Android ViewPager源码详细分析

1.问题

由于Android Framework源码很庞大，所以读源码必须带着问题来读！没有问题，创造问题再来读！否则很容易迷失在无数的方法与属性之中，最后无功而返。

那么，关于ViewPager有什么问题呢？
1）. setOffsreenPageLimit()方法是如何实现页面缓存的？
2）. 在布局文件中，ViewPager布局内部能否添加其他View？
3）. 为什么ViewPager初始化时，显示了一个页面却不会触发onPageSelected回调？

问题肯定不止这三个，但是有这三个问题基本可以找到本次分析的重点了。读者朋友也可以自己先提出一些问题，再看下面的分析，看看是否可以从分析过程中找到答案。

2.从onMeasure()下手

ViewPager继承自ViewGroup，是Android Framework提供的一个控件，而Android系统显示控件的流程就是： Activity加载布局实例化所有控件 —> rootView遍历所以控件 —> 对需要重绘的控件执行测量,布局，绘制的操作。

而转化到某个控件来说，它的流程就是：构造方法 —> onMeasure —> onLayout —> onDraw
由于ViewPager的构造方法中只是初始化了一些与本文主题无关的属性就略过不讲，那么自然而然onMeasure方法就来到了我们眼前。

那么在onMeasure中ViewPager做了些什么呢？先把源码摆出来，我进行了一些删减。

@Override
  protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    //测量ViewPager自身大小
    setMeasuredDimension(getDefaultSize(0, widthMeasureSpec),
        getDefaultSize(0, heightMeasureSpec));

    final int measuredWidth = getMeasuredWidth();

    // child的宽高，占满父控件
    int childWidthSize = measuredWidth - getPaddingLeft() - getPaddingRight();
    int childHeightSize = getMeasuredHeight() - getPaddingTop() - getPaddingBottom();

    //1.测量Decor
    int size = getChildCount();
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
      final View child = getChildAt(i);
      if (child.getVisibility() != GONE) {
        final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
        if (lp != null && lp.isDecor) {//仅对Decor进行测量
          //省略若干代码，主要负责对Decor控件的测量
          ...
        }
      }
    }

    mChildWidthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(childWidthSize, MeasureSpec.EXACTLY);
    mChildHeightMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(childHeightSize, MeasureSpec.EXACTLY);

    // 2.从Adapter中获取childView
    mInLayout = true;
    populate();
    mInLayout = false;

    // 3.测量非Decor的childView
    size = getChildCount();
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
      final View child = getChildAt(i);
      if (child.getVisibility() != GONE) {
        final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
        if (lp == null || !lp.isDecor) {
          final int widthSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(
              (int) (childWidthSize * lp.widthFactor), MeasureSpec.EXACTLY);
          child.measure(widthSpec, mChildHeightMeasureSpec);
        }
      }
    }
  }

简单总结就是三件事情。

2.1 测量Decor控件

可能很多人有些懵x了，Decor是个啥？
其实Decor是一个接口，在ViewPager内部定义的，并且该接口是没有定义任何内容的。唯一的作用就是如果你的控件实现了Decor接口，那么你的控件就属于DecorView了。
我们知道ViewPager的数据是通过Adapter管理的，但其实还有一种方式给ViewPager添加childView.

#layout.xml
<ViewPager>
  <DecorView />
</ViewPager>

上面这种直接在ViewPager布局内部添加控件也是可以的，但是要求DecorView必须实现Decor接口，否则将不予显示。
在ViewPager的addView方法中会对childView进行判断，也看一下代码吧！

 @Override
  public void addView(View child, int index, ViewGroup.LayoutParams params) {
    if (!checkLayoutParams(params)) {
      params = generateLayoutParams(params);
    }
    final LayoutParams lp = (LayoutParams) params;
    lp.isDecor |= child instanceof Decor; //在此处给isDecor赋值

    //省略无关代码
    ...
  }

至于addView()方法是如何调用，可以参考本人博客 ViewGroup如何加载布局中的View？
而上面的代码我们要注意的是lp.isDecor，这是ViewPager为它的childView准备的LayoutParams，在onMeasure的第一步中就是根据lp.isDecor来挑选出Decor控件来测量的。
至于Decor的测量过程与本文主题无关，在此就不详述了，有兴趣的可以自己去查看源码。

2.2 从Adapter中创建ChildView（populate方法）

ViewPager也是采用Observable模式来设计的，数据通过PagerAdapter来管理，并且childView也是通过PagerAdapter来创建的，ViewPager主要负责界面交互相关的工作。
对PagerAdapter并不会做太详细的介绍，直接给一个示例代码吧。

public class AutoScrollAdapter extends PagerAdapter {

  //省略构造方法代码
  ...

