揭秘！Android RecyclerView 预取（Prefetch）原理深度剖析

揭秘！Android RecyclerView 预取（Prefetch）原理深度剖析

一、Prefetch 机制概述

1.1 Prefetch 的概念与作用

在 Android 开发中，RecyclerView 是一个强大且常用的视图组件，用于展示大量数据列表。然而，当用户快速滚动列表时，由于视图的创建和数据绑定需要一定时间，可能会出现卡顿现象，影响用户体验。为了解决这个问题，RecyclerView 引入了预取（Prefetch）机制。

预取机制的核心思想是在用户滚动列表之前，提前加载即将显示的视图和数据，从而在用户滚动到相应位置时，能够快速显示这些内容，减少卡顿，提升滚动的流畅性。例如，当用户向上滚动列表时，RecyclerView 会提前预测接下来可能显示的列表项，并提前进行视图的创建和数据绑定，当这些列表项进入屏幕时，就可以直接显示，而不需要等待创建和绑定的过程。

1.2 Prefetch 机制的重要性

在现代 Android 应用中，用户对界面的流畅性和响应速度有很高的期望。RecyclerView 作为展示大量数据的主要组件，其性能直接影响到应用的用户体验。预取机制的引入，使得 RecyclerView 在处理大数据集时能够更加高效地工作，避免了因视图创建和数据绑定的延迟而导致的卡顿问题。通过提前加载数据和视图，用户在滚动列表时能够感受到更加顺滑的过渡，提升了应用的整体质量和用户满意度。

1.3 Prefetch 机制与 RecyclerView 性能的关系

RecyclerView 的性能主要取决于两个方面：视图的创建和数据的绑定。预取机制通过提前进行这些操作，有效地减少了用户滚动时的等待时间。在没有预取机制的情况下，当用户滚动列表时，RecyclerView 需要在新的列表项进入屏幕时才开始创建视图和绑定数据，这可能会导致短暂的卡顿。而预取机制会在后台提前完成这些工作，当列表项进入屏幕时，已经准备好的视图和数据可以立即显示，从而提高了 RecyclerView 的滚动性能。

二、Prefetch 机制的工作原理

2.1 预取的触发条件

RecyclerView 的预取机制会在特定的条件下触发，以确保在合适的时机进行预取操作。主要的触发条件与用户的滚动操作相关。

2.1.1 滚动方向与预取

当用户开始滚动 RecyclerView 时，根据滚动的方向（向上或向下），RecyclerView 会判断需要预取哪些位置的列表项。例如，当用户向下滚动列表时，RecyclerView 会预测接下来可能显示的列表项位于当前可见列表项的下方，从而开始预取这些位置的列表项。

2.1.2 滚动距离与预取

滚动距离也是触发预取的一个重要因素。当用户滚动的距离达到一定阈值时，RecyclerView 会认为有必要进行预取操作。这个阈值可以通过 LayoutManager 进行设置，不同的 LayoutManager 可能有不同的默认阈值。例如，LinearLayoutManager 会根据滚动的距离和列表项的高度来判断是否需要预取。

2.1.3 源码分析

在 RecyclerView 的源码中，滚动事件的处理主要在 onTouchEvent 方法中进行。当用户进行滚动操作时，会调用 scrollBy 或 scrollToPosition 等方法，这些方法会触发预取机制。以下是 RecyclerView 中 onTouchEvent 方法的部分源码：

@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent e) {
    // 处理触摸事件的类型
    switch (action) {
        case MotionEvent.ACTION_MOVE: {
            // 计算滚动的距离
            final int x = (int) (e.getX(index) + 0.5f);
            final int y = (int) (e.getY(index) + 0.5f);
            int dx = mLastTouchX - x;
            int dy = mLastTouchY - y;

