View工作流程-相關學習

學習筆記

一、Android的UI層級繪製體系

Android中的Activity是作為應用程式的載體存在的，它代表一個完整的使用者介面並提供了視窗進行檢視繪製。

• 在這裡，我們這裡所說的檢視繪製，實質上就是在對View及其子類進行操作。而View作為檢視控制元件的頂層父類，在本文中會對其進行詳細分析。我們以Android的UI層級繪製體系為切入點對View進行探究。

圖1 View的層級結構

Android的UI層級繪製體系如圖1所示

繪製體系中做了這些事情
①當呼叫 Activity 的setContentView 方法後會呼叫PhoneWindow 類的setContentView方法（PhoneWindow是抽象類Windiw的實現類，Window用來描述Activity檢視最頂端的視窗的顯示內容和行為動作）。
②PhoneWindow類的setContentView方法中最終會生成一個DecorView物件（DectorView是是PhoneWindow的內部類，繼承自FrameLayout）。
③DecorView容器中包含根佈局，根佈局中包含一個id為content的FrameLayout佈局，Activity載入佈局的xml最後通過LayoutInflater將xml檔案中的內容解析成View層級體系，最後填加到id為content的FrameLayout佈局中。

至此，View最終就會顯示到手機螢幕上。

二、View的檢視繪製流程剖析

1、DecorView被載入到Window中

DecorView被載入到Window的過程中，WindowManager起到了關鍵性的作用，最後交給ViewRootImpl做詳細處理，通過如下的區域性ActivityThread的原始碼分析這一點可以得到印證(在這裡我只展示核心原始碼，詳細原始碼可以在程式碼中檢視)。

final void handleResumeActivity(IBinder token, boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
        ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
       ...
       //在這裡執行performResumeActivity的方法中會執行Activity的onResume()方法
        r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);
       ...
       if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
          //PhoneWindow在這裡獲取到
          r.window = r.activity.getWindow();
          //DecorView在這裡獲取到
          View decor = r.window.getDecorView();
          decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
          //獲取ViewManager物件，在這裡getWindowManager()實質上獲取的是ViewManager的子類物件WindowManager
          ViewManager wm = a.getWindowManager();
          ...
          if (r.mPreserveWindow) {
          ...
          //獲取ViewRootImpl物件
          ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl();
           ...
          }
          if (a.mVisibleFromClient) {
              if (!a.mWindowAdded) {
                   a.mWindowAdded = true;
                   //在這裡WindowManager將DecorView新增到PhoneWindow中
                   wm.addView(decor, l);
                   } 
                   ...
          }
          ...
    }
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WindowManager將DecorView新增到PhoneWindow中，即addView()方法執行時將檢視新增的動作交給了ViewRoot，ViewRoot作為介面，其實現類ViewRootImpl具體實現了addView()方法，最後，檢視的具體繪製在performTraversals()中展開，如下圖2.1所示：

圖2.1 View繪製的程式碼層級分析

2、ViewRootImpl的performTraversals()方法完成具體的檢視繪製流程

在原始碼中ViewRootImpl中檢視具體繪製的流程如下：

private void performTraversals() {
        // cache mView since it is used so much below...
        //mView就是DecorView根佈局
        final View host = mView;
        //在Step3 成員變數mAdded賦值為true，因此條件不成立
        if (host == null || !mAdded)
            return;
        //是否正在遍歷
        mIsInTraversal = true;
        //是否馬上繪製View
        mWillDrawSoon = true;
         ...
        //頂層檢視DecorView所需要視窗的寬度和高度
        int desiredWindowWidth;
        int desiredWindowHeight;

         ...
        //在構造方法中mFirst已經設定為true，表示是否是第一次繪製DecorView
        if (mFirst) {
            mFullRedrawNeeded = true;
            mLayoutRequested = true;
            //如果視窗的型別是有狀態列的，那麼頂層檢視DecorView所需要視窗的寬度和高度就是除了狀態列
            if (lp.type == WindowManager.LayoutParams.TYPE_STATUS_BAR_PANEL
                    || lp.type == WindowManager.LayoutParams.TYPE_INPUT_METHOD) {
                // NOTE -- system code, won't try to do compat mode.
                Point size = new Point();
                mDisplay.getRealSize(size);
                desiredWindowWidth = size.x;
                desiredWindowHeight = size.y;
            } else {//否則頂層檢視DecorView所需要視窗的寬度和高度就是整個螢幕的寬高
                DisplayMetrics packageMetrics =
                    mView.getContext().getResources().getDisplayMetrics();
                desiredWindowWidth = packageMetrics.widthPixels;
                desiredWindowHeight = packageMetrics.heightPixels;
            }
        }
    ...
    //獲得view寬高的測量規格，mWidth和mHeight表示視窗的寬高，lp.width//he和lp.height表示DecorView根佈局寬和高
    int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
    int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);

