《Activity顯示介面歷險記》—說說View的那些理不清的關係

jimuzz發表於2021-02-22
View

前言

在Activity顯示View的過程中，有一些重要的角色總讓人理不清，比如PhoneWindow、DecorView、ViewRootImpl。

也常常有面試題會問到，他們四者之間的關係？建立的時機？View第一次繪製的時機？等問題。

那麼今天，就和大家一起從Activity啟動開始 看看 到展示出View整個過程中，到底會經過哪些步驟，這之間各角色的關係又如何。

動畫展示

為了方便大家理解，先通過動畫的形式給大家展示這幾位的關係：

原始碼解析

從小愛誕生說起

在Activity介面展示之前，它還是個我們看不到的Activity，我給它起了個愛稱——小愛.

小愛是怎麼誕生的呢？熟悉Activity啟動流程的都知道，小愛的建立發生在performLaunchActivity中：

//ActivityThread.java
    private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
        //建立ContextImpl
        ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
        Activity activity = null;
        try {
            java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
            //建立Activity
            activity = mInstrumentation.newActivity(
                    cl, component.getClassName(), r.intent);
        }

        try {
            if (activity != null) {
                //完成activity的一些重要資料的初始化
                activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                        r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                        r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                        r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback,
                        r.assistToken);

                //呼叫activity的onCreate方法
                if (r.isPersistable()) {
                    mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
                } else {
                    mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
                }
            }
        }

        return activity;
    }

這個過程中，主要做了三件事：

  • Activity被例項化出來
  • 呼叫了attach方法進行初始化
  • 呼叫onCreate方法開始從佈局檔案載入佈局，做View顯示的準備工作。

給小愛找個和View互動的幫手（PhoneWindow）

大家也都知道，小愛在被建立後，事務繁忙，肯定不能親力親為得管理每個View，所以他就找了一個幫手，幫助她和View互動，管理View。

（Activity和View的解耦）

這個幫手是啥呢？就是視窗Window，也就是實現類PhoneWindow了。

這個過程發生在attach方法中：

//Activity.java
final void attach() {
		//建立PhoneWindow
        mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
        mWindow.setCallback(this);
        mWindow.setWindowManager(
                (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
                mToken, mComponent.flattenToString(),
                (info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
        
    }

為了方便記憶，我們管這個PhoneWindow管家叫做 窗管家。

載入佈局檔案（DecorView）

有了窗管家之後，就可以繼續onCreate方法了，在onCreate方法中最重要的就是這個setContentView了。

通過setContentView可以載入佈局檔案裡的View。

之前說了，View相關的管理工作就交給窗管家，所以就直接呼叫到PhoneWindow的setContentView方法：

	//Activity.java
    public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
        getWindow().setContentView(layoutResID);
        initWindowDecorActionBar();
    }

然後就開始載入佈局檔案的工作了。

但是考慮到一點，Activity是有不同的主題的，不同主題就有不同的佈局結構。所以得在載入我們自己設定的佈局檔案之前，設定一個最頂級的View，作為所有View的老大。

而這個頂層的View就是DecorView，為了方便，我管他叫做 最頂的小弟，簡稱小弟。

看看小弟DecorView是怎麼被建立的：

//PhoneWindow.java
    @Override
    public void setContentView(int layoutResID) {
        if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } 


        if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
        }
    }


    private void installDecor() {
        if (mDecor == null) {
            mDecor = generateDecor(-1);
        } else {
            mDecor.setWindow(this);
        }
        if (mContentParent == null) {
            mContentParent = generateLayout(mDecor);       
        }
    }


    protected DecorView generateDecor(int featureId) {
        return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes());
    }

就是這樣，小弟DecorView就被建立出來了，然後就該小弟工作了。

上文說過，小弟DecorView被建立出來是要幹啥的？

要根據不同的主題設定不同的佈局結構，這個工作就發生在generateLayout方法中了，具體我們今天就不分析了。

看似小弟的工作也完成了？

等等，應用自己的佈局還沒載入呢嘛，重要的事情還沒開始做呢。

再回到上面的setContentView方法中，在呼叫installDecor方法建立了小弟之後，還做了一件事：

	//載入xml佈局檔案
	mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);



    public View inflate(@LayoutRes int resource, @Nullable ViewGroup root, boolean attachToRoot) {
        final Resources res = getContext().getResources();
        
        final XmlResourceParser parser = res.getLayout(resource);
        try {
            return inflate(parser, root, attachToRoot);
        } finally {
            parser.close();
        }
    }

而這個inflate就是我們熟知的載入佈局檔案的方法。傳入xml佈局檔案，解析並結合我們傳入的父view——mContentParent，將其轉化為一個完整的樹結構，最後返回頂層的View。

到這裡，setContentView的工作算是完成了，

簡單的說，就是建立了小弟DecorView，並且結合這個頂層的view和我們傳入的xml佈局檔案，生成了一個多層結構的View。

顯示出這個View（ViewRootImpl）

View有了，結構也定下來了。接下來就是怎麼顯示出這個View結構，讓我們的手機展示出畫面？

沒錯，就是繪製。

關於View的繪製工作交給誰做比較好呢？回憶下現在的成員：

  • 小愛Activity：大老闆，負責統籌即可。
  • 窗管家PhoneWindow：負責管理各個View。
  • 小弟DecorView：最頂層的View，負責展示主題佈局。