            if (mScrollState != SCROLL_STATE_DRAGGING) {
                boolean startScroll = false;
                if (canScrollHorizontally && Math.abs(dx) > mTouchSlop) {
                    if (dx > 0) {
                        dx -= mTouchSlop;
                    } else {
                        dx += mTouchSlop;
                    }
                    startScroll = true;
                }
                if (canScrollVertically && Math.abs(dy) > mTouchSlop) {
                    if (dy > 0) {
                        dy -= mTouchSlop;
                    } else {
                        dy += mTouchSlop;
                    }
                    startScroll = true;
                }
                if (startScroll) {
                    setScrollState(SCROLL_STATE_DRAGGING);
                }
            }

            if (mScrollState == SCROLL_STATE_DRAGGING) {
                mLastTouchX = x - mScrollOffset[0];
                mLastTouchY = y - mScrollOffset[1];

                if (dispatchNestedPreScroll(dx, dy, mScrollConsumed, mScrollOffset, TYPE_TOUCH)) {
                    dx -= mScrollConsumed[0];
                    dy -= mScrollConsumed[1];
                    vtev.offsetLocation(mScrollOffset[0], mScrollOffset[1]);
                    // Updated the nested offsets
                    mNestedOffsets[0] += mScrollOffset[0];
                    mNestedOffsets[1] += mScrollOffset[1];
                }

                mReusableIntPair[0] = 0;
                mReusableIntPair[1] = 0;
                if (mScrollState == SCROLL_STATE_DRAGGING) {
                    // 调用 scrollByInternal 方法进行滚动
                    scrollByInternal(
                            canScrollHorizontally ? dx : 0,
                            canScrollVertically ? dy : 0,
                            vtev);
                }
            }
        }
        break;
    }
    return true;
}

在 scrollByInternal 方法中，会根据滚动的距离和方向来判断是否需要触发预取操作：

void scrollByInternal(int x, int y, MotionEvent ev) {
    if (mLayoutFrozen) {
        return;
    }
    int unconsumedX = 0;
    int unconsumedY = 0;
    int consumedX = 0;
    int consumedY = 0;
    consumePendingUpdateOperations();
    if (mAdapter != null) {
        if (mLayoutSuppressed) {
            // 布局被抑制时，不进行滚动操作
            invalidate();
        } else {
            // 调用 LayoutManager 的 scrollHorizontallyBy 或 scrollVerticallyBy 方法进行滚动
            if (x != 0) {
                consumedX = mLayout.scrollHorizontallyBy(x, mRecycler, mState);
                unconsumedX = x - consumedX;
            }
            if (y != 0) {
                consumedY = mLayout.scrollVerticallyBy(y, mRecycler, mState);
                unconsumedY = y - consumedY;
            }
        }
    }
    // 处理滚动后的状态
    dispatchOnScrolled(consumedX, consumedY);
    if (mGapWorker != null && (consumedX != 0 || consumedY != 0)) {
        // 触发预取操作
        mGapWorker.postFromTraversal(this, consumedX, consumedY);
    }
    if (unconsumedX != 0 || unconsumedY != 0) {
        dispatchNestedScroll(unconsumedX, unconsumedY, 0, 0, mScrollOffset, TYPE_TOUCH,
                mReusableIntPair);
    }
    if (ev != null) {
        mLastTouchX = (int) (ev.getX() + 0.5f);
        mLastTouchY = (int) (ev.getY() + 0.5f);
    }
    mReusableIntPair[0] = 0;
    mReusableIntPair[1] = 0;
}

2.2 预取的预测算法

RecyclerView 的预取机制需要预测哪些列表项即将显示，以便提前进行加载。这主要通过预测算法来实现。

2.2.1 基于位置的预测

RecyclerView 会根据当前可见列表项的位置和滚动方向来预测接下来可能显示的列表项。例如，当用户向下滚动列表时，会从当前可见列表项的最后一个位置开始，依次向后预测一定数量的列表项进行预取。

2.2.2 基于布局的预测

不同的 LayoutManager 会根据自身的布局方式进行预测。例如，LinearLayoutManager 会根据列表项的线性排列方式，预测下一个或多个可能显示的列表项；GridLayoutManager 会考虑网格的行数和列数，预测即将显示的网格项。