    // Ask host how big it wants to be
    //執行測量操作
    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    ...
    //執行佈局操作
    performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
     ...
     //執行繪製操作
    performDraw();
}

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該方法主要流程就體現了View繪製渲染的三個主要步驟，分別是測量，擺放，繪製三個階段。流程圖如下圖2.2所示：

圖2.2 View的繪製流程

接下來，我們對於 performMeasure()、performLayout()、 performDraw()完成具體拆解分析。實質上最後就需要定位到View的onMeasure()、onLayout()、onDraw()方法中。

三、MeasureSpec在View體系中的作用

1、MeasureSpec的作用

首先我們從performMeasure()入手分析，在上面的內容中，我們通過原始碼可以看到 performMeasure()方法中傳入了childWidthMeasureSpec、childHeightMeasureSpec兩個int型別的值，performMeasure方法的原始碼如下所示：

private void performMeasure(int childWidthMeasureSpec, int childHeightMeasureSpec) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "measure");
        try {
            mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
        } finally {
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
        }
}

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這兩個值又傳遞到mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec)方法中，其中measure方法的核心原始碼如下：

        boolean optical = isLayoutModeOptical(this);
        if (optical != isLayoutModeOptical(mParent)) {
            Insets insets = getOpticalInsets();
            int oWidth  = insets.left + insets.right;
            int oHeight = insets.top  + insets.bottom;
            //根據原有寬高計算獲取不同模式下的具體寬高值
            widthMeasureSpec  = MeasureSpec.adjust(widthMeasureSpec,  optical ? -oWidth  : oWidth);
            heightMeasureSpec = MeasureSpec.adjust(heightMeasureSpec, optical ? -oHeight : oHeight);
        }
        ...
        if (forceLayout || needsLayout) {
            // first clears the measured dimension flag
            mPrivateFlags &= ~PFLAG_MEASURED_DIMENSION_SET;

            resolveRtlPropertiesIfNeeded();

            int cacheIndex = forceLayout ? -1 : mMeasureCache.indexOfKey(key);
            if (cacheIndex < 0 || sIgnoreMeasureCache) {
                // measure ourselves, this should set the measured dimension flag back
                //在該方法中子控制元件完成具體的測量
                onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
                ...
            } 
         ...
    }

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到這裡我們應該明確，childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec是MeasureSpec根據原有寬高計算獲取不同模式下的具體寬高值。

2、MeasureSpec剖析

MeasureSpec是View的內部類，內部封裝了View的規格尺寸，以及View的寬高資訊。在Measure的流程中，系統會將View的LayoutParams根據父容器是施加的規則轉換為MeasureSpec，然後在onMeasure()方法中具體確定控制元件的寬高資訊。原始碼及分析如下所示：

public static class MeasureSpec {
        //int型別佔4個位元組，其中高2位表示尺寸測量模式，低30位表示具體的寬高資訊
        private static final int MODE_SHIFT = 30;
        private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT;

        /** @hide */
        @IntDef({UNSPECIFIED, EXACTLY, AT_MOST})
        @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
        public @interface MeasureSpecMode {}
        //如下所示是MeasureSpec中的三種模式：UNSPECIFIED、EXACTLY、AT_MOST                  

        /**
         * Measure specification mode: The parent has not imposed any constraint
         * on the child. It can be whatever size it wants.
         */
        public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;

        /**
         * Measure specification mode: The parent has determined an exact size
         * for the child. The child is going to be given those bounds regardless
         * of how big it wants to be.
         */
        public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;

        /**
         * Measure specification mode: The child can be as large as it wants up
         * to the specified size.
         */
        public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;

        //根據尺寸測量模式跟寬高具體確定控制元件的具體寬高
        public static int makeMeasureSpec(@IntRange(from = 0, to = (1 << MeasureSpec.MODE_SHIFT) - 1) int size,
                                          @MeasureSpecMode int mode) {
            if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
                return size + mode;
            } else {
                return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
            }
        }

