Android高级UI进阶RecyclerView 刷新列表数据的 notifyDataSetChanged() 为什么是昂贵的?

本是古典何须时尚 2022-10-15 09:54 148阅读 0赞

当列表数据变更时，调用 notifyDataSetChanged() 是最省事的。无需关心变更的细节，一股脑统统刷一遍就完事了。但这样做也是最昂贵的。读完这一篇源码走查就知道为啥它这么昂贵了。

## 观察者模式 ##

`Adapter.notifyDataSetChanged()`将刷新操作委托给`AdapterDataObservable`

public class RecyclerView {
        public abstract static class Adapter<VH extends ViewHolder> {
            private final AdapterDataObservable mObservable = new AdapterDataObservable();
            public final void notifyDataSetChanged() {
                mObservable.notifyChanged();
            }
        }
    }
    复制代码

`AdapterDataObservable`是`RecyclerView`的静态内部类，它继承自`Observable`：

public class RecyclerView {
        static class AdapterDataObservable extends Observable<AdapterDataObserver> {
            public void notifyChanged() {
                // 遍历所有观察者并委托之
                for (int i = mObservers.size() - 1; i >= 0; i--) {
                    mObservers.get(i).onChanged();
                }
            }
            ...
        }
    }
    复制代码

`Observable`是一个抽象的可被观察者：

// 被观察者, 泛型表示观察者的类型
    public abstract class Observable<T> {
        // 观察者列表
        protected final ArrayList<T> mObservers = new ArrayList<T>();
    
        // 注册观察者
        public void registerObserver(T observer) {
            ...
            synchronized(mObservers) {
                ...
                mObservers.add(observer);
            }
        }
    
        // 注销观察者
        public void unregisterObserver(T observer) {
            ...
            synchronized(mObservers) {
                int index = mObservers.indexOf(observer);
                ...
                mObservers.remove(index);
            }
        }
    
        // 移除所有观察者
        public void unregisterAll() {
            synchronized(mObservers) {
                mObservers.clear();
            }
        }
    }
    复制代码

`Observable`持有一组观察者，用泛型表示观察者的类型，且定义了注册和注销观察者的方法。

Adapter 数据的观察者是什么时候被注册的？

public class RecyclerView {
        // 列表数据变化的观察者实例
        private final RecyclerViewDataObserver mObserver = new RecyclerViewDataObserver();
    
        // 为 RecyclerView 设置 Adapter
        private void setAdapterInternal(@Nullable Adapter adapter, boolean compatibleWithPrevious, boolean removeAndRecycleViews) {
            if (mAdapter != null) {
                // 移除之前的观察者
                mAdapter.unregisterAdapterDataObserver(mObserver);
                mAdapter.onDetachedFromRecyclerView(this);
            }
            ...
            final Adapter oldAdapter = mAdapter;
            mAdapter = adapter;
            if (adapter != null) {
                // 注册新的观察者
                adapter.registerAdapterDataObserver(mObserver);
                adapter.onAttachedToRecyclerView(this);
            }
            ...
        }
    
        public abstract static class Adapter<VH extends ViewHolder> {
            // 注册观察者
            public void registerAdapterDataObserver(@NonNull AdapterDataObserver observer) {
                mObservable.registerObserver(observer);
            }
        }
    }
    复制代码

在为 RecyclerView 绑定 Adapter 的时候，一个观察者实例`RecyclerViewDataObserver`被注册了：

public class RecyclerView {
        private class RecyclerViewDataObserver extends AdapterDataObserver {
            RecyclerViewDataObserver() {}
    
            @Override
            public void onChanged() {
                assertNotInLayoutOrScroll(null);
                mState.mStructureChanged = true;
                processDataSetCompletelyChanged(true);// 下节分析
                if (!mAdapterHelper.hasPendingUpdates()) {
                    requestLayout();
                }
            }
            ...
        }
    }
    复制代码

它继承自一个抽象的观察者`AdapterDataObserver`：

public class RecyclerView {
        public abstract static class AdapterDataObserver {
            public void onChanged() {}
            public void onItemRangeChanged(int positionStart, int itemCount) {}
            public void onItemRangeChanged(int positionStart, int itemCount, @Nullable Object payload) {
                onItemRangeChanged(positionStart, itemCount);
            }
            public void onItemRangeInserted(int positionStart, int itemCount) {}
            public void onItemRangeRemoved(int positionStart, int itemCount) {}
            public void onItemRangeMoved(int fromPosition, int toPosition, int itemCount) {}
        }
    }
    复制代码

