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灵魂画师,Android绘制流程——Android高级UI

灵魂画师,Android绘制流程——Android高级UI

作者: 987edf3ecfa4 | 来源:发表于2019-05-22 16:04 被阅读61次

    目录
    一、前言
    二、我们的目标是啥
    三、绘制流程从何而起
    四、Activity 的界面结构在哪里开始形成
    五、绘制流程如何运转起来的
    六、实战
    七、写在最后

    一、前言

    绘制流程可以说是Android进阶中必不可少的一个内容,也是面试中被问得最多的问题之一。这方面优秀的文章也已经是非常之多,但是小盆友今天还是要以自己的姿态来炒一炒这冷饭,或许就是蛋炒饭了😄。话不多说,老规矩先上实战图,然后开始分享。
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    二、我们的目标是啥

    其实这篇文章,小盆友纠结了挺久,因为绘制流程涉及的东西非常之多,并非一篇文章可以写完,所以这篇文章我先要确定一些目标,防止因为追查源码过深,而迷失于源码中,最后导致一无所获。我们的目标是:

    1.绘制流程从何而起
    2.Activity 的界面结构在哪里开始形成
    3.绘制流程如何运转起来

    接下来我们就一个个目标来 conquer。

    三、绘制流程从何而起

    我们一说到绘制流程,就会想到或是听过onMeasure、onLayout、onDraw这三个方法,但是有没想过为什么我们开启一个App或是点开一个Activity,就会触发这一系列流程呢?想知道绘制流程从何而起,我们就有必要先解释 App启动流程 和 Activity的启动流程。
    我们都知道 ActivityThread 的 main 是一个App的入口。我们来到 main 方法看看他做了什么启动操作。

    ActivityThread 的 main方法是由 ZygoteInit 类中最终通过 RuntimeInit类的invokeStaticMain 方法进行反射调用。有兴趣的童鞋可以自行查阅下,限于篇幅,就不再展开分享。

    // ActivityThread 类
    public static void main(String[] args) {
        // ...省略不相关代码
        
        // 准备主线程的 Looper
        Looper.prepareMainLooper();
    
        // 实例化 ActivityThread,用于管理应用程序进程中主线程的执行
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        // 进入 attach 方法
        thread.attach(false);
        
        // ...省略不相关代码
        
        // 开启 Looper
        Looper.loop();
    
        // ...省略不相关代码
    
    }
    

    进入 main 方法,我们便看到很熟悉的 Handler机制。在安卓中都是以消息进行驱动,在这里也不例外,我们可以看到先进行 Looper 的准备,在最后开启 Looper 进行循环获取消息,用于处理传到主线程的消息。
    这也是为什么我们在主线程不需要先进行 Looper 的准备和开启,emmm,有些扯远了。
    回过头,可以看到夹杂在中间的 ActivityThread 类的实例化并且调用了 attach 方法。具体代码如下,我们接着往下走。

    // ActivityThread 类
    private void attach(boolean system) {
        // ...省略不相关代码
        
        // system 此时为false,进入此分支
        if (!system) {
            // ...省略不相关代码
            
            // 获取系统的 AMS 服务的 Proxy,用于向 AMS 进程发送数据
            final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
            try {
                // 将我们的 mAppThread 传递给 AMS,AMS 便可控制我们 App 的 Activity
                mgr.attachApplication(mAppThread);
            } catch (RemoteException ex) {
                throw ex.rethrowFromSystemServer();
            }
            
            // ...省略不相关代码
        } else {
            // ...省略不相关代码
        }
    
        // ...省略不相关代码
    
    }
    
    // ActivityManager 类
    public static IActivityManager getService() {
        return IActivityManagerSingleton.get();
    }
    
    // ActivityManager 类
    private static final Singleton<IActivityManager> IActivityManagerSingleton =
            new Singleton<IActivityManager>() {
                @Override
                protected IActivityManager create() {
                    // 在这里获取 AMS 的binder
                    final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
                    // 这里获取 AMS 的 proxy,可以进行发送数据
                    final IActivityManager am = IActivityManager.Stub.asInterface(b);
                    return am;
                }
            };
    

    我们进入attach 方法,方法内主要是通过 ActivityManager 的 getService 方法获取到了 ActivityManagerService(也就是我们所说的AMS) 的 Proxy,达到与AMS 进行跨进程通信的目的。

    文中所说的 Proxy 和 Stub,是以系统为我们自动生成AIDL时的类名进行类比使用,方便讲解。Proxy 代表着发送信息,Stub 代表着接收信息。

    在 mgr.attachApplication(mAppThread); 代码中向 AMS 进程发送信息,携带了一个类型为 ApplicationThread 的 mAppThread 参数。这句代码的作用,其实就是把 我们应用的 “控制器” 上交给了 AMS,这样使得 AMS 能够来控制我们应用中的Activity的生命周期。为什么这么说呢?我们这就有必要来了解下 ApplicationThread 类的结构,其部分代码如下:

    // ActivityThread$ApplicationThread 类
    private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub {
        
        // 省略大量代码
    
        @Override
        public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident,
                                                 ActivityInfo info, Configuration curConfig, Configuration overrideConfig,
                                                 CompatibilityInfo compatInfo, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
                                                 int procState, Bundle state, PersistableBundle persistentState,
                                                 List<ResultInfo> pendingResults, List<ReferrerIntent> pendingNewIntents,
                                                 boolean notResumed, boolean isForward, ProfilerInfo profilerInfo) {
    
            updateProcessState(procState, false);
    
            // 会将 AMS 发来的信息封装在 ActivityClientRecord 中,然后发送给 Handler
            ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();
    
            r.token = token;
            r.ident = ident;
            r.intent = intent;
            r.referrer = referrer;
            r.voiceInteractor = voiceInteractor;
            r.activityInfo = info;
            r.compatInfo = compatInfo;
            r.state = state;
            r.persistentState = persistentState;
    
            r.pendingResults = pendingResults;
            r.pendingIntents = pendingNewIntents;
    
            r.startsNotResumed = notResumed;
            r.isForward = isForward;
    
            r.profilerInfo = profilerInfo;
    
            r.overrideConfig = overrideConfig;
            updatePendingConfiguration(curConfig);
    
            sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
        }
    
        // 省略大量代码
        
    }
    

    从 ApplicationThread 的方法名,我们会惊奇的发现大多方法名以 scheduleXxxYyyy 的形式命名,而且和我们熟悉的生命周期都挺接近。上面代码留下了我们需要的方法 scheduleLaunchActivity ,它们包含了我们 Activity 的 onCreate、onStart 和 onResume。

    scheduleLaunchActivity 方法会对 AMS 发来的信息封装在 ActivityClientRecord 类中,最后通过 sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r); 这行代码将信息以 H.LAUNCH_ACTIVITY 的信息标记发送至我们主线程中的 Handler。我们进入主线程的 Handler 实现类 H。具体代码如下:

    // ActivityThread$H 类
    private class H extends Handler {
        public static final int LAUNCH_ACTIVITY = 100;
        // 省略大量代码
    
        public void handleMessage(Message msg) {
            if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
            switch (msg.what) {
                case LAUNCH_ACTIVITY: {
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                    final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;
    
                    r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                            r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                    handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                }
                // 省略大量代码
            }
        }
        
        // 省略大量代码
    }
    

    我们从上面的代码可以知道消息类型为 LAUNCH_ACTIVITY,则会进入 handleLaunchActivity 方法,我们顺着往里走,来到下面这段代码

    private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {
        // If we are getting ready to gc after going to the background, well
        // we are back active so skip it.
        unscheduleGcIdler();
        mSomeActivitiesChanged = true;
    
        if (r.profilerInfo != null) {
            mProfiler.setProfiler(r.profilerInfo);
            mProfiler.startProfiling();
        }
    
        // Make sure we are running with the most recent config.
        handleConfigurationChanged(null, null);
    
        if (localLOGV) Slog.v(
                TAG, "Handling launch of " + r);
    
        // Initialize before creating the activity
        WindowManagerGlobal.initialize();
        
        // 获得一个Activity对象,会进行调用 Activity 的 onCreate 和 onStart 的生命周期
        Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
    
        // Activity 不为空进入
        if (a != null) {
            r.createdConfig = new Configuration(mConfiguration);
            reportSizeConfigurations(r);
            Bundle oldState = r.state;
            
            // 该方法最终回调用到 Activity 的 onResume
            handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward,
                    !r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed, r.lastProcessedSeq, reason);
    
            if (!r.activity.mFinished && r.startsNotResumed) {
               
                performPauseActivityIfNeeded(r, reason);
    
                if (r.isPreHoneycomb()) {
                    r.state = oldState;
                }
            }
        } else {
            // If there was an error, for any reason, tell the activity manager to stop us.
            try {
                ActivityManager.getService()
                        .finishActivity(r.token, Activity.RESULT_CANCELED, null,
                                Activity.DONT_FINISH_TASK_WITH_ACTIVITY);
            } catch (RemoteException ex) {
                throw ex.rethrowFromSystemServer();
            }
        }
    }
    

    我们先看这行代码 performLaunchActivity(r, customIntent); 最终会调用 onCreate 和 onStart 方法。眼见为实,耳听为虚,我们继续进入深入。来到下面这段代码

    // ActivityThread 类
    private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
        // 省略不相关代码
    
        // 创建 Activity 的 Context
        ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
        Activity activity = null;
        try {
            java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
            // ClassLoader 加载 Activity类,并创建 Activity
            activity = mInstrumentation.newActivity(
                    cl, component.getClassName(), r.intent);
                    
            // 省略不相关代码
            
        } catch (Exception e) {
           // 省略不相关代码
        }
    
        try {
            // 创建 Application
            Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
    