        /**
         * Like {@link #makeMeasureSpec(int, int)}, but any spec with a mode of UNSPECIFIED
         * will automatically get a size of 0. Older apps expect this.
         *
         * @hide internal use only for compatibility with system widgets and older apps
         */
        public static int makeSafeMeasureSpec(int size, int mode) {
            if (sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec && mode == UNSPECIFIED) {
                return 0;
            }
            return makeMeasureSpec(size, mode);
        }

        //獲取尺寸模式
        /**
         * Extracts the mode from the supplied measure specification.
         *
         * @param measureSpec the measure specification to extract the mode from
         * @return {@link android.view.View.MeasureSpec#UNSPECIFIED},
         *         {@link android.view.View.MeasureSpec#AT_MOST} or
         *         {@link android.view.View.MeasureSpec#EXACTLY}
         */
        @MeasureSpecMode
        public static int getMode(int measureSpec) {
            //noinspection ResourceType
            return (measureSpec & MODE_MASK);
        }

        //獲取寬高資訊
        /**
         * Extracts the size from the supplied measure specification.
         *
         * @param measureSpec the measure specification to extract the size from
         * @return the size in pixels defined in the supplied measure specification
         */
        public static int getSize(int measureSpec) {
            return (measureSpec & ~MODE_MASK);
        }

        //將控制元件的尺寸模式、寬高資訊進行拆解檢視，並對不同模式下的寬高資訊進行不同的處理
        static int adjust(int measureSpec, int delta) {
            final int mode = getMode(measureSpec);
            int size = getSize(measureSpec);
            if (mode == UNSPECIFIED) {
                // No need to adjust size for UNSPECIFIED mode.
                return makeMeasureSpec(size, UNSPECIFIED);
            }
            size += delta;
            if (size < 0) {
                Log.e(VIEW_LOG_TAG, "MeasureSpec.adjust: new size would be negative! (" + size +
                        ") spec: " + toString(measureSpec) + " delta: " + delta);
                size = 0;
            }
            return makeMeasureSpec(size, mode);
        }

        /**
         * Returns a String representation of the specified measure
         * specification.
         *
         * @param measureSpec the measure specification to convert to a String
         * @return a String with the following format: "MeasureSpec: MODE SIZE"
         */
        public static String toString(int measureSpec) {
            int mode = getMode(measureSpec);
            int size = getSize(measureSpec);

            StringBuilder sb = new StringBuilder("MeasureSpec: ");

            if (mode == UNSPECIFIED)
                sb.append("UNSPECIFIED ");
            else if (mode == EXACTLY)
                sb.append("EXACTLY ");
            else if (mode == AT_MOST)
                sb.append("AT_MOST ");
            else
                sb.append(mode).append(" ");

            sb.append(size);
            return sb.toString();
        }
    }

複製程式碼

MeasureSpec的常量中指定了兩種內容，一種為尺寸模式，一種為具體的寬高資訊。其中高2位表示尺寸測量模式，低30位表示具體的寬高資訊。

尺寸測量模式有如下三種：

尺寸測量模式的3種型別
①UNSPECIFIED：未指定模式，父容器不限制View的大小，一般用於系統內部的測量
②AT_MOST：最大模式，對應於在xml檔案中指定控制元件大小為wrap_content屬性，子View的最終大小是父View指定的大小值，並且子View的大小不能大於這個值
③EXACTLY ：精確模式，對應於在xml檔案中指定控制元件為match_parent屬性或者是具體的數值，父容器測量出View所需的具體大小

對於每一個View，都持有一個MeasureSpec，MeasureSpec儲存了該View的尺寸測量模式以及具體的寬高資訊，MeasureSpec受自身的LayoutParams和父容器的MeasureSpec共同影響。

四、View的Measure流程分析

1、View樹的Measure測量流程邏輯圖

2、View的Measure流程分析

那麼在上文3.1的分析中，我們能夠明確在measure方法中最後呼叫onMeasure()方法完成子View的具體測量，onMeasure()方法的原始碼如下所示：

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
                getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
    }
複製程式碼

setMeasuredDimension()方法在onMeasure()中被呼叫，被用於儲存測繪的寬度、高度，而不這樣做的話會觸發測繪時的異常。

protected final void setMeasuredDimension(int measuredWidth, int measuredHeight) {
        boolean optical = isLayoutModeOptical(this);
        if (optical != isLayoutModeOptical(mParent)) {
            Insets insets = getOpticalInsets();
            int opticalWidth  = insets.left + insets.right;
            int opticalHeight = insets.top  + insets.bottom;

            measuredWidth  += optical ? opticalWidth  : -opticalWidth;
            measuredHeight += optical ? opticalHeight : -opticalHeight;
        }
        setMeasuredDimensionRaw(measuredWidth, measuredHeight);
    }