AdapterDataObserver 定义了 6 个更新列表的方法，其中第 1 个是全量更新，后面的 5 个都是局部更新。这一篇着重分析全量更新。

在分析具体更新逻辑之前，可以先做一个总结：

> RecyclerView 使用观察者模式刷新自己，刷新即是通知所有的观察者。
> 
> 观察者被抽象为`AdapterDataObserver`，它们维护在`AdapterDataObservable`中。
> 
> 在为 RecyclerView 绑定 Adapter 的同时，一个数据观察者实例被注册给 Adapter。

## 将一切都无效化 ##

在真正地刷新列表之前，做了一些准备工作：

public class RecyclerView {
        void processDataSetCompletelyChanged(boolean dispatchItemsChanged) {
            mDispatchItemsChangedEvent |= dispatchItemsChanged;
            mDataSetHasChangedAfterLayout = true;
            // 将当前所有表项无效化
            markKnownViewsInvalid();
        }
    
        // 将当前所有表项无效化
        void markKnownViewsInvalid() {
            // 遍历列表所有表项
            final int childCount = mChildHelper.getUnfilteredChildCount();
            for (int i = 0; i < childCount; i++) {
                final ViewHolder holder = getChildViewHolderInt(mChildHelper.getUnfilteredChildAt(i));
                // 列表中每个表项的 ViewHolder 添加 FLAG_UPDATE 和 FLAG_INVALID 标志位
                if (holder != null && !holder.shouldIgnore()) {
                    holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_UPDATE | ViewHolder.FLAG_INVALID);
                }
            }
            markItemDecorInsetsDirty();
            // 将缓存中表项无效化
            mRecycler.markKnownViewsInvalid();
        }
    }
    复制代码

RecyclerView 遍历了当前所有已经被加载的表项，并为其 ViewHolder 添加`FLAG_UPDATE`和`FLAG_INVALID`标志位。这些标志位会在即将到来的“布局表项”过程中决定是否要为表项绑定数据。（下一节分析）

除了将当前所有表项都无效化外，还调用了`mRecycler.markKnownViewsInvalid()`：

public class RecyclerView {
        public final class Recycler {
            void markKnownViewsInvalid() {
                // 遍历所有离屏缓存
                final int cachedCount = mCachedViews.size();
                for (int i = 0; i < cachedCount; i++) {
                    final ViewHolder holder = mCachedViews.get(i);
                    // 将每个离屏缓存中的 ViewHolder 也添加 FLAG_UPDATE 和 FLAG_INVALID 标志位
                    if (holder != null) {
                        holder.addFlags(ViewHolder.FLAG_UPDATE | ViewHolder.FLAG_INVALID);
                        holder.addChangePayload(null);
                    }
                }
    
                if (mAdapter == null || !mAdapter.hasStableIds()) {
                    // 将离屏缓存中的 ViewHolder 存入缓存池
                    recycleAndClearCachedViews();
                }
            }
        }
    }
    复制代码

RecyclerView 将所有离屏缓存中的 ViewHolder 也都做了无效化处理。还将它们回收到缓存池。（关于 RecyclerView 多级缓存的详细介绍可以点击[RecyclerView 缓存机制 | 如何复用表项？][RecyclerView _ _]）

至此，又可以做一个阶段性总结：

> RecyclerView 在真正刷新列表之前，将一切都无效化了。包括当前所有被填充表项及离屏缓存中的 ViewHolder 实例。无效化体现在代码上即是为 ViewHolder 添加 FLAG\_UPDATE 和 FLAG\_INVALID 标志位。

## 真正的刷新 ##

回看一下`onChange()`中刷新列表的具体逻辑：

public class RecyclerView {
        private class RecyclerViewDataObserver extends AdapterDataObserver {
            RecyclerViewDataObserver() {}
    
            @Override
            public void onChanged() {
                assertNotInLayoutOrScroll(null);
                mState.mStructureChanged = true;
                // 将一切都无效化
                processDataSetCompletelyChanged(true);
                if (!mAdapterHelper.hasPendingUpdates()) {
                    // 真正的刷新
                    requestLayout();
                }
            }
            ...
        }
    }
    复制代码

在将一切都无效化后，调用了`View.requestLayout()`，即请求重新布局，该请求会不断地向父控件传递，一直传到 DecorView，DecorView 继续将请求传递给 ViewRootImpl，利用 Profiler 查看调用链如下图所示：(关于如何使用 Profiler 走查源码可以点击[RecyclerView 的滚动是怎么实现的？（一）| 解锁阅读源码新姿势][RecyclerView _])

![微信截图\_20210519171938.png][20210519171938.png]