            // 省略不相关代码
            
            if (activity != null) {
                // 省略不相关代码
                
                // 调用了 Activity 的 attach
                activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                        r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                        r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                        r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback);
    
                // 这个 intent 就是我们 getIntent 获取到的
                if (customIntent != null) {
                    activity.mIntent = customIntent;
                }
    
                // 省略不相关代码
                
                // 调用 Activity 的 onCreate
                if (r.isPersistable()) {
                    mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
                } else {
                    mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
                }
                
                // 省略不相关代码
               
                if (!r.activity.mFinished) {
                    // zincPower 调用 Activity 的 onStart
                    activity.performStart();
                    r.stopped = false;
                }
                
                if (!r.activity.mFinished) {
                   // zincPower 调用 Activity 的 onRestoreInstanceState 方法,数据恢复
                   if (r.isPersistable()) {
                       if (r.state != null || r.persistentState != null) {
                           mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state,
                                   r.persistentState);
                       }
                    } else if (r.state != null) {
                       mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state);
                    }
                }
                // 省略不相关代码
            }
            
            // 省略不相关代码
    
        } 
    
        // 省略不相关代码
    
    
        return activity;
    }
    
    // Instrumentation 类
    public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle,
                                     PersistableBundle persistentState) {
        prePerformCreate(activity);
        activity.performCreate(icicle, persistentState);
        postPerformCreate(activity);
    }
    
    // Activity 类
    final void performCreate(Bundle icicle) {
        restoreHasCurrentPermissionRequest(icicle);
        // 调用了 onCreate
        onCreate(icicle);
        mActivityTransitionState.readState(icicle);
        performCreateCommon();
    }
    
    // Activity 类
    final void performStart() {
        // 省略不相关代码
        
        // 进行调用 Activity 的 onStart
        mInstrumentation.callActivityOnStart(this);
        
        // 省略不相关代码
    }
    
    // Instrumentation 类
    public void callActivityOnStart(Activity activity) {
        // 调用了 Activity 的 onStart
        activity.onStart();
    }
    

    进入 performLaunchActivity 方法后,我们会发现很多我们熟悉的东西,小盆友已经给关键点打上注释,因为不是文章的重点就不再细说,否则篇幅过长。

    我们直接定位到 mInstrumentation.callActivityOnCreate 这行代码。进入该方法,方法内会调用 activity 的 performCreate 方法,而 performCreate 方法里会调用到我们经常重写的 Activity 生命周期的 onCreate 方法。😄至此,找到了 onCreate 的调用地方,这里需要立个 FLAG1,因为目标二需要的开启便是这里,我下一小节分享,勿急。

    回过头来继续 performLaunchActivity 方法的执行,会调用到 activity 的 performStart 方法,而该方法又会调用到 mInstrumentation.callActivityOnStart 方法,最后在该方法内便调用了我们经常重写的 Activity 生命周期的 onStart 方法。😊至此,找到了 onStart 的调用地方。

    找到了两个生命周期的调用地方,我们需要折回到 handleLaunchActivity 方法中,继续往下运行,便会来到 handleResumeActivity 方法,具体代码如下:

    // ActivityThread 类
    final void handleResumeActivity(IBinder token,
                                    boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
        // 省略部分代码
        
        r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);
    
        // 省略部分代码
    
        if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
            // 将 Activity 中的 Window 赋值给 ActivityClientRecord 的 Window
            r.window = r.activity.getWindow();
            // 获取 DecorView,这个 DecorView 在 Activity 的 setContentView 时就初始化了
            View decor = r.window.getDecorView();
            // 此时为不可见
            decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
    
            // WindowManagerImpl 为 ViewManager 的实现类
            ViewManager wm = a.getWindowManager();
    
            WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
            a.mDecor = decor;
            l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
            l.softInputMode |= forwardBit;
            if (r.mPreserveWindow) {
                a.mWindowAdded = true;
                r.mPreserveWindow = false;
               
                ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl();
                if (impl != null) {
                    impl.notifyChildRebuilt();
                }
            }
            if (a.mVisibleFromClient) {
                if (!a.mWindowAdded) {
                    a.mWindowAdded = true;
                    // 往 WindowManager 添加 DecorView,并且带上 WindowManager.LayoutParams
                    // 这里面便触发真正的绘制流程
                    wm.addView(decor, l);
                } else {
                    a.onWindowAttributesChanged(l);
                }
            }
            
        }
    
        // 省略不相关代码
    }
    

    performResumeActivity方法最终会调用到 Activity 的 onResume 方法,因为不是我们该小节的目标,就不深入了,童鞋们可以自行深入,代码也比较简单。至此我们就找齐了我们一直重写的三个 Acitivity 的生命周期函数 onCreate、onStart 和 onResume 。按照这一套路,童鞋们可以看看 ApplicationThread 的其他方法,会发现 Activity 的生命周期均在其中可以找到影子,也就证实了我们最开始所说的 我们将应用 “遥控器” 交给了AMS。而值得一提的是,这一操作是处于一个跨进程的场景。