  @Override
  public void destroyItem(ViewGroup container, int position, Object object) {

  }

  @Override
  public int getCount() {
    return mData.size();
  }

  @Override
  public boolean isViewFromObject(View view, Object object) {
    return view == object;
  }

  @Override
  public Object instantiateItem(ViewGroup container, int position) {
    View itemView = new TextView(mContext); //通过各种方法新建一个childView
    container.addView(itemView);//将childView添加到ViewPager中
    return itemView;
  }
}

这四个方法是必须要重写的，方法的含义根据方法名就能看出来。这里主要要讲一下最后这个方法instantiateItem()。它负责向ViewPager提供childView，这里调用的addView方法是被ViewPager重写过的，所以会对lp.isDecor赋值，并且我们可以知道，这里的isDecor=false。

有些人可能要问，这一步的主角不应该是populate()方法吗？的确应该是populate方法，但是由于这个方法比较复杂，为了阅读的连贯性考虑，博主决定单独提出来，一会儿再讲它。
在这里主要告诉大家，populate()方法内部会调用Adapter.instantiateItem()方法，也就是将Adapter中的childView添加到ViewPager中来，为下一步做准备。

2.3 测量ChildView

有了上面的分析，这一步的内容就很好理解了。
简单来说就是，遍历所有的childView，挑选出lp.isDecor==false的childView，然后调用view.measure()方法让childView自己去完成测量。
还有一点需要注意，就是childView的宽度 width= childWidthSize * lp.widthFactor。
childWidthSize就是ViewPager的宽度，lp.widthFactor代表这个childView占几个页面。
lp.widthFactor默认情况下是1.0，可以重写PagerAdapter.getPageWidth(pos)方法来修改这个值。
到此，ViewPager的测量过程就完成了。

3.populate()方法

可以说这是ViewPager最核心的一个方法，所以单独作为一个小节来分析。
在分析源码之前，必须先介绍一个类——ItemInfo

3.1 ItemInfo是什么？

static class ItemInfo {
    Object object; //childView
    int position;  //childView在Adapter中的位置
    boolean scrolling; //是否在滚动
    float widthFactor; //宽度的倍数，默认情况下是1
    float offset;    //页面的偏移参数，粗暴的理解就是第几个页面
  }

这是ViewPager内部定义的一个静态类，将childView相关的属性进行了包装，主要是为了方便对childView的管理。
并且在ViewPager内部还维护了一个ArrayList,由ItemInfo对象组成，属性名是mItems。
这个list的长度就是由mOffscreenPageLimit来决定的，这个在后面的代码分析中会看到。
好了，了解了基本对象之后，就可以开始分析populate方法了。
注意：由于代码比较长，为了方便阅读博主打算将populate()方法的代码分段讲解，如过代码中没有方法声明，则表示该段代码属于populate()方法。

3.2 获取当前的ItemInfo对象

从这里开始，对populate()方法的源码进行分析，分析内容主要在代码的注释中编写。

  void populate(int newCurrentItem) {
    ItemInfo oldCurInfo = null;
    int focusDirection = View.FOCUS_FORWARD;
    if (mCurItem != newCurrentItem) {
      focusDirection = mCurItem < newCurrentItem ? View.FOCUS_RIGHT : View.FOCUS_LEFT;
      oldCurInfo = infoForPosition(mCurItem); //获取旧的ItemInfo对象
      mCurItem = newCurrentItem;  //更新mCurItem的值，就是在Adapter中的position
    }
    //省略无关代码
    ...
    //mOffscreenPageLimit就是setOffscreenPageLimit方法设置的值
    final int pageLimit = mOffscreenPageLimit;

    //根据下面三行代码可知：mItems的长度就是 2 * pageLimit + 1
    //这里声明的startPos和endPos在后面会起作用，大家注意一下
    final int startPos = Math.max(0, mCurItem - pageLimit);
    final int N = mAdapter.getCount();
    final int endPos = Math.min(N-1, mCurItem + pageLimit);

    // 遍历mItems列表，找出mCurItem对应的ItemInfo对象，是根据position来判断的
    int curIndex = -1;
    ItemInfo curItem = null;
    for (curIndex = 0; curIndex < mItems.size(); curIndex++) {
      final ItemInfo ii = mItems.get(curIndex);
      if (ii.position >= mCurItem) {
        if (ii.position == mCurItem) curItem = ii;
        break;
      }
    }
    // 如果mItems中还未保存该ItemInfo，则创建一个IntemInfo对象
    if (curItem == null && N > 0) {
      curItem = addNewItem(mCurItem, curIndex);
    }
    ...