ViewRootImpl 收到重绘请求后调用`scheduleTraversals()`来触发一次从根视图开始的重绘。重绘任务被包装成一个 Runnable 交由`Choreographer`暂存。`Choreographer`紧接着订阅了下一个垂直同步信号。待下一个信号到来，它就会向主线程消息队列中发送一条消息，当主线程处理到这条消息时，从根视图开始的自顶向下重绘就启动了。（关于这其中的细节分析可以点击[读源码长知识 | Android卡顿真的是因为”掉帧“？][_ Android]）

`View.requestLayout()`会为控件添加两个标志位：

public class View {
        public void requestLayout() {
            ...
            // 添加两个标志位
            mPrivateFlags |= PFLAG_FORCE_LAYOUT;
            mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
            // 向父控件传递重绘请求
            if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
                mParent.requestLayout();
            }
            ...
        }
    }
    复制代码

被添加了`PFLAG_FORCE_LAYOUT`和`PFLAG_INVALIDATED`标志位的控件，在重绘时会触发布局，即`onLayout()`会被调用：

![微信截图\_20210521200703.png][20210521200703.png]

果然在 Profiler 的调用链中得到了证实，列表的重新布局意味着重新布局其中的每一个表项，体现在代码上即是`LinearLayoutManager.onLayoutChildren()`。在[RecyclerView 动画原理 | pre-layout，post-layout 与 scrap 缓存的关系][RecyclerView _ _ pre-layout_post-layout _ scrap]中有提到过这个方法。

public class LinearLayoutManager {
        public void onLayoutChildren(RecyclerView.Recycler recycler, RecyclerView.State state) {
            ...
            // detach 并 scrap 表项
            detachAndScrapAttachedViews(recycler);
            ...
            // 填充表项
            fill()
    }
    复制代码

RecyclerView 在布局表项之前会先调用`detachAndScrapAttachedViews(recycler)`清空现有表项，然后再填充新表项。

public class RecyclerView {
        public abstract static class LayoutManager {
            // 删除现存表项并回收它们
            public void detachAndScrapAttachedViews(@NonNull Recycler recycler) {
                // 遍历现存表项并逐个回收它们
                final int childCount = getChildCount();
                for (int i = childCount - 1; i >= 0; i--) {
                    final View v = getChildAt(i);
                    scrapOrRecycleView(recycler, i, v);
                }
            }
    
            // 回收表项 ViewHolder 实例
            private void scrapOrRecycleView(Recycler recycler, int index, View view) {
                final ViewHolder viewHolder = getChildViewHolderInt(view);
                ...
                // 回收到缓存池
                if (viewHolder.isInvalid() && !viewHolder.isRemoved() && !mRecyclerView.mAdapter.hasStableIds()) {
                    removeViewAt(index);
                    recycler.recycleViewHolderInternal(viewHolder);
                } 
                // 回收到 scrap 缓存
                else {
                    detachViewAt(index);
                    recycler.scrapView(view);
                    mRecyclerView.mViewInfoStore.onViewDetached(viewHolder);
                }
            }
        }
    }
    复制代码

所有现存表项被逐个遍历，对应的 ViewHolder 实例被逐个回收。因为在重新布局之前表项都被添加了`FLAG_INVALID`标志位，只要表项未被移除，它们都会被回收到缓存池 RecyclerViewPool 中。（从 Profiler 调用链中也得到了证实。）

回收现存表项之后，紧接着就调用了`fill()`填充表项：

public class LinearLayoutManager {
        int fill(RecyclerView.Recycler recycler, LayoutState layoutState,RecyclerView.State state, boolean stopOnFocusable) {
            // 计算剩余空间
            int remainingSpace = layoutState.mAvailable + layoutState.mExtraFillSpace;
            // 不停的往列表中填充表项，直到没有剩余空间
            while ((layoutState.mInfinite || remainingSpace > 0) && layoutState.hasMore(state)) {
                // 填充单个表项
                layoutChunk(recycler, state, layoutState, layoutChunkResult);
                ...
            }
        }
    
        // 填充单个表项
        void layoutChunk(RecyclerView.Recycler recycler, RecyclerView.State state,LayoutState layoutState, LayoutChunkResult result) {
            // 获取下一个被填充的视图
            View view = layoutState.next(recycler);
            ...
            // 填充视图
            addView(view);
            ...
        }
    }
    复制代码

填充表项是一个 while 循环，每次都调用`layoutState.next()`获取下一个该被填充的表项：

public class LinearLayoutManager {
        static class LayoutState {
            View next(RecyclerView.Recycler recycler) {
                ...
                // 委托 Recycler 获取下一个该填充的表项
                final View view = recycler.getViewForPosition(mCurrentPosition);
                ...
                return view;
            }
        }
    }
    
    public class RecyclerView {
        public final class Recycler {
            public View getViewForPosition(int position) {
                return getViewForPosition(position, false);
            }
         }
    
