鸿蒙（HarmonyOS）性能优化实战-高负载组件的渲染

在应用开发中，有的页面需要加载大量的数据，就会导致组件数量较多或者嵌套层级较深，从而引起组件负载加重，绘制耗时增长，如果不进行合理的处理，可能引起卡顿掉帧等性能问题。通过上面的示例代码和优化过程，可以看到在需要加载大量数据的页面，一次性全部加载时会引起比较严重的性能问题，一帧的绘制耗时很长，在性能较差的手机上可能会引起明显的卡顿掉帧现象；而将数据合理拆分后，可以有效减少帧绘制的耗时，从而减少卡顿掉

Android小贾

1234人浏览 · 2024-04-23 21:35:42

Android小贾 · 2024-04-23 21:35:42 发布

简介

在应用开发中，有的页面需要加载大量的数据，就会导致组件数量较多或者嵌套层级较深，从而引起组件负载加重，绘制耗时增长，如果不进行合理的处理，可能引起卡顿掉帧等性能问题。

问题场景

在日历应用的开发中，全年的日期页面需要加载一年中的所有日期，这样就最少需要365个Text组件用于显示日期。一次性绘制这么多的组件，时间会比较久，而且会耗费大量的资源，如果手机配置较差，可能会引起明显的卡顿或者转场动画的掉帧现象。

解决思路

由于一次性加载大量数据、绘制大量组件会导致卡顿，那么减少加载的数据量就是一种解决方法。但是由于业务需求，需要加载的数据总量和绘制的组件数量是不能减少的，那么只能想办法将数据进行拆分，将和数据相关的组件分成多次进行绘制。ArkTS中提供了DisplaySync（可变帧率），支持开发者设置回调监听，可以在回调里做一些数据的处理，在每一帧中绘制少量的数据，减少卡顿或者转场动画的掉帧现象。

优化示例

常规代码

通常情况下，会在进入页面后开始加载数据，即在aboutToAppear()中加载所有数据，并通过LazyForEach绘制所有的组件。

@Entry
@Component
struct Direct {
  ...
  // 初始化日历中一年的数据
  initCalenderData() {
    // 添加自定义trace标签，用于在trace抓取结果中查看相关运行时间信息
    hiTraceMeter.startTrace('push_data_direct', 1);
    for (let i = 1; i <= 12; i++) {
      // 获取每个月的日数据
      const monthDay: number[] = getMonthDate(i, this.currentYear);
      const month: Month1 = {
        month: i + '月',
        num: i,
        days: monthDay
      }
      this.contentData.pushData(month);
    }
    hiTraceMeter.finishTrace('push_data_direct', 1);
  }

  aboutToAppear() {
	...
    this.initCalenderData();
  }

  build() {
    Column({ space: 12 }) {
      ...
      Grid() {
        LazyForEach(this.contentData, (monthItem: Month1) => {
          // 每个月的日期
          GridItem() {
            Flex({ wrap: FlexWrap.Wrap }) {
			  ...
              // 日期信息
              ForEach(monthItem.days, (day: number) => {
                Text(day.toString())
                  ...
              })
            }
 		...
 		}
    }
    ...
  }
}

在上面的代码中，要在页面上显示一年中的所有日期，在aboutToAppear()方法中，将每个月的信息放入到一个数组里面，并通过LazyForEach通知Grid进行绘制。编译运行后，通过SmartPerfHost工具，抓取Trace，并查看耗时和掉帧率，如图1所示。其中push_data_direct是自定义添加的Trace标签，可以看到加载数据的开始时间和耗时，Expected Timeline是期望绘制一帧的时间，Actual Timeline是实际绘制一帧的时间。

图1 直接加载所有数据Trace图

通过图中信息可以看到，在aboutToAppear()中直接加载全部数据时，实际上就是在一帧中绘制全部的日期组件。期望的一帧的耗时应该是8ms（120Hz刷新率），绘制全部组件的实际耗时大概是126ms，正常情况下这个时间内应该是绘制15帧左右，而在这段代码中只绘制了1帧，会引起比较严重的卡顿现象。