2.2.3 源码分析

在 GapWorker 类中，实现了预取的预测算法。GapWorker 类负责管理预取任务，当滚动事件触发预取时，会调用 GapWorker 的相关方法进行预测和预取操作。以下是 GapWorker 类中部分预测算法的源码：

void postFromTraversal(RecyclerView recyclerView, int prefetchDx, int prefetchDy) {
    if (recyclerView.isAttachedToWindow()) {
        // 检查是否已经有预取任务在执行
        if (mPostTimeNs == 0) {
            mPostTimeNs = System.nanoTime();
            recyclerView.post(this);
        }
        // 获取 LayoutManager
        LayoutManager layout = recyclerView.mLayout;
        if (layout.isItemPrefetchEnabled()) {
            // 计算预取的位置
            int[] scrollVector = layout.computeScrollVectorForPosition(
                    recyclerView.mAdapter.getItemCount() - 1);
            if (scrollVector == null || (scrollVector[0] == 0 && scrollVector[1] == 0)) {
                return;
            }
            // 获取当前可见的第一个和最后一个列表项的位置
            int firstVisiblePosition = layout.findFirstVisibleItemPosition();
            int lastVisiblePosition = layout.findLastVisibleItemPosition();
            if (firstVisiblePosition == RecyclerView.NO_POSITION
                    || lastVisiblePosition == RecyclerView.NO_POSITION) {
                return;
            }
            // 根据滚动方向计算预取的起始位置
            int startPosition;
            int endPosition;
            if (scrollVector[1] > 0) {
                // 向下滚动
                startPosition = lastVisiblePosition + 1;
                endPosition = Math.min(layout.getItemCount() - 1, startPosition + prefetchItemCount);
            } else {
                // 向上滚动
                startPosition = Math.max(0, firstVisiblePosition - prefetchItemCount);
                endPosition = firstVisiblePosition - 1;
            }
            // 为预取的列表项创建任务
            for (int i = startPosition; i <= endPosition; i++) {
                addPosition(recyclerView, i);
            }
        }
    }
}

2.3 预取的执行流程

当预取任务被触发后，RecyclerView 会按照一定的流程执行预取操作。

2.3.1 任务创建

在 GapWorker 类中，会根据预测算法确定需要预取的列表项位置，并为每个位置创建一个预取任务。这些任务会被存储在一个队列中，等待执行。

2.3.2 任务执行

GapWorker 类会在后台线程中执行预取任务。对于每个预取任务，会调用 RecyclerView 的 Recycler 来获取对应的视图，并进行数据绑定。

2.3.3 视图缓存

预取得到的视图会被缓存起来，当这些列表项进入屏幕时，可以直接从缓存中获取视图，而不需要重新创建和绑定数据。

2.3.4 源码分析

以下是 GapWorker 类中执行预取任务的部分源码：

@Override
public void run() {
    try {
        TraceCompat.beginSection(TRACE_PREFETCH_TAG);
        // 处理所有的预取任务
        prefetch();
    } finally {
        TraceCompat.endSection();
        mPostTimeNs = 0;
    }
}

private void prefetch() {
    final int size = mRecyclerViews.size();
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        RecyclerView view = mRecyclerViews.get(i);
        // 检查 RecyclerView 是否还在窗口中
        if (view.getWindowVisibility() == View.VISIBLE) {
            // 执行预取操作
            prefetch(view);
        }
    }
}

private void prefetch(RecyclerView view) {
    // 获取 LayoutManager
    LayoutManager layout = view.mLayout;
    if (layout.isItemPrefetchEnabled()) {
        // 获取预取的位置信息
        int[] prefetchPositions = layout.collectAdjacentPrefetchPositions(
                view.mState, view.mRecycler, false);
        if (prefetchPositions != null) {
            for (int i = 0; i < prefetchPositions.length; i += 2) {
                int position = prefetchPositions[i];
                int type = prefetchPositions[i + 1];
                // 创建预取任务
                PrefetchTask task = obtainTask(view, position, type);
                // 执行预取任务
                task.run();
            }
        }
    }
}