         View getViewForPosition(int position, boolean dryRun) {
             // 调用链最终传递到 tryGetViewHolderForPositionByDeadline()
             return tryGetViewHolderForPositionByDeadline(position, dryRun, FOREVER_NS).itemView;
         }
    }
    复制代码

沿着调用链，就走到了一个复用表项的关键方法`tryGetViewHolderForPositionByDeadline()`，方法中按优先级尝试着从不同缓存中获取 ViewHolder 实例。（关于该方法的详细介绍可以点击[RecyclerView 缓存机制 | 如何复用表项？][RecyclerView _ _]）

就这样刚才被存入缓存池的表项，又在这一个个地被命中了。

拿到 ViewHolder 实例后，就得判断是否需要为它绑定数据：

public class RecyclerView {
        public final class Recycler {
            // 从缓存获取 ViewHolder 实例并绑定数据
            ViewHolder tryGetViewHolderForPositionByDeadline(int position, boolean dryRun, long deadlineNs) {
                ...
                if (mState.isPreLayout() && holder.isBound()) {
                    ...
                } 
                // 如果 ViewHolder 需要更新或者无效了, 则重新为其绑定数据
                else if (!holder.isBound() || holder.needsUpdate() || holder.isInvalid()) {
                    final int offsetPosition = mAdapterHelper.findPositionOffset(position);
                    // 绑定数据
                    bound = tryBindViewHolderByDeadline(holder, offsetPosition, position, deadlineNs);
                }
                ...
            }
    
            private boolean tryBindViewHolderByDeadline(@NonNull ViewHolder holder, int offsetPosition, int position, long deadlineNs) {
                ...
                // 绑定数据
                mAdapter.bindViewHolder(holder, offsetPosition);
                ...
            }
        }
    
        public abstract static class Adapter<VH extends ViewHolder> {
            public final void bindViewHolder(@NonNull VH holder, int position) {
                ...
                // 熟悉的绑定数据回调
                onBindViewHolder(holder, position, holder.getUnmodifiedPayloads());
                ...
            }
        }
    
        public abstract static class ViewHolder {
            // 更新标志位
            static final int FLAG_UPDATE = 1 << 1;
            // 判断 ViewHolder 是否需要被更新
            boolean needsUpdate() {
                return (mFlags & FLAG_UPDATE) != 0;
            }
        }
    }
    复制代码

因为在上一节的“无效化”阶段，ViewHolder 被添加了 FLAG\_UPDATE 和 FLAG\_INVALID 标志位，所以就满足了`!holder.isBound() || holder.needsUpdate() || holder.isInvalid()`这个条件，从缓存池命中的 ViewHolder 就得重新绑定数据。

## 总结 ##

> 1.  RecyclerView 使用观察者模式刷新自己，刷新即是通知所有的观察者。
> 2.  观察者被抽象为`AdapterDataObserver`，它们维护在`AdapterDataObservable`中。
> 3.  在为 RecyclerView 绑定 Adapter 的同时，一个数据观察者实例被注册给 Adapter。
> 4.  RecyclerView 在真正刷新列表之前，将一切都无效化了。包括当前所有被填充表项及离屏缓存中的 ViewHolder 实例。无效化体现在代码上即是为 ViewHolder 添加 FLAG\_UPDATE 和 FLAG\_INVALID 标志位。
> 5.  `RecyclerView.requestLayout()`是驱动列表刷新的源头。调用该方法后，会从根视图自顶向下地进行重绘。RecyclerView 的重绘表现为重新布局所有表项。
> 6.  RecyclerView 重新布局表项是这样进行的：先回收现存表项到缓存池，再重新填充它们。因为这些表项的 ViewHolder 实例在重绘之前都被“无效化”了，所以即使数据没变也逃不掉重新执行绑定数据的操作。

可见`notifyDataSetChanged()`有多昂贵！

> 本文在开源项目：[https://github.com/Android-Alvin/Android-LearningNotes][https_github.com_Android-Alvin_Android-LearningNotes] 中已收录，里面包含不同方向的自学编程路线、面试题集合/面经、及系列技术文章等，资源持续更新中…

## 推荐阅读 ##

RecyclerView 系列文章目录如下:

