recycle bin? If so it 
 *        does not need to be remeasured. 
 */  
private void setupChild(View child, int position, int y, boolean flowDown, int childrenLeft,  
        boolean selected, boolean recycled) {  
    final boolean isSelected = selected && shouldShowSelector();  
    final boolean updateChildSelected = isSelected != child.isSelected();  
    final int mode = mTouchMode;  
    final boolean isPressed = mode > TOUCH_MODE_DOWN && mode < TOUCH_MODE_SCROLL &&  
            mMotionPosition == position;  
    final boolean updateChildPressed = isPressed != child.isPressed();  
    final boolean needToMeasure = !recycled || updateChildSelected || child.isLayoutRequested();  
    // Respect layout params that are already in the view. Otherwise make some up...  
    // noinspection unchecked  
    AbsListView.LayoutParams p = (AbsListView.LayoutParams) child.getLayoutParams();  
    if (p == null) {  
        p = new AbsListView.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT,  
                ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT, 0);  
    }  
    p.viewType = mAdapter.getItemViewType(position);  
    if ((recycled && !p.forceAdd) || (p.recycledHeaderFooter &&  
            p.viewType == AdapterView.ITEM_VIEW_TYPE_HEADER_OR_FOOTER)) {  
        attachViewToParent(child, flowDown ? -1 : 0, p);  
    } else {  
        p.forceAdd = false;  
        if (p.viewType == AdapterView.ITEM_VIEW_TYPE_HEADER_OR_FOOTER) {  
            p.recycledHeaderFooter = true;  
        }  
        addViewInLayout(child, flowDown ? -1 : 0, p, true);  
    }  
    if (updateChildSelected) {  
        child.setSelected(isSelected);  
    }  
    if (updateChildPressed) {  
        child.setPressed(isPressed);  
    }  
    if (needToMeasure) {  
        int childWidthSpec = ViewGroup.getChildMeasureSpec(mWidthMeasureSpec,  
                mListPadding.left + mListPadding.right, p.width);  
        int lpHeight = p.height;  
        int childHeightSpec;  
        if (lpHeight > 0) {  
            childHeightSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(lpHeight, MeasureSpec.EXACTLY);  
        } else {  
            childHeightSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(0, MeasureSpec.UNSPECIFIED);  
        }  
        child.measure(childWidthSpec, childHeightSpec);  
    } else {  
        cleanupLayoutState(child);  
    }  
    final int w = child.getMeasuredWidth();  
    final int h = child.getMeasuredHeight();  
    final int childTop = flowDown ? y : y - h;  
    if (needToMeasure) {  
        final int childRight = childrenLeft + w;  
        final int childBottom = childTop + h;  
        child.layout(childrenLeft, childTop, childRight, childBottom);  
    } else {  
        child.offsetLeftAndRight(childrenLeft - child.getLeft());  
        child.offsetTopAndBottom(childTop - child.getTop());  
    }  
    if (mCachingStarted && !child.isDrawingCacheEnabled()) {  
        child.setDrawingCacheEnabled(true);  
    }  
}

可以看到，setupChild()方法的最后一个参数是recycled，然后会对这个变量进行判断，由于recycled现在是true，所以会执行attachViewToParent()方法，而第一次Layout过程则是执行的else语句中的addViewInLayout()方法。这两个方法最大的区别在于，如果我们需要向ViewGroup中添加一个新的子View，应该调用addViewInLayout()方法，而如果是想要将一个之前detach的View重新attach到ViewGroup上，就应该调用attachViewToParent()方法。那么由于前面在layoutChildren()方法当中调用了detachAllViewsFromParent()方法，这样ListView中所有的子View都是处于detach状态的，所以这里attachViewToParent()方法是正确的选择。
经历了这样一个detach又attach的过程，ListView中所有的子View又都可以正常显示出来了，那么第二次Layout过程结束。
如果ListView中最后一个View的底部已经移入了屏幕，或者ListView中第一个View的顶部移入了屏幕，就会调用fillGap()方法，那么因此我们就可以猜出fillGap()方法是用来加载屏幕外数据的，进入到这个方法中瞧一瞧，如下所示：

void fillGap(boolean down) {  
    final int count = getChildCount();  
    if (down) {  
        final int startOffset = count > 0 ? getChildAt(count - 1).getBottom() + mDividerHeight :  
                getListPaddingTop();  
        fillDown(mFirstPosition + count, startOffset);  
        correctTooHigh(getChildCount());  
    } else {  
        final int startOffset = count > 0 ? getChildAt(0).getTop() - mDividerHeight :  
                getHeight() - getListPaddingBottom();  
        fillUp(mFirstPosition - 1, startOffset);  
        correctTooLow(getChildCount());  
    }  
}

down参数用于表示ListView是向下滑动还是向上滑动的，可以看到，如果是向下滑动的话就会调用fillDown()方法，而如果是向上滑动的话就会调用fillUp()方法。那么这两个方法我们都已经非常熟悉了，内部都是通过一个循环来去对ListView进行填充，所以这两个方法我们就不看了，但是填充ListView会通过调用makeAndAddView()方法来完成，又是makeAndAddView()方法，但这次的逻辑再次不同了，所以我们还是回到这个方法瞧一瞧：