private PrefetchTask obtainTask(RecyclerView view, int position, int type) {
    PrefetchTask task;
    if (mPrefetchTasks.isEmpty()) {
        task = new PrefetchTask();
    } else {
        task = mPrefetchTasks.remove(mPrefetchTasks.size() - 1);
    }
    task.reset(view, position, type);
    return task;
}

private class PrefetchTask implements Runnable {
    RecyclerView mRecyclerView;
    int mPosition;
    int mType;

    void reset(RecyclerView recyclerView, int position, int type) {
        mRecyclerView = recyclerView;
        mPosition = position;
        mType = type;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 获取 RecyclerView 的 Recycler
        Recycler recycler = mRecyclerView.mRecycler;
        // 获取预取的视图
        ViewHolder holder = recycler.getViewHolderForPosition(mPosition);
        if (holder != null) {
            // 进行数据绑定
            mRecyclerView.mAdapter.bindViewHolder(holder, mPosition);
            // 将视图缓存起来
            recycler.recycleViewHolderInternal(holder);
        }
    }
}

三、Prefetch 机制的源码解析

3.1 GapWorker 类的作用与实现

GapWorker 类是 RecyclerView 预取机制的核心类，负责管理预取任务的创建、执行和调度。

3.1.1 GapWorker 类的成员变量

GapWorker 类包含了一些重要的成员变量，用于存储预取任务和相关信息。以下是部分成员变量的源码：

class GapWorker implements Runnable {
    // 存储所有需要进行预取的 RecyclerView
    final ArrayList<RecyclerView> mRecyclerViews = new ArrayList<>();
    // 存储预取任务的队列
    final ArrayList<PrefetchTask> mPrefetchTasks = new ArrayList<>();
    // 预取任务的执行时间
    long mPostTimeNs;

    // 省略其他成员变量...
}

3.1.2 GapWorker 类的初始化

GapWorker 类的初始化主要在 RecyclerView 的构造函数中进行。当 RecyclerView 被创建时，会创建一个 GapWorker 对象，并将其与 RecyclerView 关联起来。以下是 RecyclerView 构造函数中与 GapWorker 相关的源码：

public RecyclerView(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyle) {
    super(context, attrs, defStyle);
    // 初始化一些属性
    init(context, attrs, defStyle);
    // 创建 GapWorker 对象
    mGapWorker = new GapWorker();
    // 将 RecyclerView 添加到 GapWorker 的管理列表中
    mGapWorker.add(this);
}

3.1.3 GapWorker 类的任务调度

GapWorker 类通过 postFromTraversal 方法来触发预取任务的调度。当 RecyclerView 发生滚动事件时，会调用 postFromTraversal 方法，该方法会将预取任务添加到队列中，并在合适的时机执行。以下是 postFromTraversal 方法的源码：

void postFromTraversal(RecyclerView recyclerView, int prefetchDx, int prefetchDy) {
    if (recyclerView.isAttachedToWindow()) {
        // 检查是否已经有预取任务在执行
        if (mPostTimeNs == 0) {
            mPostTimeNs = System.nanoTime();
            recyclerView.post(this);
        }
        // 获取 LayoutManager
        LayoutManager layout = recyclerView.mLayout;
        if (layout.isItemPrefetchEnabled()) {
            // 计算预取的位置
            int[] scrollVector = layout.computeScrollVectorForPosition(
                    recyclerView.mAdapter.getItemCount() - 1);
            if (scrollVector == null || (scrollVector[0] == 0 && scrollVector[1] == 0)) {
                return;
            }
            // 获取当前可见的第一个和最后一个列表项的位置
            int firstVisiblePosition = layout.findFirstVisibleItemPosition();
            int lastVisiblePosition = layout.findLastVisibleItemPosition();
            if (firstVisiblePosition == RecyclerView.NO_POSITION
                    || lastVisiblePosition == RecyclerView.NO_POSITION) {
                return;
            }
            // 根据滚动方向计算预取的起始位置
            int startPosition;
            int endPosition;
            if (scrollVector[1] > 0) {
                // 向下滚动
                startPosition = lastVisiblePosition + 1;
                endPosition = Math.min(layout.getItemCount() - 1, startPosition + prefetchItemCount);
            } else {
                // 向上滚动
                startPosition = Math.max(0, firstVisiblePosition - prefetchItemCount);
                endPosition = firstVisiblePosition - 1;
            }
            // 为预取的列表项创建任务
            for (int i = startPosition; i <= endPosition; i++) {
                addPosition(recyclerView, i);
            }
        }
    }
}

