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技术 2022年11月23日
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Android中Activity是作为应用程序的载体存在,代表着一个完整的用户界面,提供了一个窗口来绘制各种视图,当Activity启动时,我们会通过setContentView方法来设置一个内容视图,这个内容视图就是用户看到的界面。

PhoneWindow是Android系统中最基本的窗口系统,每个Activity会创建一个。PhoneWindow是Activity和View系统交互的接口。一个PhoneWindow对应一个DecorView跟一个ViewRootImpl,DecorView是ViewTree里面的顶层布局,是继承于FrameLayout,是Activity中所有View的祖先。ViewRootImpl建立DecorView和Window之间的联系。

下面介绍一些相关的概念:

  • Window

    Window表示的是一个窗口,它是站在WindowManagerService角度上的一个抽象的概念,Android中所有的视图都是通过Window来呈现的,不管是Activity、Dialog还是Toast,只要有View的地方就一定有Window。

    这里需要注意的是,这个抽象的Window概念和PhoneWindow这个类并不是同一个东西,PhoneWindow表示的是手机屏幕的抽象,它充当Activity和DecorView之间的媒介,就算没有PhoneWindow也是可以展示View的。

    抛开一切,仅站在WindowManagerService的角度上,Android的界面就是由一个个Window层叠展现的,而Window又是一个抽象的概念,它并不是实际存在的,它是以View的形式存在,这个View就是DecorView。

  • DecorView

    DecorView是整个Window界面的最顶层View,View的测量、布局、绘制、事件分发都是由DecorView往下遍历这个View树。DecorView作为顶级View,一般情况下它内部会包含一个竖直方向的LinearLayout,在这个LinearLayout里面有上下两个部分(具体情况和Android的版本及主题有关),上面是标题栏,下面是内容栏。在Activity中我们通过setContentView所设置的布局文件其实就是被加载到内容栏中的,而内容栏的id是content,因此指定布局的方法叫setContent()。

  • ViewRoot

    ViewRoot对应于ViewRootImpl类,它是连接WindowManager和DecorView的纽带,View的三大流程均是通过ViewRoot来完成的。在ActivityThread中,当Activity对象被创建完之后,会将DecorView添加到Window中,同时会创建对应的ViewRootImpl,并将ViewRootImpl和DecorView建立关联,并保存到WindowManagerGlobal对象中。

绘制的流程


当一个应用启动时,会启动一个主Activity,Android系统会根据Activity的布局来对它进行绘制。绘制会从根视图ViewRootImpl的performTraversals()方法开始,从上到下遍历整个视图树,每个View控制负责绘制自己,而ViewGroup还需要负责通知自己的子View进行绘制操作。View的绘制流程主要是指measure、layout、draw这三大流程,即测量、布局和绘制,其中measure确定View的测量宽高,layout根据测量的宽高确定View在其父View中的四个顶点的位置,而draw则将View绘制到屏幕上。通过ViewGroup的递归遍历,一个View树就展现在屏幕上了。

performTraversals()方法在类ViewRootImpl内,其核心代码如下:

  int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);
...
// 测量
performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
...
// 布局
performLayout(lp, mWidth, mHeight);
...
// 绘制
performDraw();
  • measure:根据父View传递的MeasureSpec进行计算大小,确定View的测量宽高。
  • layout:根据measure子View所得到的布局大小和布局参数,确定子View在其父View中的四个顶点的位置。
  • draw:把View绘制到屏幕上。

MeasureSpec


为了更好地理解View的测量过程,我们需要理解MeasureSpec,它是View的一个内部类,它表示对View的测量规格。

在Google官方文档中是这么定义MeasureSpec的:

A MeasureSpec encapsulates the layout requirements passed from parent to child. Each MeasureSpec represents a requirement for either the width or the height. A MeasureSpec is comprised of a size and a mode.

