深入理解Android中View绘制的三大流程
前言
最近对Android中View的绘制机制有了一些新的认识,所以想记录下来并分享给大家。View的工作流程主要是指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,这样通过ViewGroup的递归遍历,一个View树就展现在屏幕上了。
说的简单,下面带大家一步一步从源码中分析:
Android的View是树形结构的:
基本概念
在介绍View的三大流程之前,我们必须先介绍一些基本的概念,才能更好地理解这整个过程。
Window的概念
Window表示的是一个窗口的概念,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。
关于Window这方面的内容,我们这里先了解一个大概
DecorView的概念
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的概念
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,会讲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。
WindowManagerGlobal.java root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display); root.setView(view, wparams, panelParentView);
View的绘制流程是从ViewRoot的performTraversals方法开始的,它经过measure、layout和draw三个过程才能最终将一个View绘制出来,大致流程如下图:
Measure测量
为了更好地理解View的测量过程,我们还需要理解MeasureSpec,它是View的一个内部类,它表示对View的测量规格。MeasureSpec代表一个32位int值,高2位代表SpecMode(测量模式),低30位代表SpecSize(测量大小),我们可以看看它的具体实现:
MeasureSpec.java public static class MeasureSpec { private static final int MODE_SHIFT = 30; private static final int MODE_MASK = 0x3 << MODE_SHIFT; /** * UNSPECIFIED 模式: * 父View不对子View有任何限制,子View需要多大就多大 */ public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT; /** * EXACTYLY 模式: * 父View已经测量出子Viwe所需要的精确大小,这时候View的最终大小 * 就是SpecSize所指定的值。对应于match_parent和精确数值这两种模式 */ public static final int EXACTLY = 1 << MODE_SHIFT; /** * AT_MOST 模式: * 子View的最终大小是父View指定的SpecSize值,并且子View的大小不能大于这个值, * 即对应wrap_content这种模式 */ public static final int AT_MOST = 2 << MODE_SHIFT; //将size和mode打包成一个32位的int型数值 //高2位表示SpecMode,测量模式,低30位表示SpecSize,某种测量模式下的规格大小 public static int makeMeasureSpec(int size, int mode) { if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) { return size + mode; } else { return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK); } } //将32位的MeasureSpec解包,返回SpecMode,测量模式 public static int getMode(int measureSpec) { return (measureSpec & MODE_MASK); } //将32位的MeasureSpec解包,返回SpecSize,某种测量模式下的规格大小 public static int getSize(int measureSpec) { return (measureSpec & ~MODE_MASK); } //... }
MeasureSpec通过将SpecMode和SpecSize打包成一个int值来避免过多的对象内存分配,并提供了打包和解包的方法。
SpecMode有三种类型,每一类都表示特殊的含义:
UNSPECIFIED
父容器不对View有任何限制,要多大就给多大,这种情况一般用于系统内部,表示一种测量的状态;
EXACTLY
父容器已经检测出View所需的精确大小,这个时候View的最终打消就是SpecSize所指定的值。它对应于LayoutParams中的match_parent和具体数值这两种模式。
AT_MOST
父容器指定了一个可用大小即SpecSize,View的大小不能大于这个值,具体是什么值要看不同View的具体实现。它对应于LayoutParams中wrap_content。
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:
ViewGroup的measure
childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowWidth, lp.width); childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowHeight, lp.height); performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
再看看getRootMeasureSpec方法:
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; }
通过以上代码,DecorView的MeasureSpec的产生过程就很明确了,因为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:
ViewGroup.java 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); }
上述代码根据父类的MeasureSpec和自身的LayoutParams创建子元素的MeasureSpec,具体过程同学们自行分析,最终的创建规则如下表:
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。
setMeasuredDimension(resolveSizeAndState(maxWidth, widthMeasureSpec, childState),heightSizeAndState);
这里调用了resolveSizeAndState来确定最终的大小,主要是保证测量的大小不能超过父容器的最大剩余空间maxWidth,这里我们看看它里面的实现:
public static int resolveSizeAndState(int size, int measureSpec, int childMeasuredState) { final int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec); final int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec); final int result; switch (specMode) { case MeasureSpec.AT_MOST: if (specSize < size) { result = specSize | MEASURED_STATE_TOO_SMALL; } else { result = size; } break; case MeasureSpec.EXACTLY: result = specSize; break; case MeasureSpec.UNSPECIFIED: default: result = size; } return result | (childMeasuredState & MEASURED_STATE_MASK); }
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,我们这里只要看onMeasure的实现即可,如下:
View.java protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) { setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec), getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec)); }
代码很简单,我们继续看看getDefaultSize方法的实现:
View.java 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; }
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的最终宽高了,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布局
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。
先看看View的layout方法:
public void layout(int l, int t, int r, int b) { if ((mPrivateFlags3 & PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT) != 0) { onMeasure(mOldWidthMeasureSpec, mOldHeightMeasureSpec); mPrivateFlags3 &= ~PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT; } int oldL = mLeft; int oldT = mTop; int oldB = mBottom; int oldR = mRight; boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ? setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b); if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) { onLayout(changed, l, t, r, b); if (shouldDrawRoundScrollbar()) { if(mRoundScrollbarRenderer == null) { mRoundScrollbarRenderer = new RoundScrollbarRenderer(this); } } else { mRoundScrollbarRenderer = null; } mPrivateFlags &= ~PFLAG_LAYOUT_REQUIRED; ListenerInfo li = mListenerInfo; if (li != null && li.mOnLayoutChangeListeners != null) { ArrayList<OnLayoutChangeListener> listenersCopy = (ArrayList<OnLayoutChangeListener>)li.mOnLayoutChangeListeners.clone(); int numListeners = listenersCopy.size(); for (int i = 0; i < numListeners; ++i) { listenersCopy.get(i).onLayoutChange(this, l, t, r, b, oldL, oldT, oldR, oldB); } } } mPrivateFlags &= ~PFLAG_FORCE_LAYOUT; mPrivateFlags3 |= PFLAG3_IS_LAID_OUT; }
主要看到这里:
boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);
isLayoutModeOptical方法判断是否显示边界布局(这个东西不知道是啥,暂时不理会),setOpticalFrame方法内部最终也是调用setFrame方法,这里我们看setFrame方法就可以了:
protected boolean setFrame(int left, int top, int right, int bottom) { boolean changed = false; if (DBG) { Log.d("View", this + " View.setFrame(" + left + "," + top + "," + right + "," + bottom + ")"); } //1、如果有一个值发生了改变,那么就需要重新调用onLayout方法了,后面会分析到 if (mLeft != left || mRight != right || mTop != top || mBottom != bottom) { changed = true; // Remember our drawn bit int drawn = mPrivateFlags & PFLAG_DRAWN; //2、保存旧的宽和高 int oldWidth = mRight - mLeft; int oldHeight = mBottom - mTop; //计算新的宽和高 int newWidth = right - left; int newHeight = bottom - top; //3、判断宽高是否有分生变化 boolean sizeChanged = (newWidth != oldWidth) || (newHeight != oldHeight); //Invalidate our old position //4、如果大小变化了,在已绘制了的情况下就请求重新绘制 invalidate(sizeChanged); //5、存储新的值 mLeft = left; mTop = top; mRight = right; mBottom = bottom; mRenderNode.setLeftTopRightBottom(mLeft, mTop, mRight, mBottom); mPrivateFlags |= PFLAG_HAS_BOUNDS; if (sizeChanged) { //6、大小变化时进行处理 sizeChange(newWidth, newHeight, oldWidth, oldHeight); } if ((mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || mGhostView != null) { //7、如果此时View是可见状态下,立即执行绘制操作 invalidate(sizeChanged); } mPrivateFlags |= drawn; mBackgroundSizeChanged = true; if (mForegroundInfo != null) { mForegroundInfo.mBoundsChanged = true; } notifySubtreeAccessibilityStateChangedIfNeeded(); } return changed; }
- 首先判断四个顶点的位置是否有变化;
- 判断宽高是否有变化,如果变化了则请求重新绘制;
- 保存新的值TOP、LEFT、BOTTOM、RIGHT。
可以看到changed的值只与四个点是否发生了变化有关。同时,我们还发现,在setframe方法后,就可以获得某个view的top、left、right、bottom的值了。
回到layout方法中,继续执行会调用onLayout方法,我们看看其代码:
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
接下来我们看看FrameLayout的onLayout方法是怎么实现的:
@Override protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) { layoutChildren(left, top, right, bottom, false /* no force left gravity */); } 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绘制
Draw过程就比较简单了,它的作用是将View绘制到屏幕上面。View的绘制过程遵循如下几部:
- 绘制背景
background.draw(canvas);
- 绘制自己
onDraw;
- 绘制
children:dispatchDraw;
- 绘制装饰
onDrawForeground;
这里我们看看draw方法:
public void draw(Canvas canvas) { final int privateFlags = mPrivateFlags; final boolean dirtyOpaque = (privateFlags & PFLAG_DIRTY_MASK) == PFLAG_DIRTY_OPAQUE && (mAttachInfo == null || !mAttachInfo.mIgnoreDirtyState); mPrivateFlags = (privateFlags & ~PFLAG_DIRTY_MASK) | PFLAG_DRAWN; /* * Draw traversal performs several drawing steps which must be executed * in the appropriate order: * * 1. Draw the background * 2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading * 3. Draw view's content * 4. Draw children * 5. If necessary, draw the fading edges and restore layers * 6. Draw decorations (scrollbars for instance) */ // Step 1, draw the background, if needed int saveCount; if (!dirtyOpaque) { drawBackground(canvas); } // skip step 2 & 5 if possible (common case) final int viewFlags = mViewFlags; boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0; boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0; if (!verticalEdges && !horizontalEdges) { // Step 3, draw the content if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas); // Step 4, draw the children dispatchDraw(canvas); // Overlay is part of the content and draws beneath Foreground if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) { mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas); } // Step 6, draw decorations (foreground, scrollbars) onDrawForeground(canvas); // we're done... return; } ... ... }
View的绘制过程的传递是通过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。
总结
到这里,View的measure、layout、draw三大流程就说完了,这里做一下总结:
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;
好了,以上就是这篇文章的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对我们的支持。
引用[Android开发艺术探索]