3.2 LayoutManager 与预取的关系

LayoutManager 是 RecyclerView 布局的核心类，它在预取机制中也起着重要的作用。

3.2.1 LayoutManager 的预取开关

不同的 LayoutManager 可以通过 isItemPrefetchEnabled 方法来控制是否启用预取机制。例如，LinearLayoutManager 默认启用预取机制，而一些自定义的 LayoutManager 可以根据需要进行配置。以下是 LinearLayoutManager 中 isItemPrefetchEnabled 方法的源码：

@Override
public boolean isItemPrefetchEnabled() {
    return true;
}

3.2.2 LayoutManager 的预取位置计算

LayoutManager 负责计算预取的位置信息。通过 computeScrollVectorForPosition 方法可以计算出滚动的向量，根据这个向量可以确定预取的方向。同时，collectAdjacentPrefetchPositions 方法可以收集相邻的预取位置。以下是 LinearLayoutManager 中 computeScrollVectorForPosition 方法的源码：

@Override
public int[] computeScrollVectorForPosition(int targetPosition) {
    if (getChildCount() == 0) {
        return null;
    }
    final int firstChildPos = findFirstVisibleItemPosition();
    final View firstChild = findViewByPosition(firstChildPos);
    if (firstChild == null) {
        return null;
    }
    final int direction = targetPosition < firstChildPos ? -1 : 1;
    if (mOrientation == VERTICAL) {
        return new int[]{0, direction * mDecoratedMeasurement};
    } else {
        return new int[]{direction * mDecoratedMeasurement, 0};
    }
}

3.2.3 LayoutManager 的预取数量控制

LayoutManager 可以通过 setInitialPrefetchItemCount 方法来控制预取的数量。这个方法可以设置在滚动时提前预取的列表项数量。以下是 LinearLayoutManager 中 setInitialPrefetchItemCount 方法的源码：

public void setInitialPrefetchItemCount(int itemCount) {
    if (itemCount < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("Initial prefetch item count must be non-negative");
    }
    mInitialPrefetchItemCount = itemCount;
}

3.3 Recycler 类在预取中的作用

Recycler 类是 RecyclerView 视图回收和复用的核心类，在预取机制中也起着重要的作用。

3.3.1 Recycler 的视图获取

在预取任务执行时，Recycler 类会根据预取的位置获取对应的视图。通过 getViewHolderForPosition 方法可以获取指定位置的 ViewHolder。以下是 Recycler 类中 getViewHolderForPosition 方法的源码：

@NonNull
ViewHolder getViewHolderForPosition(int position) {
    return getViewHolderForPosition(position, false /* dryRun */);
}

@NonNull
ViewHolder getViewHolderForPosition(int position, boolean dryRun) {
    // 尝试从缓存中获取 ViewHolder
    final ViewHolder holder = getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition(position, dryRun);
    if (holder != null) {
        return holder;
    }
    final int type = mAdapter.getItemViewType(position);
    // 尝试从扩展缓存中获取 ViewHolder
    if (mViewCacheExtension != null) {
        final View view = mViewCacheExtension.getViewForPositionAndType(this, position, type);
        if (view != null) {
            final ViewHolder vh = getChildViewHolder(view);
            if (vh == null) {
                throw new IllegalArgumentException("ViewCacheExtension returned a view"
                        + " that does not have a ViewHolder");
            }
            if (vh.shouldIgnore()) {
                throw new IllegalArgumentException("ViewCacheExtension returned a view"
                        + " that is ignored. You must call stopIgnoring before returning this view.");
            }
            return vh;
        }
    }
    // 从 RecycledViewPool 中获取 ViewHolder
    ViewHolder scrap = mRecyclerPool.getRecycledView(type);
    if (scrap != null) {
        scrap.resetInternal();
        if (FORCE_INVALIDATE_DISPLAY_LIST) {
            invalidateDisplayList(scrap);
        }
        onViewRecycled(scrap);
        return scrap;
    }
    // 创建新的 ViewHolder
    ViewHolder holder = mAdapter.createViewHolder(RecyclerView.this, type);
    if (DEBUG) {
        Log.d(TAG, "getViewForPosition: created new ViewHolder " + holder);
    }
    return holder;
}