MeasureSpec是一个32位二进制的整数,由SpecMode和SpecSize两部分组成。其中,高2位为SpecMode(测量模式),低30位为SpecSize(测量大小)。

SpecMode的取值可为以下三种:

  • UNSPECIFIED:不指定测量模式,父视图没有限制子视图的大小,子视图可以是想要的任何尺寸,通常用于系统内部,应用开发中很少使用到。
  • EXACTLY:精确测量模式,表示父视图已经决定了子视图的精确大小,这种模式下View的测量值就是SpecSize的值。对应View的LayoutParams的match_parent或者精确数值。
  • AT_MOST:最大值模式,父视图已经限制子视图的大小,此时子视图的尺寸可以是不超过父视图运行的最大尺寸的任何尺寸。对应View的LayoutParams的wrap_content。

Measure


ViewGroup的measure

ViewGroup在它的measureChild方法中传递给子View。ViewGroup通过遍历自身所有的子View,并逐个调用子View的measure方法实现测量操作。ViewGroup在遍历完子View后,需要根据子元素的测量结果来决定自己最终的测量大小,并调用setMeasuredDimension方法保存测量宽高值。

// 遍历测量 ViewGroup 中所有的 View
protected void measureChildren(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
final int size = mChildrenCount;
final View[] children = mChildren;
for (int i = 0; i < size; ++i) {
final View child = children[i];
if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) != GONE) {
measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
}
}
}//测量某个指定的View
protected void measureChild(View child, int parentWidthMeasureSpec,
int parentHeightMeasureSpec) {
final LayoutParams lp = child.getLayoutParams(); final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,
mPaddingLeft + mPaddingRight, lp.width);
final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentHeightMeasureSpec,
mPaddingTop + mPaddingBottom, lp.height); child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
}

View的MeasureSpec是由父容器的MeasureSpec和自己的LayoutParams决定的,但是对于DecorView来说有点不同,因为它没有父类。在ViewRootImpl中的measureHierarchy方法中有如下一段代码展示了DecorView的MeasureSpec的创建过程,其中desiredWindowWidth和desireWindowHeight是屏幕的尺寸大小。

private boolean measureHierarchy(final View host, final WindowManager.LayoutParams lp,
final Resources res, final int desiredWindowWidth, final int desiredWindowHeight) {
...
childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowWidth, lp.width);
childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowHeight, lp.height);
performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
...
}private static int getRootMeasureSpec(int windowSize, int rootDimension) {
int measureSpec;
switch (rootDimension) { case ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT:
// Window can't resize. Force root view to be windowSize.
measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.EXACTLY);
break;
case ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT:
// Window can resize. Set max size for root view.
measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.AT_MOST);
break;
default:
// Window wants to be an exact size. Force root view to be that size.
measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(rootDimension, MeasureSpec.EXACTLY);
break;
}
return measureSpec;
}

DecorView是FrameLyaout的子类,属于ViewGroup,对于ViewGroup来说,除了完成自己的measure过程外,还会遍历去调用所有子元素的measure方法,各个子元素再递归去执行这个过程。和View不同的是,ViewGroup是一个抽象类,他没有重写View的onMeasure方法,这里很好理解,因为每个具体的ViewGroup实现类的功能是不同的,如何测量应该让它自己决定,比如LinearLayout和RelativeLayout。

因此在具体的ViewGroup中需要遍历去测量子View,这里我们看看ViewGroup中提供的测量子View的measureChildWithMargins方法:

protected void measureChildWithMargins(View child,
int parentWidthMeasureSpec, int widthUsed,
int parentHeightMeasureSpec, int heightUsed) {
final MarginLayoutParams lp = (MarginLayoutParams) child.getLayoutParams(); final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,
mPaddingLeft + mPaddingRight + lp.leftMargin + lp.rightMargin
+ widthUsed, lp.width);
final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentHeightMeasureSpec,
mPaddingTop + mPaddingBottom + lp.topMargin + lp.bottomMargin
+ heightUsed, lp.height); child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
}