複製程式碼

在setMeasuredDimension()方法中傳入的是getDefaultSize()，接著分析getDefaultSize()中做了哪些操作：

public static int getDefaultSize(int size, int measureSpec) {
        int result = size;
        int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
        int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);

        switch (specMode) {
        case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
            result = size;
            break;
        case MeasureSpec.AT_MOST:
        case MeasureSpec.EXACTLY:
            result = specSize;
            break;
        }
        return result;
    }
複製程式碼

通過上文對MeasureSpec的分析，在這裡我們就能明確，getDefaultSize實質上就是根據測繪模式確定子View的具體大小，而對於自定義View而言，子View的寬高資訊不僅由自身決定，如果它被包裹在ViewGroup中就需要具體測量得到其精確值。

3、View的Measure過程中遇到的問題以及解決方案

View 的measure過程和Activity的生命週期方法不是同步執行的，因此無法保證Activity執行了onCreate、onStart、onResume時某個View已經測量完畢了。如果View還沒有測量完畢，那麼獲得的寬和高都是0。下面是3種解決該問題的方法：

①Activity/View的onWindowsChanged()方法

onWindowFocusChanged()方法表示 View 已經初始化完畢了，寬高已經準備好了，這個時候去獲取是沒問題的。這個方法會被呼叫多次，當Activity繼續執行或者暫停執行的時候，這個方法都會被呼叫，程式碼如下：

public void onWindowFocusChanged(boolean hasWindowFocus) {
         super.onWindowFocusChanged(hasWindowFocus);
       if(hasWindowFocus){
       int width=view.getMeasuredWidth();
       int height=view.getMeasuredHeight();
      }      
  }
複製程式碼

②View.post(runnable)方法

通過post將一個 Runnable投遞到訊息佇列的尾部，然後等待Looper呼叫此runnable的時候View也已經初始化好了

@Override  
protected void onStart() {  
    super.onStart();  
    view.post(new Runnable() {  
        @Override  
        public void run() {  
            int width=view.getMeasuredWidth();  
            int height=view.getMeasuredHeight();  
        }  
    });  
}
複製程式碼

③ViewTreeObsever 使用 ViewTreeObserver 的眾多回撥方法可以完成這個功能，比如使用onGlobalLayoutListener 介面，當 View樹的狀態發生改變或者View樹內部的View的可見性發生改變時，onGlobalLayout 方法將被回撥。伴隨著View樹的變化，這個方法也會被多次呼叫。

@Override  
  protected void onStart() {  
    super.onStart();  
    ViewTreeObserver viewTreeObserver=view.getViewTreeObserver();  
    viewTreeObserver.addOnGlobalLayoutListener(new ViewTreeObserver.OnGlobalLayoutListener() {  
        @Override  
        public void onGlobalLayout() {  
            view.getViewTreeObserver().removeOnGlobalLayoutListener(this);  
            int width=view.getMeasuredWidth();  
            int height=view.getMeasuredHeight();  
        }  
    });  
}
複製程式碼

當然，在這裡你可以通過setMeasuredDimension()方法對子View的具體寬高以及測量模式進行指定。

五、View的layout流程分析

1、View樹的layout擺放流程邏輯圖

2、View的layout流程分析

layout 的作用是ViewGroup來確定子元素的位置，當 ViewGroup 的位置被確定後，在layout中會呼叫onLayout ，在onLayout中會遍歷所有的子元素並呼叫子元素的 layout 方法。

在程式碼中設定View的成員變數 mLeft，mTop，mRight，mBottom 的值，這幾個值是在螢幕上構成矩形區域的四個座標點，就是該View顯示的位置，不過這裡的具體位置都是相對與父檢視的位置而言，而 onLayout 方法則會確定所有子元素位置，ViewGroup在onLayout函式中通過呼叫其children的layout函式來設定子檢視相對與父檢視中的位置，具體位置由函式 layout 的引數決定。下面我們先看View的layout 方法(只展示關鍵性程式碼)如下：