3.3.2 Recycler 的视图缓存

预取得到的视图会被 Recycler 类缓存起来，以便在列表项进入屏幕时可以直接复用。在 recycleViewHolderInternal 方法中，会将 ViewHolder 回收并缓存到相应的缓存中。以下是 Recycler 类中 recycleViewHolderInternal 方法的源码：

void recycleViewHolderInternal(@NonNull ViewHolder holder) {
    // 判断 ViewHolder 是否可以被回收
    if (forceRecycle || holder.isRecyclable()) {
        if (mViewCacheMax > 0
                && !holder.hasAnyOfTheFlags(ViewHolder.FLAG_INVALID
                | ViewHolder.FLAG_REMOVED
                | ViewHolder.FLAG_UPDATE
                | ViewHolder.FLAG_ADAPTER_POSITION_UNKNOWN)) {
            // 如果缓存数量未达到上限，则将 ViewHolder 添加到 mCachedViews 中
            if (mCachedViews.size() < mViewCacheMax
                    && holder.getScrapContainer() == null) {
                int cachedViewSize = mCachedViews.size();
                int targetCacheIndex = cachedViewSize;
                if (ALLOW_THREAD_GAP_WORK) {
                    // 如果允许线程间隙工作，则根据位置计算目标缓存索引
                    for (int i = 0; i < cachedViewSize; i++) {
                        if (mRecyclerPool.willCreateInNextScrap(mCachedViews.get(i))) {
                            targetCacheIndex = i;
                            break;
                        }
                    }
                }
                // 将 ViewHolder 添加到 mCachedViews 中
                mCachedViews.add(targetCacheIndex, holder);
                cached = true;
            }
        }
    }
    if (!cached) {
        // 如果未添加到 mCachedViews 中，则将 ViewHolder 添加到 mRecyclerPool 中
        addViewHolderToRecycledViewPool(holder, true);
    }
}

四、Prefetch 机制的性能优化

4.1 合理设置预取数量

预取数量的设置会直接影响 RecyclerView 的性能。如果预取数量过多，会占用过多的内存和 CPU 资源，导致应用的性能下降；如果预取数量过少，可能无法满足用户快速滚动的需求，仍然会出现卡顿现象。

4.1.1 根据列表项复杂度设置预取数量

如果列表项的布局和数据绑定比较复杂，预取数量可以适当减少，以避免过多的资源消耗。例如，列表项包含大量的图片或复杂的布局时，预取数量可以设置为 1 - 2 个。

4.1.2 根据列表滚动速度设置预取数量

如果列表的滚动速度较快，预取数量可以适当增加，以确保在用户滚动到相应位置时，视图和数据已经准备好。例如，在一个快速滚动的新闻列表中，预取数量可以设置为 3 - 5 个。

4.1.3 源码分析

在 LinearLayoutManager 中，可以通过 setInitialPrefetchItemCount 方法来设置预取数量。以下是设置预取数量的示例代码：

LinearLayoutManager layoutManager = new LinearLayoutManager(context);
// 设置预取数量为 3
layoutManager.setInitialPrefetchItemCount(3);
recyclerView.setLayoutManager(layoutManager);