好像沒有人選可以負責View繪製了？繪製這麼重要，那就要再招一個朋友來了。

ViewRootImpl閃亮✨登場，為了方便，我管他叫做 小薇。

小薇是什麼時候建立的呢？

接著看Activity的呼叫過程，在onCreate呼叫完後，就會呼叫onResume方法，這又要從handleResumeActivity方法說起了。

    @Override
    public void handleResumeActivity() {
        //onResume
        final ActivityClientRecord r = performResumeActivity(token, finalStateRequest, reason);
        //addView
        if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
            r.window = r.activity.getWindow();
            View decor = r.window.getDecorView();
            ViewManager wm = a.getWindowManager();
            WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes()
            wm.addView(decor, l);
        }

該方法主要做了兩件事：

  • 呼叫onResume方法
  • 呼叫WM的addView方法。

小薇好像還沒出來？

繼續看addView方法：

//WindowManagerGlobal.java
	public void addView() {
        
        synchronized (mLock) {
            
            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

            view.setLayoutParams(wparams);

            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);


            try {
                root.setView(view, wparams, panelParentView);
            } 
        }
    }



    public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
        mContext = context;
        mWindowSession = WindowManagerGlobal.getWindowSession();
        mThread = Thread.currentThread();
    }

終於，小薇ViewRootImpl也被建立出來了，而這個ViewRootImpl中，有兩個變數值得關注一下：

  • mWindowSession。型別為IWindowSession，是一個Binder物件，用於程式間通訊。其在伺服器端的實現為Session，可以通過它來完成WMS相關的工作。
  • mThread。設定了執行緒變數為當前執行緒，也就是例項化ViewRootImpl時候的執行緒。一般進行不同執行緒更新UI的時候，就會判斷當前執行緒和mThread是否相等，如果不同，則會丟擲異常。

接下來，就是呼叫ViewRootImpl的setView方法，這個方法自然就是小薇ViewRootImpl做事的方法了：

//ViewRootImpl.java
    public void setView() {
        synchronized (this) {
        	//繪製
        	requestLayout();

        	//呼叫WMS的addWindow方法
        	res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);

        	//設定this(ViewRootImpl)為view(decorView)的parent
			view.assignParent(this);
        }
    }

主要有三個功能：

  • 觸發繪製（具體包括測量、佈局、繪製）
//ViewRootImpl.java
    @Override
    public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
    }

    ->scheduleTraversals()
    ->performMeasure() performLayout() performDraw()
    ->measure、layout、draw方法
  • 通過Binder呼叫WMS的addWindow方法

addToDisplay方法最終會WMS所在程式的addWindow方法，為視窗分配Surface，而這個Surface就是負責顯示最終的介面了，並最終會繪製到螢幕上。

  • 設定ViewRootImpl為decorView的parent

這樣設定之後，子view請求繪製的時候（requestLayout），就能一直通過parent最終找到ViewRootImpl，然後由ViewRootImpl來負責所有View的繪製工作。
整個呼叫過程是：

View.requestLayout -> DecorView.requestLayout -> ViewRootImpl.requestLayout

//View.java
    public void requestLayout() {
        if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
            mParent.requestLayout();
        }
    }

小結

到此，Activity終於完成了他的啟動生命週期，介面也顯示出來了，小愛也變為了成型的Activity。

雖然這中間角色比較多，但是每個角色又不可或缺：

因為需要管理View，建立出了 PhoneWindow；
因為需要根據主題顯示不同的佈局結構，建立出了根View DecorView；
因為需要處理View的各種事件，包括繪製、事件分發，建立出了ViewRootImpl。

大家各忙各的，並聽命於Activity。

習題

以前上課的時候，總喜歡學習完知識後做幾個習題，今天也給大家帶來幾個問題，鞏固下知識。

Activity、PhoneWindow、DecorView、ViewRootImpl 之間的關係？

  • PhoneWindow：是Activity和View互動的中間層，幫助Activity管理View。
  • DecorView：是所有View的最頂層View，是所有View的parent。
  • ViewRootImpl：用於處理View相關的事件，比如繪製，事件分發，也是DecorView的parent。

四者的建立時機？

  • Activity建立於performLaunchActivity方法中，在startActivity時候觸發。
  • PhoneWindow，同樣建立於performLaunchActivity方法中，再具體點就是Activity的attach方法。
  • DecorView，建立於setContentView->PhoneWindow.installDecor。
  • ViewRootImpl，建立於handleResumeActivity方法中，最後通過addView被建立。

View的第一次繪製發生在什麼時候？

第一次繪製就是發生在handleResumeActivity方法中，通過addView方法，建立了ViewRootImpl，並呼叫了其setView方法。

最後呼叫到requestLayout方法開始了佈局、測量、繪製的流程。

執行緒更新UI導致崩潰的原因？

在觸發繪製方法requestLayout中，有個checkThread方法：

    void checkThread() {
        if (mThread != Thread.currentThread()) {
            throw new CalledFromWrongThreadException(
                    "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
        }
    }

其中對mThread和當前執行緒進行了比較。而mThread是在ViewRootImpl例項化的時候賦值的。

所以崩潰的原因就是 view被繪製到介面時候的執行緒（也就是ViewRootImpl被建立時候的執行緒）和進行UI更新時候的執行緒不是同一個執行緒。

參考

《Android進階解密》
View這12問

拜拜

感謝大家的閱讀，有一起學習的小夥伴可以關注下我的公眾號——碼上積木❤️❤️
每日一個知識點，積少成多，建立知識體系架構。
這裡有一群很好的Android小夥伴，歡迎大家加入～

相關文章