/** 
 * Obtain the view and add it to our list of children. The view can be made 
 * fresh, converted from an unused view, or used as is if it was in the 
 * recycle bin. 
 * 
 * @param position Logical position in the list 
 * @param y Top or bottom edge of the view to add 
 * @param flow If flow is true, align top edge to y. If false, align bottom 
 *        edge to y. 
 * @param childrenLeft Left edge where children should be positioned 
 * @param selected Is this position selected? 
 * @return View that was added 
 */  
private View makeAndAddView(int position, int y, boolean flow, int childrenLeft,  
        boolean selected) {  
    View child;  
    if (!mDataChanged) {  
        // Try to use an exsiting view for this position  
        child = mRecycler.getActiveView(position);  
        if (child != null) {  
            // Found it -- we're using an existing child  
            // This just needs to be positioned  
            setupChild(child, position, y, flow, childrenLeft, selected, true);  
            return child;  
        }  
    }  
    // Make a new view for this position, or convert an unused view if possible  
    child = obtainView(position, mIsScrap);  
    // This needs to be positioned and measured  
    setupChild(child, position, y, flow, childrenLeft, selected, mIsScrap[0]);  
    return child;  
}

不管怎么说，这里首先仍然是会尝试调用RecycleBin的getActiveView()方法来获取子布局，只不过肯定是获取不到的了，因为在第二次Layout过程中我们已经从mActiveViews中获取过了数据，而根据RecycleBin的机制，mActiveViews是不能够重复利用的，因此这里返回的值肯定是null。
既然getActiveView()方法返回的值是null，那么就还是会走到obtainView()方法当中，代码如下所示：

/** 
 * Get a view and have it show the data associated with the specified 
 * position. This is called when we have already discovered that the view is 
 * not available for reuse in the recycle bin. The only choices left are 
 * converting an old view or making a new one. 
 *  
 * @param position 
 *            The position to display 
 * @param isScrap 
 *            Array of at least 1 boolean, the first entry will become true 
 *            if the returned view was taken from the scrap heap, false if 
 *            otherwise. 
 *  
 * @return A view displaying the data associated with the specified position 
 */  
View obtainView(int position, boolean[] isScrap) {  
    isScrap[0] = false;  
    View scrapView;  
    scrapView = mRecycler.getScrapView(position);  
    View child;  
    if (scrapView != null) {  
        child = mAdapter.getView(position, scrapView, this);  
        if (child != scrapView) {  
            mRecycler.addScrapView(scrapView);  
            if (mCacheColorHint != 0) {  
                child.setDrawingCacheBackgroundColor(mCacheColorHint);  
            }  
        } else {  
            isScrap[0] = true;  
            dispatchFinishTemporaryDetach(child);  
        }  
    } else {  
        child = mAdapter.getView(position, null, this);  
        if (mCacheColorHint != 0) {  
            child.setDrawingCacheBackgroundColor(mCacheColorHint);  
        }  
    }  
    return child;  
}

这里在第19行会调用RecyleBin的getScrapView()方法来尝试从废弃缓存中获取一个View，那么废弃缓存有没有View呢？当然有，因为刚才在trackMotionScroll()方法中我们就已经看到了，一旦有任何子View被移出了屏幕，就会将它加入到废弃缓存中，而从obtainView()方法中的逻辑来看，一旦有新的数据需要显示到屏幕上，就会尝试从废弃缓存中获取View。所以它们之间就形成了一个生产者和消费者的模式，那么ListView神奇的地方也就在这里体现出来了，不管你有任意多条数据需要显示，ListView中的子View其实来来回回就那么几个，移出屏幕的子View会很快被移入屏幕的数据重新利用起来，因而不管我们加载多少数据都不会出现OOM的情况，甚至内存都不会有所增加。
写这篇文章主要是帮自己加深理解，原文请参考：
http://blog.csdn.net/guolin_blog/article/details/44996879

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