/*  
 *@param l view 左邊緣相對於父佈局左邊緣距離 
 *@param t view 上邊緣相對於父佈局上邊緣位置 
 *@param r view 右邊緣相對於父佈局左邊緣距離 
 *@param b view 下邊緣相對於父佈局上邊緣距離 
 */  
    public void layout(int l, int t, int r, int b) {
        ...
        //記錄 view 原始位置  
        int oldL = mLeft;
        int oldT = mTop;
        int oldB = mBottom;
        int oldR = mRight;
        //呼叫 setFrame 方法 設定新的 mLeft、mTop、mBottom、mRight 值，  
        //設定 View 本身四個頂點位置  
        //並返回 changed 用於判斷 view 佈局是否改變  
        boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?
                setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);
        //第二步，如果 view 位置改變那麼呼叫 onLayout 方法設定子 view 位置  
        if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
        //呼叫 onLayout  
            onLayout(changed, l, t, r, b);
            ...
        }
        ...
    }

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六、View的draw流程分析

1、View樹的draw繪製流程邏輯圖

2、View的draw流程分析

在View的draw()方法的註釋中，說明了繪製流程中具體每一步的作用，原始碼中對於draw()方法的註釋如下，我們在這裡重點分析註釋中除第2、第5步外的其他步驟。

/*
         * Draw traversal performs several drawing steps which must be executed
         * in the appropriate order:
         *
         *      1. Draw the background（繪製背景）
         *      2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading（如果需要的話，儲存畫布背景以展示漸變效果）
         *      3. Draw view's content（繪製View的內容）
         *      4. Draw children（繪製子View）
         *      5. If necessary, draw the fading edges and restore layers（如果需要的話，繪製漸變邊緣並恢復畫布圖層。）
         *      6. Draw decorations (scrollbars for instance)（繪製裝飾（例如滾動條scrollbar））
         */

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①View中的drawBackground()繪製背景

核心原始碼如下：

private void drawBackground(Canvas canvas) {
        final Drawable background = mBackground;
        if (background == null) {
            return;
        }
        ...
        final int scrollX = mScrollX;
        final int scrollY = mScrollY;
        if ((scrollX | scrollY) == 0) {
            background.draw(canvas);
        } else {
            canvas.translate(scrollX, scrollY);
            background.draw(canvas);
            canvas.translate(-scrollX, -scrollY);
        }
    }

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如果背景有偏移，實質上對畫布首先做偏移處理，然後在其上進行繪製。

②View內容的繪製

View內容的繪製原始碼如下所示：

protected void onDraw(Canvas canvas) {
    }
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該方法是空實現，就根據不同的內容進行不同的設定，自定義View中就需要重寫該方法加入我們自己的業務邏輯。

③子View的繪製

子View的繪製原始碼如下所示：

    protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {

    }
複製程式碼

該方法同樣為空實現，而對於ViewGroup而言對子View進行遍歷，並最終呼叫子View的onDraw方法進行繪製。

④裝飾繪製

裝飾繪製的原始碼如下所示(只展示核心原始碼)：

public void onDrawForeground(Canvas canvas) {
        //繪製前景裝飾
        onDrawScrollIndicators(canvas);
        onDrawScrollBars(canvas);
       ...
            foreground.draw(canvas);
    }

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很明顯，在這裡onDrawForeground()方法用於繪製例如ScrollBar等其他裝飾，並將它們顯示在檢視的最上層。

七、檢視重繪

1、requestLayout重新繪製檢視

子View呼叫requestLayout方法，會標記當前View及父容器，同時逐層向上提交，直到ViewRootImpl處理該事件，ViewRootImpl會呼叫三大流程，從measure開始，對於每一個含有標記位的view及其子View都會進行測量、佈局、繪製。

2、invalidate在UI執行緒中重新繪製檢視

當子View呼叫了invalidate方法後，會為該View新增一個標記位，同時不斷向父容器請求重新整理，父容器通過計算得出自身需要重繪的區域，直到傳遞到ViewRootImpl中，最終觸發performTraversals方法，進行開始View樹重繪流程(只繪製需要重繪的檢視)。

3、postInvalidate在非UI執行緒中重新繪製檢視

這個方法與invalidate方法的作用是一樣的，都是使View樹重繪，但兩者的使用條件不同，postInvalidate是在非UI執行緒中呼叫，invalidate則是在UI執行緒中呼叫。

• 總結一下 一般來說，如果View確定自身不再適合當前區域，比如說它的LayoutParams發生了改變，需要父佈局對其進行重新測量、擺放、繪製這三個流程，往往使用requestLayout。而invalidate則是重新整理當前View，使當前View進行重繪，不會進行測量、佈局流程，因此如果View只需要重繪而不需要測量，佈局的時候，使用invalidate方法往往比requestLayout方法更高效。

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