    继续往下运行来到 wm.addView(decor, l); 这行代码,wm 的具体实现类为 WindowManagerImpl,继续跟踪深入,来到下面这一连串的调用

    // WindowManagerImpl 类
    @Override
    public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
        applyDefaultToken(params);
        // tag:进入这一行
        mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);
    }
    
    // WindowManagerGlobal 类
    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
                        Display display, Window parentWindow) {
        // 省略不相关代码  
    
        ViewRootImpl root;
        View panelParentView = null;
    
        synchronized (mLock) {
                
            // 省略不相关代码
    
            // 初始化 ViewRootImpl
            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
    
            view.setLayoutParams(wparams);
    
            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);
    
            try {
                // 将 view 和 param 交于 root
                // ViewRootImpl 开始绘制 view
                // tag:进入这一行
                root.setView(view, wparams, panelParentView);
            } catch (RuntimeException e) {
                if (index >= 0) {
                    removeViewLocked(index, true);
                }
                throw e;
            }
        }
    }
    
    // ViewRootImpl 类
    public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
            if (mView == null) {
                // 省略不相关代码            
                
                // 进入绘制流程
                // tag:进入这一行
                requestLayout();
    
                // 省略不相关代码
            }
        }
    }
    
    // ViewRootImpl 类
    @Override
    public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            // tag:进入这一行
            scheduleTraversals();
        }
    }
    
    // ViewRootImpl 类
    void scheduleTraversals() {
       if (!mTraversalScheduled) {
           mTraversalScheduled = true;
           mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
           // 提交给 编舞者,会在下一帧绘制时调用 mTraversalRunnable,运行其run
           mChoreographer.postCallback(
                   Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
           if (!mUnbufferedInputDispatch) {
               scheduleConsumeBatchedInput();
           }
           notifyRendererOfFramePending();
           pokeDrawLockIfNeeded();
       }
    }
    

    中间跳转的方法比较多,小盆友都打上了 // tag:进入这一行 注释,童鞋们可以自行跟踪,会发现最后会调用到编舞者,即 Choreographer 类的 postCallback方法。Choreographer 是一个会接收到垂直同步信号的类,所以当下一帧到达时,他会调用我们刚才提交的任务,即此处的 mTraversalRunnable,并执行其 run 方法。

    值得一提的是通过 Choreographer 的 postCallback 方法提交的任务并不是每一帧都会调用,而是只在下一帧到来时调用,调用完之后就会将该任务移除。简而言之,就是提交一次就会在下一帧调用一次。

    我们继续来看 mTraversalRunnable 的具体内容,看看每一帧都做了写什么操作。

    // ViewRootImpl 类
    final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();
    
    // ViewRootImpl 类
    final class TraversalRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            doTraversal();
        }
    }
    
    // ViewRootImpl 类
    void doTraversal() {
        if (mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = false;
            mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
    
            if (mProfile) {
                Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
            }
    
            // 进入此处
            performTraversals();
    
            if (mProfile) {
                Debug.stopMethodTracing();
                mProfile = false;
            }
        }
    }
    
    // ViewRootImpl 类
    private void performTraversals() {
        
        // 省略不相关代码
    
            if (!mStopped || mReportNextDraw) {
               
               // 省略不相关代码
                    
                    // FLAG2
                    int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
                    int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);
    
                    // 省略不相关代码
    
                    // 进行测量
                    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    
        // 省略不相关代码
                    
            // 进行摆放
            performLayout(lp, mWidth, mHeight);
    
        // 省略不相关代码
    
        // 布局完回调
        if (triggerGlobalLayoutListener) {
            mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = false;
            mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnGlobalLayout();
        }
        
        // 省略不相关代码
    
            // 进行绘制
            performDraw();
        
    }
    

    调用了 mTraversalRunnable 的 run 方法之后,会发现也是一连串的方法调用,后来到 performTraversals,这里面就有我们一直提到三个绘制流程方法的起源地。这三个起源地就是我们在上面看到的三个方法 performMeasure、performLayout 、performDraw 。

    而这三个方法会进行如下图的一个调用链(😄还是手绘,勿喷),从代码我们也知道,会按照 performMeasure、performLayout 、performDraw 的顺序依次调用。

    performMeasure 会触发我们的测量流程,如图中所示,进入第一层的 ViewGroup,会调用 �measure 和 onMeasure,在 onMeasure 中调用下一层级,然后下一层级的 View或ViewGroup 会重复这样的动作,进行所有 View 的测量。(这一过程可以理解为书的深度遍历)

    performLayout 和 performMeasure 的流程大同小异,只是方法名不同,就不再赘述。

    performDraw 稍微些许不同,当前控件为ViewGroup时,只有需要绘制背景或是我们通过 setWillNotDraw(false) 设置我们的ViewGroup需要进行绘制时,会进入 onDraw 方法,然后通过 dispatchDraw 进行绘制子View,如此循环。而如果为View,自然也就不需要绘制子View,只需绘制自身的内容即可。