优化代码

通过DisplaySync中的帧回调方法，将数据拆分到每一帧中进行加载和绘制。

@Entry
@Component
struct EveryFrameMonth {
  ...
  private calenderDisplaySync: displaySync.DisplaySync | undefined = undefined;

  startDisplaySync() {
    // 设置期望帧率120帧
    let range: ExpectedFrameRateRange = {
      expected: 120,
      min: 0,
      max: 120
    };

	// 从1月份开始获取每个月的日期数据
    let current: number = 1;
    // 最多12个月
    const MAX: number = 12;
    let draw60 = (intervalInfo: displaySync.IntervalInfo) => {
      if (current <= MAX) {
        hiTraceMeter.startTrace('push_data_every_frame', 1000);
        // 获取current月的日期数据
        const monthDay: number[] = getMonthDate(current, this.currentYear);
        const month: Month1 = {
          month: current + '月',
          num: current,
          days: monthDay
        }
        this.contentData.pushData(month);
        current = current + 1;
        hiTraceMeter.finishTrace('push_data_every_frame', 1000);
      } else {
        // 加载完数据后停止回调，否则会一直消耗资源
        if (this.calenderDisplaySync) {
          this.calenderDisplaySync.stop();
        }
      }
    };

    this.calenderDisplaySync = displaySync.create();
    this.calenderDisplaySync.setExpectedFrameRateRange(range);
    this.calenderDisplaySync.on("frame", draw60);
    this.calenderDisplaySync.start();
  }

  aboutToAppear() {
    this.date.push(this.currentMonth); // 存入月份信息
    this.date.push(this.currentDay); // 存入日期信息
    this.date.push(this.currentWeekDay); // 存入周信息
    this.startDisplaySync();
  }

  aboutToDisappear(): void {
    // 页面销毁时停止帧回调监听，防止内存泄漏
    if (this.calenderDisplaySync !== undefined) {
      this.calenderDisplaySync.stop();
    }
  }

  build() {
    Column({ space: 12 }) {
      ...
      // 每个月的日期
      Grid() {
        LazyForEach(this.contentData, (monthItem: Month1) => {
          GridItem() {
            Flex({ wrap: FlexWrap.Wrap }) {
              ...
              ForEach(monthItem.days, (day: number) => {
                Text(day.toString())
                ...
              })
            }
            ...  
  }
}

在上面的代码中，aboutToAppear()方法中调用了startDisplaySync()方法，在startDisplaySync()中添加了帧回调的监听，并在每一帧回调中只加载一个月的日期数据。编译运行后，通过SmartPerfHost工具，抓取Trace，并查看耗时和掉帧率，如图2所示。其中push_data_every_frame是自定义添加的Trace标签，可以看到加载数据的开始时间和耗时，Expected Timeline是期望绘制一帧的时间，Actual Timeline是实际绘制一帧的时间。

图2 每帧加载一个月的数据

从图2中可以看到，将每个月的数据拆分到单独的帧中加载时，每一帧的实际耗时变短了——期望耗时是8ms，实际耗时14ms（实际每帧绘制时间不同，此处以第一帧举例）。但是，由于每一帧的实际耗时都比预期长，就会导致预期帧减少的问题，即图中Expected Timeline标签中的空白现象。那么可以按照这个思路做进一步优化，继续拆解每帧加载的数据量。

