面试题：Flutter DevTools性能诊断下如何优化复杂动画的性能

Question

项目中有一个复杂的Flutter动画，在使用DevTools进行性能诊断时发现动画性能不佳。请详细说明从DevTools获取的性能数据中，哪些指标与动画性能直接相关，以及如何根据这些指标针对性地优化动画性能，例如通过调整动画曲线、减少不必要的重绘等方式。

Answer 1

与动画性能直接相关的指标

1. 帧率（Frames per Second, FPS）：
   • 含义：表示每秒绘制的帧数。理想情况下，Flutter应用应保持60 FPS，这能带来流畅的视觉体验。若帧率大幅低于60 FPS，动画会出现卡顿。
   • 获取方式：在DevTools的Performance面板中，有专门显示帧率的区域，通常以图表形式呈现，可直观看到帧率的波动情况。
2. GPU 使用率：
   • 含义：反映GPU处理图形渲染任务的繁忙程度。动画性能不佳时，GPU可能过度负载，导致帧率下降。
   • 获取方式：同样在Performance面板中，有关于GPU相关指标的展示，能查看GPU在动画运行期间的使用率变化。
3. 重绘次数（Repaints）：
   • 含义：每次重绘意味着 Flutter 框架需要重新计算并绘制屏幕上的部分或全部内容。过多的重绘会消耗大量资源，影响动画性能。
   • 获取方式：DevTools的Layers面板可以显示重绘信息，通过查看不同图层的重绘频率来分析问题。
4. 布局构建时间（Layout Build Time）：
   • 含义：每次布局变化都会触发布局构建。复杂动画可能频繁引发布局变动，如果布局构建时间过长，会影响动画流畅性。
   • 获取方式：在Performance面板记录的性能数据中，能找到布局构建相关的时间统计信息。

根据指标针对性优化动画性能的方法

1. 调整动画曲线：
   • 分析指标影响：不合理的动画曲线可能导致动画在某些阶段计算量过大，影响帧率。例如，使用过于复杂的自定义曲线，使动画在短时间内需要处理大量位置或属性变化。
   • 优化方法：选择合适的动画曲线，如Flutter提供的Curves.easeInOut等标准曲线，这些曲线经过优化，计算量相对较小。若需要自定义曲线，尽量简化其数学模型，避免复杂的三角函数或高阶多项式运算。
2. 减少不必要的重绘：
   • 分析指标影响：重绘次数过多直接反映在GPU使用率升高和帧率下降上。例如，当动画中某个组件频繁改变颜色、透明度等属性时，可能会触发不必要的重绘。
   • 优化方法：
     • 利用RepaintBoundary：将不需要频繁重绘的组件包裹在RepaintBoundary中，这样当内部组件变化时，不会导致整个父组件重绘。例如，在动画中有一个固定背景，将其包裹在RepaintBoundary内，前景动画的变化不会影响背景重绘。
     • 避免频繁改变影响绘制的属性：尽量减少在动画过程中对组件颜色、透明度等直接影响绘制的属性的频繁更改。如果必须更改，尝试批量处理，减少重绘次数。
3. 优化布局构建：
   • 分析指标影响：布局构建时间长会导致动画卡顿，特别是在动画引起频繁布局变化时。例如，在动画过程中频繁添加或移除组件，会使布局系统反复计算。
   • 优化方法：
     • 避免在动画中进行复杂布局操作：尽量保持布局结构稳定，避免在动画期间动态添加或移除大量组件。如果需要显示或隐藏组件，使用Visibility组件并控制其visible属性，这样可以避免布局重建。
     • 缓存布局信息：对于一些固定的布局信息，如组件的大小、位置等，可以进行缓存，避免每次动画更新都重新计算。例如，在一个可拖动的动画组件中，预先计算好其初始位置和大小并缓存，在拖动动画中基于缓存数据进行相对位置计算。
4. 减少GPU负载：
   • 分析指标影响：高GPU使用率会导致帧率下降，可能是由于动画中使用了大量复杂的图形、特效或纹理。
   • 优化方法：
     • 简化图形和特效：减少动画中复杂图形的使用，例如使用简单的几何形状代替复杂的自定义图形。对于特效，如阴影、渐变等，尽量简化其参数和复杂度。
     • 合理使用纹理：如果动画中使用纹理，确保纹理大小适中，避免使用过大的纹理，因为大纹理会占用更多GPU内存和处理资源。同时，尽量复用纹理，减少纹理切换次数。