1.  [RecyclerView 缓存机制 | 如何复用表项？][RecyclerView _ _ 1]
2.  [RecyclerView 缓存机制 | 回收些什么？][RecyclerView _ _ 2]
3.  [RecyclerView 缓存机制 | 回收到哪去？][RecyclerView _ _ 3]
4.  [RecyclerView缓存机制 | scrap view 的生命周期][RecyclerView_ _ scrap view]
5.  [读源码长知识 | 更好的RecyclerView点击监听器][_ _RecyclerView]
6.  [代理模式应用 | 每当为 RecyclerView 新增类型时就很抓狂][_ _ RecyclerView]
7.  [更好的 RecyclerView 表项子控件点击监听器][RecyclerView]
8.  [更高效地刷新 RecyclerView | DiffUtil二次封装][RecyclerView _ DiffUtil]
9.  [换一个思路，超简单的RecyclerView预加载][RecyclerView 1]
10. [RecyclerView 动画原理 | 换个姿势看源码（pre-layout）][RecyclerView _ _ _pre-layout]
11. [RecyclerView 动画原理 | pre-layout，post-layout 与 scrap 缓存的关系][RecyclerView _ _ pre-layout_post-layout _ scrap 1]
12. [RecyclerView 动画原理 | 如何存储并应用动画属性值？][RecyclerView _ _ 4]
13. [RecyclerView 面试题 | 列表滚动时，表项是如何被填充或回收的？][RecyclerView _ _ 5]
14. [RecyclerView 面试题 | 哪些情况下表项会被回收到缓存池？][RecyclerView _ _ 6]
15. [RecyclerView 性能优化 | 把加载表项耗时减半 (一)][RecyclerView _ _ _]
16. [RecyclerView 性能优化 | 把加载表项耗时减半 (二)][RecyclerView _ _ _ 1]
17. [RecyclerView 性能优化 | 把加载表项耗时减半 (三)][RecyclerView _ _ _ 2]
18. [RecyclerView 的滚动是怎么实现的？（一）| 解锁阅读源码新姿势][RecyclerView _]
19. [RecyclerView 的滚动时怎么实现的？（二）| Fling][RecyclerView _ Fling]
20. RecyclerView 刷新列表数据的 notifyDataSetChanged() 为什么是昂贵的?

[RecyclerView _ _]: https://juejin.cn/post/6844903778303344647/
[RecyclerView _]: https://juejin.cn/post/6958962329220284453
[20210519171938.png]: /images/20221014/849f095b318347988f8e210475013de4.png
[_ Android]: https://juejin.cn/post/6864365886837686285
[20210521200703.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/79418c6f0b455477cff296cd5200ad6b.png
[RecyclerView _ _ pre-layout_post-layout _ scrap]: https://juejin.cn/post/6892809944702124045
[https_github.com_Android-Alvin_Android-LearningNotes]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fgithub.com%2FAndroid-Alvin%2FAndroid-Architecture-Guide%2Fblob%2Fmain%2F%25E5%25AD%2597%25E8%258A%2582%25E8%25B7%25B3%25E5%258A%25A8%25E7%25A7%25BB%25E5%258A%25A8%25E6%259E%25B6%25E6%259E%2584%25E5%25B8%2588%25E5%25AD%25A6%25E4%25B9%25A0%25E7%25AC%2594%25E8%25AE%25B0.md
[RecyclerView _ _ 1]: https://juejin.im/post/6844903778303344647
[RecyclerView _ _ 2]: https://juejin.im/post/6844903778303361038
[RecyclerView _ _ 3]: https://juejin.im/post/6844903778307538958
[RecyclerView_ _ scrap view]: https://juejin.im/post/6844903780006264845
[_ _RecyclerView]: https://juejin.im/post/6844903862361391117
[_ _ RecyclerView]: https://juejin.im/post/6876967151975006221/
[RecyclerView]: https://juejin.im/post/6881427923316768776/
[RecyclerView _ DiffUtil]: https://juejin.im/post/6882531923537707015/
[RecyclerView 1]: https://juejin.im/post/6885146484791050247/
[RecyclerView _ _ _pre-layout]: https://juejin.im/post/6890288761783975950/
[RecyclerView _ _ pre-layout_post-layout _ scrap 1]: https://juejin.im/post/6892809944702124045/
[RecyclerView _ _ 4]: https://juejin.cn/post/6895523568025600014
[RecyclerView _ _ 5]: https://juejin.cn/post/6903290882095579143
[RecyclerView _ _ 6]: https://juejin.cn/post/6930412704578404360/
[RecyclerView _ _ _]: https://juejin.cn/post/6939666015500369950
[RecyclerView _ _ _ 1]: https://juejin.cn/post/6942276625090215943
[RecyclerView _ _ _ 2]: https://juejin.cn/post/6954892589539524615
[RecyclerView _ Fling]: https://juejin.cn/post/6960457567680069645/