上述方法会对子元素进行measure,在调用子元素的measure方法之前会先通过getChildMeasureSpec方法来得到子元素的MeasureSpec。从代码上看,子元素的MeasureSpec的创建与父容器的MeasureSpec和本身的LayoutParams有关,此外和View的margin和父类的padding有关,现在看看getChildMeasureSpec的具体实现:

 public static int getChildMeasureSpec(int spec, int padding, int childDimension) {
int specMode = MeasureSpec.getMode(spec);
int specSize = MeasureSpec.getSize(spec); int size = Math.max(0, specSize - padding); int resultSize = 0;
int resultMode = 0; switch (specMode) {
// Parent has imposed an exact size on us
case MeasureSpec.EXACTLY:
if (childDimension >= 0) {
resultSize = childDimension;
resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
} else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
// Child wants to be our size. So be it.
resultSize = size;
resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
} else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
// Child wants to determine its own size. It can't be
// bigger than us.
resultSize = size;
resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
}
break; // Parent has imposed a maximum size on us
case MeasureSpec.AT_MOST:
if (childDimension >= 0) {
// Child wants a specific size... so be it
resultSize = childDimension;
resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
} else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
// Child wants to be our size, but our size is not fixed.
// Constrain child to not be bigger than us.
resultSize = size;
resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
} else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
// Child wants to determine its own size. It can't be
// bigger than us.
resultSize = size;
resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
}
break; // Parent asked to see how big we want to be
case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
if (childDimension >= 0) {
// Child wants a specific size... let him have it
resultSize = childDimension;
resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
} else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
// Child wants to be our size... find out how big it should
// be
resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
} else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
// Child wants to determine its own size.... find out how
// big it should be
resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
}
break;
}
//noinspection ResourceType
return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
}
  • 当父View的mode是EXACTLY的时候:说明父View的size是确定的。

    子View的宽或高是具体数值:子view的size已经固定了,子View的size就是固定这个数值,mode=EXACTLY。

    子View的宽或高是MATCH_PARENT:子View的size=父View的size,mode=EXACTLY。

    子View的宽或高是WRAP_CONTENT:子View是包裹布局,说明子View的size还不确定,所以子View的size最大不能超过父View的size,mode=AT_MOST。

  • 当父View的mode是AT_MOST的时候:说明父View的size是不确定的。

    子View的宽或高是具体数值:子view的size已经固定了,子View的size就是固定这个数值,mode=EXACTLY。

    子View的宽或高是MATCH_PARENT:父View的size是不确定的,子View是填充布局情况,也不能确定size,所以子View的size不能超过父View的size,mode=AT_MOST。

    子View的宽或高是WRAP_CONTENT:子View是包裹布局,size不能超过父View的size,mode=AT_MOST。

  • 当父View的mode是UNSPECIFIED的时候:说明父View不指定测量模式,父View没有限制子视图的大小,子View可以是想要的任何尺寸。

    子View的宽或高是具体数值:子view的size已经固定了,子View的size就是固定这个数值,mode=EXACTLY。

    子View的宽或高是MATCH_PARENT:子视图可以是想要的任何尺寸,mode=UNSPECIFIED。

    子View的宽或高是WRAP_CONTENT:子视图可以是想要的任何尺寸,mode=UNSPECIFIED。

    需要注意一点就是,此时的MeasureSpec并不是View真正的大小,只有setMeasuredDimension之后才能真正确定View的大小。

    关于具体ViewGroup的onMeasure过程这里不做分析,由于每种布局的测量方式不一样,不可能逐个分析,但在它们的onMeasure里面的步骤是有一定规律的:

    1.根据各自的测量规则遍历Children元素,调用getChildMeasureSpec方法得到Child的measureSpec;

    2.调用Child的measure方法;