    至此,绘制流程的源头我们便了解清楚了, onMeasure 、 onLayout、onDraw 三个方法我们会在后面进行详述并融入在实战中。

    四、Activity 的界面结构在哪里开始形成

    上图是 Activity 的结构。我们先进行大致的描述,然后在进入源码体会这一过程。

    我们可以清晰的知道一个 Activity 会对应着有一个 Window,而 Window 的唯一实现类为 PhoneWindow,PhoneWindow 的初始化是在 Activity 的 attach 方法中,我们前面也有提到 attach 方法,感兴趣的童鞋可以自行深入。

    在往下一层是一个 DecorView,被 PhoneWindow 持有着,DecorView 的初始化在 setContentView 中,这个我们待会会进行详细分析。DecorView 是我们的顶级View,我们设置的布局只是其子View。

    DecorView 是一个 FrameLayout。但在 setContentView 中,会给他加入一个线性的布局(LinearLayout)。该线性布局的子View 则一般由 TitleBar 和 ContentView 进行组成。TitleBar 我们可以通过 requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE); 进行去除,而 ContentView 则是来装载我们设置的布局文件的 ViewGroup 了。

    现在我们已经有一个大概的印象,接下来进行详细分析。在上一节中(FLAG1处),我们最先会进入的生命周期为onCreate,在该方法中我们都会写上这样一句代码setContentView(R.layout.xxxx) 进行设置布局。经过上一节我们也知道,真正的绘制流程是在 onResume 之后(忘记的童鞋请倒回去看一下),那么 setContentView 起到一个什么作用呢?我进入源码一探究竟吧。

    进入 Activity 的 setContentView 方法,可以看到下面这段代码。getWindow 返回的是一个 Window 类型的对象,而通过Window的官方注释可以知道其唯一的实现类为PhoneWindow, 所以我们进入 PhoneWindow 类查看其 setContentView 方法,这里值得我们注意有两行代码。我们一一进入,我们先进入 installDecor 方法。

    // Activity 类
    public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
        // getWindow 返回的是 PhoneWindow
        getWindow().setContentView(layoutResID);
        initWindowDecorActionBar();
    }
    
    // Activity 类
    public Window getWindow() {
       return mWindow;
    }
    
    // PhoneWindow 类
    @Override
    public void setContentView(int layoutResID) {
        // 此时 mContentParent 为空,mContentParent 是装载我们布局的容器
        if (mContentParent == null) {
            // 进行初始化 顶级View——DecorView 和 我们设置的布局的装载容器——ViewGroup(mContentParent)
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }
    
        if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            final Scene newScene = Scene.getSceneForLayout(mContentParent, layoutResID,
                    getContext());
            transitionTo(newScene);
        } else {
            // 加载我们设置的布局文件 到 mContentParent
            mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
        }
        mContentParent.requestApplyInsets();
        final Callback cb = getCallback();
        if (cb != null && !isDestroyed()) {
            cb.onContentChanged();
        }
        mContentParentExplicitlySet = true;
    }
    

    installDecor 方法的作用为初始化了我们的顶级View(即DecorView)和初始化装载我们布局的容器(即 mContentParent 属性)。具体代码如下

    private void installDecor() {
        mForceDecorInstall = false;
        if (mDecor == null) {
            // 会进行实例化 一个mDecor
            mDecor = generateDecor(-1);
            mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
            mDecor.setIsRootNamespace(true);
            if (!mInvalidatePanelMenuPosted && mInvalidatePanelMenuFeatures != 0) {
                mDecor.postOnAnimation(mInvalidatePanelMenuRunnable);
            }
        } else {
            mDecor.setWindow(this);
        }
        if (mContentParent == null) {
            // 初始化 mContentParent
            mContentParent = generateLayout(mDecor);
    
           // 省略不相关代码
    }
    

    在 generateDecor 中会进行 DecorView 的创建,具体代码如下,较为简单

    protected DecorView generateDecor(int featureId) {
        Context context;
        if (mUseDecorContext) {
            Context applicationContext = getContext().getApplicationContext();
            if (applicationContext == null) {
                context = getContext();
            } else {
                context = new DecorContext(applicationContext, getContext().getResources());
                if (mTheme != -1) {
                    context.setTheme(mTheme);
                }
            }
        } else {
            context = getContext();
        }
        return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes());
    }
    