4.2 优化预取任务的执行顺序

预取任务的执行顺序也会影响 RecyclerView 的性能。合理安排预取任务的执行顺序，可以确保在用户滚动到相应位置时，最重要的视图和数据已经预取完成。

4.2.1 优先预取可见区域附近的列表项

在预取任务的调度中，应该优先预取可见区域附近的列表项。因为这些列表项在用户滚动时最有可能立即显示，提前预取可以减少用户的等待时间。

4.2.2 避免不必要的预取任务

在某些情况下，可能会出现不必要的预取任务。例如，当用户快速滚动列表时，可能会触发大量的预取任务，但其中一些任务可能在用户停止滚动后变得不再需要。可以通过一些策略来避免这些不必要的预取任务，如设置滚动阈值或使用防抖机制。

4.2.3 源码分析

在 GapWorker 类的 postFromTraversal 方法中，会根据滚动方向和当前可见列表项的位置来确定预取的起始位置和结束位置，优先预取可见区域附近的列表项。以下是相关源码：

void postFromTraversal(RecyclerView recyclerView, int prefetchDx, int prefetchDy) {
    if (recyclerView.isAttachedToWindow()) {
        // 检查是否已经有预取任务在执行
        if (mPostTimeNs == 0) {
            mPostTimeNs = System.nanoTime();
            recyclerView.post(this);
        }
        // 获取 LayoutManager
        LayoutManager layout = recyclerView.mLayout;
        if (layout.isItemPrefetchEnabled()) {
            // 计算预取的位置
            int[] scrollVector = layout.computeScrollVectorForPosition(
                    recyclerView.mAdapter.getItemCount() - 1);
            if (scrollVector == null || (scrollVector[0] == 0 && scrollVector[1] == 0)) {
                return;
            }
            // 获取当前可见的第一个和最后一个列表项的位置
            int firstVisiblePosition = layout.findFirstVisibleItemPosition();
            int lastVisiblePosition = layout.findLastVisibleItemPosition();
            if (firstVisiblePosition == RecyclerView.NO_POSITION
                    || lastVisiblePosition == RecyclerView.NO_POSITION) {
                return;
            }
            // 根据滚动方向计算预取的起始位置
            int startPosition;
            int endPosition;
            if (scrollVector[1] > 0) {
                // 向下滚动
                startPosition = lastVisiblePosition + 1;
                endPosition = Math.min(layout.getItemCount() - 1, startPosition + prefetchItemCount);
            } else {
                // 向上滚动
                startPosition = Math.max(0, firstVisiblePosition - prefetchItemCount);
                endPosition = firstVisiblePosition - 1;
            }
            // 为预取的列表项创建任务
            for (int i = startPosition; i <= endPosition; i++) {
                addPosition(recyclerView, i);
            }
        }
    }
}

4.3 结合缓存机制优化预取

RecyclerView 的缓存机制和预取机制可以相互配合，进一步优化性能。

4.3.1 利用缓存减少预取开销

在预取任务执行时，可以先检查缓存中是否已经存在对应的视图和数据。如果存在，则可以直接从缓存中获取，避免重复的预取操作。例如，在 Recycler 类的 getViewHolderForPosition 方法中，会先尝试从缓存中获取 ViewHolder。

4.3.2 预取结果更新缓存

预取得到的视图和数据可以更新缓存，以便在后续的滚动过程中可以更快地复用。在 Recycler 类的 recycleViewHolderInternal 方法中，会将预取得到的 ViewHolder 回收并缓存到相应的缓存中。

4.3.3 源码分析

以下是 Recycler 类中结合缓存机制进行预取的部分源码：

@NonNull
ViewHolder getViewHolderForPosition(int position) {
    return getViewHolderForPosition(position, false /* dryRun */);
}