@Entry
@Component
struct EveryFrameHalfMonth {
  ...
  private calenderDisplaySync: displaySync.DisplaySync | undefined = undefined;

  startDisplaySync() {
    // 设置期望帧率
    let range: ExpectedFrameRateRange = {
      expected: 120,
      min: 0,
      max: 120
    };
	// 从1月份开始获取每个月的日期数据
    let current: number = 1;
    // 最多12个月
    const MAX: number = 12;
    let isAddNew: boolean = true;
    let draw60 = (intervalInfo: displaySync.IntervalInfo) => {
      if (current <= MAX) {
        hiTraceMeter.startTrace('push_data_every_frame_half_month', 1001);
        // 获取current月中所有的日期数据
        const monthDay: number[] = getMonthDate(current, this.currentYear);
        // 找出日期的中间数
        const centerNumber: number = Math.floor(monthDay.length / 2);
        if (isAddNew) {
          const temp: MonthDayDataSource = new MonthDayDataSource();
          // 取前半个月的日期数据
          const firstHalfMonth: number[] = monthDay.slice(0, centerNumber);
          temp.pushData(firstHalfMonth);
          const month: Month = {
            month: current + '月',
            num: current,
            days: temp
          }
          this.contentData.pushData(month);
          isAddNew = false;
        } else {
          // 取后半个月的日期数据
          const secondHalfMonth: number[] = monthDay.slice(centerNumber, monthDay.length - 1);
          // current从1开始计数，数组中的数据索引从0开始，所以这里获取数据时需要使用current-1
          this.contentData.getData(current - 1).days.pushData(secondHalfMonth);
          this.contentData.getData(current - 1).days.notifyDataChange(current - 1);
          isAddNew = true;
          current = current + 1;
        }
        hiTraceMeter.finishTrace('push_data_every_frame_half_month', 1001);
      } else {
        if (this.calenderDisplaySync) {
          this.calenderDisplaySync.stop();
        }
      }
    };

    this.calenderDisplaySync = displaySync.create();
    this.calenderDisplaySync.setExpectedFrameRateRange(range);
    this.calenderDisplaySync.on("frame", draw60);
    setTimeout(() => {
      if (this.calenderDisplaySync) {
        this.calenderDisplaySync.start();
      }
    }, 10)
  }

  aboutToAppear() {
    this.date.push(this.currentMonth); // 存入月份信息
    this.date.push(this.currentDay); // 存入日期信息
    this.date.push(this.currentWeekDay); // 存入周信息
    this.startDisplaySync();
  }

  aboutToDisappear(): void {
    // 页面销毁时停止帧回调监听，防止内存泄漏
    if (this.calenderDisplaySync !== undefined) {
      this.calenderDisplaySync.stop();
    }
  }

  // 自定义日历选取器内容
  build() {
    Column({ space: 12 }) {
      ...
      // 每个月的日期
      Grid() {
        LazyForEach(this.contentData, (monthItem: Month) => {
          // 设置ListItemGroup头部组件，显示年份和月份
          GridItem() {
            Flex({ wrap: FlexWrap.Wrap }) {
              ...
              LazyForEach(monthItem.days, (day: number) => {
                Text(day.toString())
                ...
              })
            }
            ...
  }
}

在上面这段代码中，将每个月的数据再次进行了拆分，每次只加载半个月的数据。编译运行后，通过SmartPerfHost工具，抓取Trace，并查看耗时和掉帧率，如图3所示。其中push_data_every_frame_half_month是自定义添加的Trace标签，可以看到加载数据的开始时间和耗时，Expected Timeline是期望绘制一帧的时间，Actual Timeline是实际绘制一帧的时间。

图3 每帧加载半个月的数据

从图中可以看到，除了第1帧和第2帧有所延迟，其他的帧都没有问题。其中，第1帧实际耗时比期望耗时多158μs左右，时间上的影响很小；通过push_data_every_frame_half_month标签可以看到，第1帧运行到一半时才开始加载数据，导致了第2帧的结束时间比预期要晚一点，实际上第2帧的绘制时间只有不到5ms，对性能的影响也很小。

总结

通过上面的示例代码和优化过程，可以看到在需要加载大量数据的页面，一次性全部加载时会引起比较严重的性能问题，一帧的绘制耗时很长，在性能较差的手机上可能会引起明显的卡顿掉帧现象；而将数据合理拆分后，可以有效减少帧绘制的耗时，从而减少卡顿掉帧现象的发生。

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