    紧接着是generateLayout 方法,核心代码如下,如果我们在 onCreate 方法前通过requestFeature 进行设置一些特征,此时的 getLocalFeatures 就会获取到,并根据其值选择合适的布局赋值给 layoutResource 属性。最后将该布局资源解析,赋值给 DecorView,紧接着将 DecorView 中 id 为 content 的控件赋值给 contentParent,而这个控件将来就是装载我们设置的布局资源。

    protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {
    
        // 省略不相关代码
    
        int layoutResource;
        int features = getLocalFeatures();
        // System.out.println("Features: 0x" + Integer.toHexString(features));
        if ((features & (1 << FEATURE_SWIPE_TO_DISMISS)) != 0) {
            layoutResource = R.layout.screen_swipe_dismiss;
            setCloseOnSwipeEnabled(true);
        } else if ((features & ((1 << FEATURE_LEFT_ICON) | (1 << FEATURE_RIGHT_ICON))) != 0) {
            if (mIsFloating) {
                TypedValue res = new TypedValue();
                getContext().getTheme().resolveAttribute(
                        R.attr.dialogTitleIconsDecorLayout, res, true);
                layoutResource = res.resourceId;
            } else {
                layoutResource = R.layout.screen_title_icons;
            }
            // XXX Remove this once action bar supports these features.
            removeFeature(FEATURE_ACTION_BAR);
            // System.out.println("Title Icons!");
        } else if ((features & ((1 << FEATURE_PROGRESS) | (1 << FEATURE_INDETERMINATE_PROGRESS))) != 0
                && (features & (1 << FEATURE_ACTION_BAR)) == 0) {
            // Special case for a window with only a progress bar (and title).
            // XXX Need to have a no-title version of embedded windows.
            layoutResource = R.layout.screen_progress;
            // System.out.println("Progress!");
        } else if ((features & (1 << FEATURE_CUSTOM_TITLE)) != 0) {
            // Special case for a window with a custom title.
            // If the window is floating, we need a dialog layout
            if (mIsFloating) {
                TypedValue res = new TypedValue();
                getContext().getTheme().resolveAttribute(
                        R.attr.dialogCustomTitleDecorLayout, res, true);
                layoutResource = res.resourceId;
            } else {
                layoutResource = R.layout.screen_custom_title;
            }
            // XXX Remove this once action bar supports these features.
            removeFeature(FEATURE_ACTION_BAR);
        } else if ((features & (1 << FEATURE_NO_TITLE)) == 0) {
            // If no other features and not embedded, only need a title.
            // If the window is floating, we need a dialog layout
            if (mIsFloating) {
                TypedValue res = new TypedValue();
                getContext().getTheme().resolveAttribute(
                        R.attr.dialogTitleDecorLayout, res, true);
                layoutResource = res.resourceId;
            } else if ((features & (1 << FEATURE_ACTION_BAR)) != 0) {
                layoutResource = a.getResourceId(
                        R.styleable.Window_windowActionBarFullscreenDecorLayout,
                        R.layout.screen_action_bar);
            } else {
                layoutResource = R.layout.screen_title;
            }
            // System.out.println("Title!");
        } else if ((features & (1 << FEATURE_ACTION_MODE_OVERLAY)) != 0) {
            layoutResource = R.layout.screen_simple_overlay_action_mode;
        } else {
            // Embedded, so no decoration is needed.
            layoutResource = R.layout.screen_simple;
            // System.out.println("Simple!");
        }   
    
        mDecor.startChanging();
        // 进行加载 DecorView 的布局
        mDecor.onResourcesLoaded(mLayoutInflater, layoutResource);
    
        // 这里就获取了装载我们设置的内容容器 id 为 R.id.content
        ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);
        
        // 省略不相关代码
    
        return contentParent;
    }
    

    我们折回到 setContentView 方法,来到 mLayoutInflater.inflate(...); 这行代码,layoutResID 为我们设置的布局文件,而 mContentParent 就是我们刚刚获取的id 为 content 的控件, 这里便是把他从 xml 文件解析成一棵控件的对象树,并且放入在 mContentParent 容器内。

    至此我们知道,Activity 的 setContentView 是让我们布局文件从xml “翻译” 成对应的控件对象,形成一棵以 DecorView 为根结点的控件树,方便我们后面绘制流程进行遍历。

    五、绘制流程如何运转起来的

    终于来到核心节,我们来继续分析第三节最后说到的三个方法onMeasure、onLayout、onDraw,这便是绘制流程运转起来的最后一道门阀,是我们自定义控件中可操作的部分。我们接下来一个个分析

    1、onMeasure
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)
    

    要解释清楚这个方法,我们需要先说明两个参数的含义和构成。两个参数都是 MeasureSpec 的类型

    MeasureSpec是什么

    MeasureSpec 是一个 32位的二进制数。高2位为测量模式,即SpecMode;低30位为测量数值,即SpecSize。我们先看下源码,从源码中找到这两个值的含义。

    以下是 MeasureSpec 类的代码(删除了一些不相关的代码)

    public static class MeasureSpec {
        private static final int MODE_SHIFT = 30;
        // 最终结果为:11 ...(30位)
        private static final int MODE_MASK = 0x3 << MODE_SHIFT;
    
        // 父View 不对 子View 施加任何约束。 子View可以是它想要的任何尺寸。
        // 二进制:00 ...(30位)
        public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;
    