    3.调用setMeasuredDimension确定最终的大小。

View的measure

View的measure过程由其measure方法来完成,measure方法是一个final类型的方法,这意味着子类不能重写此方法,在View的measure方法里面会去调用onMeasure方法,我们可以通过复写onMeasure()方法去测量设置View的大小。如下:

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
...
onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
....
}//如果需要自定义测量,子类需重写这个方法
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}//将测量好的宽跟高进行存储
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);
}//如果View没有重写onMeasure方法,默认会直接调用getDefaultSize
public static int getDefaultSize(int size, int measureSpec) {
int result = size;
//获取父View传递过来的模式
int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
//获取父View传递过来的大小
int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec); switch (specMode) {
case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
//View的大小父View未定,设置为建议最小值
result = size;
break;
case MeasureSpec.AT_MOST:
case MeasureSpec.EXACTLY:
result = specSize;
break;
}
return result;
}

从上述代码可以得出,View的宽/高由specSize决定,直接继承View的自定义控件需要重写onMeasure方法并设置wrap_content时的自身大小,否则在布局中使用wrap_content就相当于使用match_parent。

上述就是View的measure大致过程,在measure完成之后,通过getMeasuredWidth/Height方法就可以获得测量后的宽高,这个宽高一般情况下就等于View的最终宽高,因为View的layout布局的时候就是根据measureWidth/Height来设置宽高的,除非在layout中修改了measure值。

Layout


measure()方法中我们已经测量出View的大小,根据这些大小,我们接下来就要确定View在父View的布局位置。Layout的作用是ViewGroup用来确定子元素的位置,当ViewGroup的位置被确定后,它在onLayout中会遍历所有的子元素并调用其layout方法。简单的来说就是,layout方法确定View本身的位置,而onLayout方法则会确定所有子元素的位置。

  • View的layout方法代码:

    public void layout(int l, int t, int r, int b) {
    ...
    onLayout(changed, l, t, r, b);
    ...
    }//空方法,子类如果是ViewGroup类型,则重写这个方法,实现ViewGroup中所有View控件布局
    protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    }

可以看到这是一个空实现,和onMeasure方法类似,onLayout的实现和具体的布局有关,具体ViewGroup的子类需要重写onLayout方法,并根据具体布局规则遍历调用Children的layout方法。

通过上面的分析,可以得到两个结论:

View通过layout方法来确认自己在父容器中的位置。

ViewGroup通过onLayout方法来确定View在容器中的位置。

  • FrameLayout的onLayout方法代码:

    @Override
    protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    layoutChildren(left, top, right, bottom, false);
    }void layoutChildren(int left, int top, int right, int bottom, boolean forceLeftGravity) {
    final int count = getChildCount(); final int parentLeft = getPaddingLeftWithForeground();
    final int parentRight = right - left - getPaddingRightWithForeground(); final int parentTop = getPaddingTopWithForeground();
    final int parentBottom = bottom - top - getPaddingBottomWithForeground(); for (int i = 0; i < count; i++) {
    final View child = getChildAt(i);
    if (child.getVisibility() != GONE) {
    final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams(); final int width = child.getMeasuredWidth();
    final int height = child.getMeasuredHeight(); int childLeft;
    int childTop; int gravity = lp.gravity;
    if (gravity == -1) {
    gravity = DEFAULT_CHILD_GRAVITY;
    } final int layoutDirection = getLayoutDirection();
    final int absoluteGravity = Gravity.getAbsoluteGravity(gravity, layoutDirection);
    final int verticalGravity = gravity & Gravity.VERTICAL_GRAVITY_MASK; switch (absoluteGravity & Gravity.HORIZONTAL_GRAVITY_MASK) {
    case Gravity.CENTER_HORIZONTAL:
    childLeft = parentLeft + (parentRight - parentLeft - width) / 2 +
    lp.leftMargin - lp.rightMargin;
    break;
    case Gravity.RIGHT:
    if (!forceLeftGravity) {
    childLeft = parentRight - width - lp.rightMargin;
    break;
    }
    case Gravity.LEFT:
    default:
    childLeft = parentLeft + lp.leftMargin;
    } switch (verticalGravity) {
    case Gravity.TOP:
    childTop = parentTop + lp.topMargin;
    break;
    case Gravity.CENTER_VERTICAL:
    childTop = parentTop + (parentBottom - parentTop - height) / 2 +
    lp.topMargin - lp.bottomMargin;
    break;
    case Gravity.BOTTOM:
    childTop = parentBottom - height - lp.bottomMargin;
    break;
    default:
    childTop = parentTop + lp.topMargin;
    } child.layout(childLeft, childTop, childLeft + width, childTop + height);
    }
    }
    }

