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);
}
...
}
...
}
複製程式碼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();
}
複製程式碼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);
}
}
複製程式碼這兩個值又傳遞到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);
...
}
...
}
複製程式碼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);
...
}
...
}
複製程式碼六、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））
*/
複製程式碼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);
}
}
複製程式碼如果背景有偏移，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) {
}
複製程式碼該方法是空實現，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);
}
複製程式碼很明顯，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。
參考文章:連結：https://www.jianshu.com/p/af266ff378c6