        // 父View 已确定 子View 的确切大小。子View 的大小便是父View测量所得的值
        // 二进制:01 ...(30位)
        public static final int EXACTLY = 1 << MODE_SHIFT;
    
        // 父View 指定一个 子View 可用的最大尺寸值,子View大小 不能超过该值。
        // 二进制:10 ...(30位)
        public static final int AT_MOST = 2 << MODE_SHIFT;
    
        public static int makeMeasureSpec(@IntRange(from = 0, to = (1 << MeasureSpec.MODE_SHIFT) - 1) int size,
                                          @MeasureSpecMode int mode) {
            // API 17 之后,sUseBrokenMakeMeasureSpec 就为 false
            if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
                return size + mode;
            } else {
                return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
            }
        }
    
        @MeasureSpecMode
        public static int getMode(int measureSpec) {
            return (measureSpec & MODE_MASK);
        }
    
        public static int getSize(int measureSpec) {
            return (measureSpec & ~MODE_MASK);
        }
    
    }
    
    (1)测量模式

    类中有三个常量: UNSPECIFIED 、EXACTLY 、AT_MOST,他们对应着三种测量模式,具体含义我们在注释中已经写了,小盆友整理出以下表格方便我们查阅。

    image
    (2)makeMeasureSpec

    makeMeasureSpec 方法,该方法用于合并测量模式和测量尺寸,将这两个值合为一个32位的数,高2位为测量模式,低30位为尺寸。

    该方法很简短,主要得益于 (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK) 的位操作符,但也带来了一定的理解难度。我们拆解下

    • size & ~MODE_MASK 剔除 size 中的测量模式的值,即将高2位置为00

    • mode & MODE_MASK 保留传入的模式参数的值,同时将低30位置为 0...(30位0)

    • (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK) 就是 size的低30位 + mode的高2位(总共32位)

    至于 &、~、|这三个位操作为何能做到如此的骚操作,请移步小盆友的另一博文——Android位运算简单讲解。(内容很简短,不熟悉这块内容的童鞋,强烈推荐浏览一下)

    (3)getMode

    getMode 方法用于获取我们传入的 measureSpec 值的高2位,即测量模式。

    (4)getSize

    getSize 方法用于获取我们传入的measureSpec 值的低30位,即测量的值。

    解释完 MeasureSpec 的是什么,我们还有两个问题需要搞清楚:

    1.这两个参数值从哪来
    2.这两个参数值怎么使用

    这两个参数值从哪来

    借助下面这张简图,设定当前运行的 onMeasure 方法处于B控件,则其两个MeasureSpec值是由其父视图(即A控件)计算得出,计算的规则ViewGroup 有对应的方法,即 getChildMeasureSpec。


    getChildMeasureSpec 的具体代码如下。我们继续使用上面的情景, B中所获得的值,是 A使用自身的MeasureSpec 和 B 的 LayoutParams.width 或 LayoutParams.height 进行计算得出B的MeasureSpec。

    // ViewGroup 类
    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) {
            // 父视图为确定的大小的模式
            case MeasureSpec.EXACTLY:
                /**
                 * 根据子视图的大小,进行不同模式的组合:
                 * 1、childDimension 大于 0,说明子视图设置了具体的大小
                 * 2、childDimension 为 {@link LayoutParams.MATCH_PARENT},说明大小和其父视图一样大
                 * 3、childDimension 为 {@link LayoutParams.WRAP_CONTENT},说明子视图想为其自己的大小,但
                 * 不能超过其父视图的大小。
                 */
                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;
            // 父视图已经有一个最大尺寸限制
            case MeasureSpec.AT_MOST:
                /**
                 * 根据子视图的大小,进行不同模式的组合:
                 * 1、childDimension 大于 0,说明子视图设置了具体的大小
                 * 2、childDimension 为 {@link LayoutParams.MATCH_PARENT},
                 * -----说明大小和其父视图一样大,但是此时的父视图还不能确定其大小,所以只能让子视图不超过自己
                 * 3、childDimension 为 {@link LayoutParams.WRAP_CONTENT},
                 * -----说明子视图想为其自己的大小,但不能超过其父视图的大小。
                 */
                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;
            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;
        }
        return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
    }
    

    我们将这段代码整理成表格

    image

    所以最终,B的 onMeasure 方法获得的两个值,便是 父视图A 对 B 所做的约束建议值。

    你可能会有一个疑惑, 顶级DecorView 的约束哪里来,我们切回 FLAG2 处,在进入 performMeasure 方法时,携带的两个MeasureSpec 是由 WindowManager 传递过来的 Window 的 Rect 的宽高 和 Window 的 WindowManager.LayoutParam 共同决定。简而言之,DecorView的约束从 Window的参数得来。

    int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
    int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);
    
    // 进行测量
    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    
    这两个参数值怎么使用