这里要注意的一点是，在新建ItemInfo对象时，我们是调用的addNewItem方法，它的代码如下所示。

ItemInfo addNewItem(int position, int index) {
    ItemInfo ii = new ItemInfo(); //新建一个ItemInfo对象
    ii.position = position;
    ii.object = mAdapter.instantiateItem(this, position);//用Adapter创建一个childView
    ii.widthFactor = mAdapter.getPageWidth(position);//默认返回1.0f
    if (index < 0 || index >= mItems.size()) { //添加到mItems中
      mItems.add(ii);
    } else {
      mItems.add(index, ii);
    }
    return ii;
  }

不管是从mItems中提取还是新建一个ItemInfo对象，总之我们已经得到了curItem，即当前的IntemInfo对象。

3.3 管理mItems中的其余对象

因为我们的mItems长度是有限的，并且与pageLimit有关，所以很可能出现页面总数大于mItems长度的情况。当显示的页面改变时，我们必须将一些ItemInfo添加进来，将另一些ItemInfo移除。
以保证我们的mItems中的ItemInfo.position是这样的：
[ startPos … mCurItem … endPos ]

其中：
mCurItem = curItem.position
startPos = mCurItem - pagLimit
endPos = mCurItem + pagLimit

具体如何操作，我们来看代码

    if (curItem != null) {
      //1.调整curItem左边的对象
      float extraWidthLeft = 0.f;

      // curIndex是curItem在mItems中的索引
      // itemIndex就是curItem左边的ItemInfo的索引
      int itemIndex = curIndex - 1;
      //获取左边的ItemInfo对象
      ItemInfo ii = itemIndex >= 0 ? mItems.get(itemIndex) : null;
      final int clientWidth = getClientWidth();
      //curItem左边需要的宽度，默认情况下为1.0f
      final float leftWidthNeeded = clientWidth <= 0 ? 0 :
          2.f - curItem.widthFactor + (float) getPaddingLeft() / (float) clientWidth;
      //遍历mItems左半部分，即curIndex左边的对象
      //只有在pos < startPos时才能退出循环，否则会一直遍历到pos=0
      for (int pos = mCurItem - 1; pos >= 0; pos--) {
        // 建议大家先从下面的else if开始看，因为这里的逻辑是准备退出循环了
        if (extraWidthLeft >= leftWidthNeeded && pos < startPos) {
          //当pos < startPos，说明mItems左边部分已经调整完毕了
          //此时的ii代表的是，startPos左边的对象了
          if (ii == null) {
            break;
          }
          //如果startPos左边还有对象，需要从mItems中移除
          if (pos == ii.position && !ii.scrolling) {
            mItems.remove(itemIndex);
            mAdapter.destroyItem(this, pos, ii.object);
            itemIndex--;
            curIndex--;
            ii = itemIndex >= 0 ? mItems.get(itemIndex) : null;
          }

        //如果curIndex左边的ItemInfo对象不为null
        } else if (ii != null && pos == ii.position) {
          extraWidthLeft += ii.widthFactor; //累加curItem左边需要的宽度
          itemIndex--;           //再往curIndex左边移一个位置
          ii = itemIndex >= 0 ? mItems.get(itemIndex) : null; //取出ItemInfo对象

        //如果curIndex左边的ItemInfo为null
        } else {
          //新建一个ItemInfo对象，添加到itemIndex的右边
          ii = addNewItem(pos, itemIndex + 1);
          extraWidthLeft += ii.widthFactor;  //累加左边宽度
          curIndex++;  //由于往mItems中插入了一个对象，故curIndex需要加1
          ii = itemIndex >= 0 ? mItems.get(itemIndex) : null; //去除ItemInfo
        }
      }

      //2.调整curItem右边的对象，逻辑与上面类似
      //代码省略
      ...
      // 3.计算mItems中的偏移参数
      calculatePageOffsets(curItem, curIndex, oldCurInfo);
    }

代码主要是一些逻辑，需要大家静下心来读，也不知道讲清除了没有。（发现要把代码翻译成文字真是累，一句代码要用一大段文字来说明）
对于calculatePageOffsets方法，就不贴源码分析了，主要说一下它做了哪些事情吧

根据oldItem.position与curItem.position的大小关系，来确定curItem的offset值
再分别对curItem的左边和右边的Item写入offset值
mPageMargin是页面之间的间隔, marginOffset = mPageMargin / childWidth
每个页面的offset = mAdapter.getPageWidth(pos) + marginOffset
参照上面的四点提示，大家去读源码应该也没啥难度的，关键是都是一些逻辑处理很难文字化说明。