@NonNull
ViewHolder getViewHolderForPosition(int position, boolean dryRun) {
    // 尝试从缓存中获取 ViewHolder
    final ViewHolder holder = getScrapOrHiddenOrCachedHolderForPosition(position, dryRun);
    if (holder != null) {
        return holder;
    }
    final int type = mAdapter.getItemViewType(position);
    // 尝试从扩展缓存中获取 ViewHolder
    if (mViewCacheExtension != null) {
        final View view = mViewCacheExtension.getViewForPositionAndType(this, position, type);
        if (view != null) {
            final ViewHolder vh = getChildViewHolder(view);
            if (vh == null) {
                throw new IllegalArgumentException("ViewCacheExtension returned a view"
                        + " that does not have a ViewHolder");
            }
            if (vh.shouldIgnore()) {
                throw new IllegalArgumentException("ViewCacheExtension returned a view"
                        + " that is ignored. You must call stopIgnoring before returning this view.");
            }
            return vh;
        }
    }
    // 从 RecycledViewPool 中获取 ViewHolder
    ViewHolder scrap = mRecyclerPool.getRecycledView(type);
    if (scrap != null) {
        scrap.resetInternal();
        if (FORCE_INVALIDATE_DISPLAY_LIST) {
            invalidateDisplayList(scrap);
        }
        onViewRecycled(scrap);
        return scrap;
    }
    // 创建新的 ViewHolder
    ViewHolder holder = mAdapter.createViewHolder(RecyclerView.this, type);
    if (DEBUG) {
        Log.d(TAG, "getViewForPosition: created new ViewHolder " + holder);
    }
    return holder;
}

void recycleViewHolderInternal(@NonNull ViewHolder holder) {
    // 判断 ViewHolder 是否可以被回收
    if (forceRecycle || holder.isRecyclable()) {
        if (mViewCacheMax > 0
                && !holder.hasAnyOfTheFlags(ViewHolder.FLAG_INVALID
                | ViewHolder.FLAG_REMOVED
                | ViewHolder.FLAG_UPDATE
                | ViewHolder.FLAG_ADAPTER_POSITION_UNKNOWN)) {
            // 如果缓存数量未达到上限，则将 ViewHolder 添加到 mCachedViews 中
            if (mCachedViews.size() < mViewCacheMax
                    && holder.getScrapContainer() == null) {
                int cachedViewSize = mCachedViews.size();
                int targetCacheIndex = cachedViewSize;
                if (ALLOW_THREAD_GAP_WORK) {
                    // 如果允许线程间隙工作，则根据位置计算目标缓存索引
                    for (int i = 0; i < cachedViewSize; i++) {
                        if (mRecyclerPool.willCreateInNextScrap(mCachedViews.get(i))) {
                            targetCacheIndex = i;
                            break;
                        }
                    }
                }
                // 将 ViewHolder 添加到 mCachedViews 中
                mCachedViews.add(targetCacheIndex, holder);
                cached = true;
            }
        }
    }
    if (!cached) {
        // 如果未添加到 mCachedViews 中，则将 ViewHolder 添加到 mRecyclerPool 中
        addViewHolderToRecycledViewPool(holder, true);
    }
}

五、总结与展望

5.1 总结

RecyclerView 的预取（Prefetch）机制是提升列表滚动性能的重要手段。通过在用户滚动列表之前提前加载即将显示的视图和数据，预取机制有效地减少了用户滚动时的等待时间，提高了滚动的流畅性。预取机制的工作原理主要包括触发条件、预测算法和执行流程，其中 GapWorker 类负责管理预取任务的创建、执行和调度，LayoutManager 负责计算预取的位置和控制预取数量，Recycler 类负责视图的获取和缓存。同时，通过合理设置预取数量、优化预取任务的执行顺序和结合缓存机制等性能优化方法，可以进一步提升预取机制的效果。

5.2 展望

随着 Android 技术的不断发展，RecyclerView 的预取机制也有进一步的优化和改进空间。未来可能会引入更智能的预测算法，根据用户的滚动习惯和列表项的特点，动态调整预取的数量和位置，以提高预取的准确性和效率。同时，可能会加强预取机制与其他 Android 组件的集成，如与网络请求库的集成，实现更高效的数据预加载。此外，对于复杂列表场景的支持也可能会得到进一步提升，如支持嵌套列表、多类型列表等的高效预取。总之，RecyclerView 的预取机制将在未来的 Android 开发中继续发挥重要作用，并不断适应新的需求和挑战。