    我们上面一直提到的一个词叫做 “建议”,是因为到达B的两个维度(横纵)的 MeasureSpec,不是就已经决定了控件B的宽高。

    这里我们可以类比为 父母总是语重心长的跟自己的孩子说,你要怎么做怎么做(即算出了子View 的 MeasureSpec),懂事的孩子会知道听从父母的建议可以让自己少走弯路(即遵循传递下来的MeasureSpec约束),而调皮一点的孩子,觉得打破常规更加好玩(即不管 MeasureSpec 的规则约束)。

    按照约定,我们是要遵循父View给出的约束。而B控件再进行计算其自己子View的MeasureSpec(如果有子View),子View 会再进行测量 孙View,这样一层层的测量(这里能感受到树结构的魅力了吧😄)。

    B控件完成子View的测量,调用setMeasuredDimension 将自身最终的 测量宽高 进行设置,这样就完成B控件的测量流程就完毕了。

    2、onLayout
    protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b)
    

    onLayout 则是进行摆放,这一过程比较简单,因为我们从 onMeasure 中已经得到各个子View 的宽高。父View 只要按照自己的逻辑负责给定各个子View 的 左上坐标 和 右下坐标 即可。

    3、onDraw
    protected void onDraw(Canvas canvas)
    

    绘制流程中,onDraw 应该说是童鞋们最为熟悉的,只要在 canvas 绘制自身需要绘制的内容便可以。

    六、实战

    上一节总结起来,就是我们在面试时总会说的那句话,onMeasure负责测量、onLayout负责摆放、onDraw负责绘制,但理论总是过于空洞,我们现在将理论融入到操作中来。我们用标签的流式布局来说明进一步解释这一切。

    1、效果图
    2、编码思路

    在这种标签流式布局的情景中,我们会往控件TagFlowLayout中放入标签TextView(当然也可以是更复杂的布局,这里为了方便讲清楚思路)。 我们放入四个标签,分别为 “大Android”、“猛猛的小盆友”、“JAVA”、“ PHP是最好的语言”。

    我们借助这张小盆友手绘的流程图,来讲清楚这绘制流程。

    (1) onMeasure

    最开始,控件是空的,也就是第一幅小图。

    接着将第一个标签 “大Android” 放入,此时不超出 TagFlowLayout 的宽,如第二幅小图所示。

    然后将第二个标签 “猛猛的小盆友” 放入,此时如第三幅小图所示,超出了 TagFlowLayout 的宽, 所以我们进行换行,将 “猛猛的小盆友” 放入第二行。

    在接着将第三个标签 “JAVA” 放入,此时不超出 TagFlowLayout 的宽,如第四幅小图所示。

    最后把剩下的 “PHP是最好的语言” 也放入,当此时有个问题,即使一行放一个也容不下(第五幅小图),因为 “ PHP是最好的语言” 的宽已经超出 TagFlowLayout 的宽,所以我们在给 “PHP是最好的语言” 测量的MeasureSpec时,需要进行“纠正”,使其宽度为 TagFlowLayout 的宽,最终形成了第六幅小图的样子。

    最后还需要将我们测量的结果通过 setMeasuredDimension 设置我们自身的 TagFlowLayout 控件的宽高。

    (2) onLayout

    经过 onMeasure ,TagFlowLayout 心中已经知道自己的 每个孩子的宽高 和 每个孩子要“站”在哪一行,但具体的坐标还是需要进行计算。

    “大Android” 的标签比较坐标比较容易(我们这里讨论思路的时候不考虑padding和margin),(l1,t1) 就是 (0,0),而 (r1,b1) 则是 (0+ width, 0+height)。

    “猛猛的小盆友” 的坐标需要依赖 “大Android”,(l2,t2) 则为 (0, 第一行的高度) ,(r2,b2) 为 (自身的Width,第一行的高度+自身的Height)。

    “JAVA” 的坐标则需要依赖“猛猛的小盆友” 和 “大Android”, (l3,t3) 为 (“猛猛的小盆友”的Width, 第一行的高度) ,(r3,b3) 为 (“猛猛的小盆友”的Width + 自身的Width, 第一行的高度+自身的Height)。

    “PHP是最好的语言” 需要依赖前两行的总高度,具体看坐标的计算。 (l4,t4) 为 (0,第一行高+第二行高), (r4,b4) 为 (自身的Width,第一行高+第二行高+自身的Height)。


    (3) onDraw

    这个方法在我们这个控件中不需要,因为绘制的任务是由各个子View负责。确切的说 onDraw 在我们的 TagFlowLayout 并不会被调用,具体原因我们在前面已经说了,这里就不赘述了。

    3、小结

    虽然铺垫了很多,但是 TagFlowLayout 的代码量并不多,这里也不再粘贴出来。我们只需要在onMeasure 中进行测量,然后将测量的值进行存储,最后在 onLayout 依赖测量的结果进行摆放即可。

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        本文标题:灵魂画师,Android绘制流程——Android高级UI

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