3.4 一些收尾工作

    // 将ItemInfo的内容更新到childView的LayoutParams中
    final int childCount = getChildCount();
    for (int i = 0; i < childCount; i++) {
      final View child = getChildAt(i);
      final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
      lp.childIndex = i;
      if (!lp.isDecor && lp.widthFactor == 0.f) {
        final ItemInfo ii = infoForChild(child);
        if (ii != null) {
          lp.widthFactor = ii.widthFactor;
          lp.position = ii.position;
        }
      }
    }
    //根据lp.position的大小对所有childView进行排序，另外DecorView是排在其他child之前的
    sortChildDrawingOrder();

OK，populate方法分析到此就结束了。

4. onLayout

布局也是先布局Decor，再布局Adapter创建的childView，直接上源码吧。

  @Override
  protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {
    final int count = getChildCount();
    int width = r - l;
    int height = b - t;

    //1.布局Decor,根据lp.isDecor来筛选DecorView
    //代码略
    ...

    final int childWidth = width - paddingLeft - paddingRight;

    for (int i = 0; i < count; i++) {
      final View child = getChildAt(i);
      if (child.getVisibility() != GONE) {
        final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
        ItemInfo ii;
        //此处将DecorView过滤掉，并且根据view从mItems中查找ItemInfo对象
        //如果ViewPager布局中添加了未实现Decor接口的控件，将不会被布局
        //因为无法从mItems中查找到ItemInfo对象
        if (!lp.isDecor && (ii = infoForChild(child)) != null) {
          //计算当前page的左边界偏移值，此处的offset会随着页面增加而增加
          int loff = (int) (childWidth * ii.offset);
          int childLeft = paddingLeft + loff;
          int childTop = paddingTop;
          if (lp.needsMeasure) {//如果需要重新测量，则重新测量之
            lp.needsMeasure = false;
            final int widthSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(
                (int) (childWidth * lp.widthFactor),
                MeasureSpec.EXACTLY);
            final int heightSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(
                (int) (height - paddingTop - paddingBottom),
                MeasureSpec.EXACTLY);
            child.measure(widthSpec, heightSpec);
          }
          //child调用自己的layout方法来布局自己
          child.layout(childLeft, childTop,
              childLeft + child.getMeasuredWidth(),
              childTop + child.getMeasuredHeight());
        }
      }
    }
    mTopPageBounds = paddingTop;
    mBottomPageBounds = height - paddingBottom;
    mDecorChildCount = decorCount;
    //如果是首次布局，则会调用scrollToItem方法
    if (mFirstLayout) {
      scrollToItem(mCurItem, false, 0, false);
    }
    mFirstLayout = false;
  }

布局这一块的代码相对来说要简单一些，就是根据offset偏移量来计算出left，right, top, bottom值，然后直接调用View.layout方法进行布局。
但是，这里需要插一句，在用ViewPager实现轮播控件时，有一种方法是将Adapter.getCount返回Integer.MAX_VALUE，已达到伪循环播放的目的。从上面的代码可以看到，此时这个offset值会不断的变大，那么

int loff = (int) (childWidth * ii.offset);

这个loff很可能会超出int的最大值边界。
所以，以后大家实现轮播控件时，还是不要采用这种方法了。

然后，回过头来再说下scrollToItem方法
注意上面调用scrollToItem时，最后一个参数传递的是false，而这个参数就是决定是否调用onPageSelected回调函数的。
看代码：

  private void scrollToItem(int item, boolean smoothScroll, int velocity,
      boolean dispatchSelected) {
    final ItemInfo curInfo = infoForPosition(item);
    int destX = 0;
    if (curInfo != null) {
      final int width = getClientWidth();
      destX = (int) (width * Math.max(mFirstOffset,
          Math.min(curInfo.offset, mLastOffset)));
    }
    if (smoothScroll) {
      smoothScrollTo(destX, 0, velocity);
      if (dispatchSelected) {
        dispatchOnPageSelected(item);
      }
    } else {
      if (dispatchSelected) { //是否需要分发OnPageSelected回调
        dispatchOnPageSelected(item);
      }
      completeScroll(false);
      scrollTo(destX, 0);
      pageScrolled(destX);
    }
  }

也就是说，第一次布局ViewPager时虽然会显示一个页面，却不会调用onPageSelected方法。

onLayout的分析也到此结束了，至于onDraw方法ViewPager并没有做什么，只是编写了绘制Page之间间隔的代码，就不做分析了。

当然，ViewPager的代码还不止这些，此文分析的仅仅是它的骨架，还有许多其他处理如onInterceptTouchEvent方法，pageScrolled方法等等，这些就留给读者自己去分析吧。

理解了这篇文章之后，对ViewPager的工作原理也有一定程度的了解了，相信再去读那些代码难度不会很大。
至于篇头提到的三个问题，相信各位也已经有了答案。