1、获取父View的内边距padding的值。

2、遍历子View,处理子View的layout_gravity属性、根据View测量后的宽和高、父View的padding值、来确定子View的布局参数。

3、调用child.layout方法,对子View进行布局。

Draw


经过前面的测量和布局之后,接下来就是绘制了,也就是真正把View绘制在屏幕可见视图上。Draw操作用来将控件绘制出来,绘制的流程从performDraw()方法开始。performDraw()方法在类ViewRootImpl内,其核心代码如下:

private void performDraw() {
...
boolean canUseAsync = draw(fullRedrawNeeded);
...
}private boolean draw(boolean fullRedrawNeeded) {
...
if (!drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset, yOffset,
scalingRequired, dirty, surfaceInsets)) {
return false;
}
...
}private boolean drawSoftware(Surface surface, AttachInfo attachInfo, int xoff, int yoff,
boolean scalingRequired, Rect dirty, Rect surfaceInsets) {
...
mView.draw(canvas);
...
}

最终调用到View的draw方法绘制每个具体的View,绘制基本上可以分为七个步骤。

public void draw(Canvas canvas) {
...
// Step 1, draw the background, if needed
int saveCount;
if (!dirtyOpaque) {
drawBackground(canvas);
}
...
// Step 2, If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading
saveCount = canvas.getSaveCount();
canvas.saveUnclippedLayer(left, top, right, top + length);
...
// Step 3, draw the content
if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);
...
// Step 4, draw the children
dispatchDraw(canvas);
...
// Step 5, If necessary, draw the fading edges and restore layers
canvas.drawRect(left, top, right, top + length, p);
...
canvas.restoreToCount(saveCount);
...
// Step 6, draw decorations (foreground, scrollbars)
onDrawForeground(canvas);
...
// Step 7, draw the default focus highlight
drawDefaultFocusHighlight(canvas);
...
}

第一步:drawBackground(canvas):作用就是绘制View的背景。

第二步:saveUnclippedLayer:保存画布的图层。

第三步:onDraw(canvas):绘制View的内容。View的内容是根据自己需求自己绘制的,所以方法是一个空方法,View的继承类自己复写实现绘制内容。

第四步:dispatchDraw(canvas):遍历子View进行绘制内容。在View里面是一个空实现,ViewGroup里面才会有实现。View的绘制过程的传递通过dispatchDraw来实现的,dispatchDraw会遍历调用所有子元素的draw方法,如此draw事件就一层层地传递了下去。在自定义ViewGroup一般不用复写这个方法,因为它在里面的实现帮我们实现了子View的绘制过程,基本满足需求。

第五步:drawRect:绘制边缘和恢复画布的图层。

第六步:onDrawForeground(canvas):对前景色跟滚动条进行绘制。

第七步:drawDefaultFocusHighlight(canvas):绘制默认焦点高亮。

总结


如果是自定义ViewGroup的话,需要重写onMeasure方法,在onMeasure方法里面遍历测量子元素,同理onLayout方法也是一样,最后实现onDraw方法绘制自己;

如果自定义View的话,则需要从写onMeasure方法,处理wrap_content的情况,不需要处理onLayout,最后实现onDraw方法绘制自己。

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