Android 07--View的绘制机制简介

    从开发人员角度，我们可以知道，整个App主要有各个活动、服务等相关组成，而用户交互的基础来自于界面。存在用户交互就离不开界面，界面又依赖于各个View和ViewGroup所组成，也因此，对于View的绘制流程，对于我们自定义View也好，活动界面的创建流程等都是十分重要的知识。在这里我们将其简单的梳理一遍。本节的章节目录如下：

1、视图结构（又称：android视图构成）

2、View绘制主要流程

3、View绘制流程之大小测量——Measure

4、View绘制流程之布局（位置）测量——Layout

5、View绘制流程之内容绘制——Draw

6、View提供的API控制视图的部分常用方法

    从上述的步骤，我们逐步讲解一下，构建一个大致的知识网络。

1、视图结构（又称：android视图构成）

Activity窗口简要示意图

    从上图来看，我们可以看到一个比较清晰的构成，我们来对上图做出简单解释：

    DecorView是一个应用窗口的根容器，它本质上是一个FrameLayout。DecorView有唯一一个子View，它是一个垂直LinearLayout，包含两个子元素，一个是TitleView（ActionBar的容器），另一个是ContentView（窗口内容的容器）。关于ContentView，它是一个FrameLayout（android.R.id.content)，我们平常用的setContentView就是设置它的子View。上图还表达了每个Activity都与一个Window（具体来说是PhoneWindow）相关联，用户界面则由Window所承载。

在这里我们先讲解一下涉及到的部分比较陌生却又重要的角色（如觉繁琐，可自行跳过）：

    Window：窗口的概念上来看是一个比较宏大的思想，指代屏幕上用于绘制各种UI元素及响应用户输入事件的一个矩形区域。通常具备以下两个特点：

    1、独立绘制，不与其它界面相互影响；

    2、不会触发其它界面的输入事件；

    在Android系统中，窗口是独占一个Surface实例的显示区域，每个窗口的Surface由WindowManagerService分配。我们可以把Surface看作一块画布，应用可以通过Canvas或OpenGL在其上面作画。画好之后，通过SurfaceFlinger将多块Surface按照特定的顺序（即Z-order/Z 轴）进行混合，而后输出到FrameBuffer中，这样用户界面就得以显示。

    其中，窗口在Android Framework中的实现为android.view.Window这个抽象类，这个抽象类是对Android系统中的窗口的抽象。它有三个核心组件构成：

    1、WindowManager.LayoutParams:窗口的布局参数；

    2、Callback: 窗口的回调接口，通常由Activity实现；

    3、ViewTree: 窗口所承载的控件树。

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    PhoneWindow：类android.view.Window的一个实现类，也是其唯一实现类。

    我们平时调用setContentView()方法设置Activity的用户界面时，实际上就完成了对所关联的PhoneWindow的ViewTree的设置。我们还可以通过Activity类的requestWindowFeature()方法来定制Activity关联PhoneWindow的外观，这个方法实际上做的是把我们所请求的窗口外观特性存储到了PhoneWindow的mFeatures成员中，在窗口绘制阶段生成外观模板时，会根据mFeatures的值绘制特定外观。

    内部包含了一个DecorView对象，该DectorView对象是所有应用窗口(Activity界面)的根View。 简而言之，PhoneWindow类是把一个FrameLayout类即DecorView对象进行一定的包装，将它作为应用窗口的根View，并提供一组通用的窗口操作接口。

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    DecorView：是PhoneWindow类的内部类（后面版本将DecorView拿出来了）。该类是一个FrameLayout的子类，并且是PhoneWindow的子类，该类就是对普通的FrameLayout进行功能的扩展，更确切点可以说是修饰(Decor的英文全称是Decoration，即“修饰”的意思)，比如说添加TitleBar(标题栏)，以及TitleBar上的滚动条等 。最重要的一点是，它是所有应用窗口的根View 。它主要有以下功能：

    1、Dispatch ViewRoot分发来的key、touch、trackball等外部事件；

    2、DecorView有一个直接的子View，我们称之为System Layout,这个View是从系统的Layout.xml中解析出的，它包含当前UI的风格，如是否带title、是否带ActionBar等。可以称这些属性为Window decorations。

    3、作为PhoneWindow与ViewRoot之间的桥梁，ViewRoot通过DecorView设置窗口属性。可以这样获取 View：view =getWindow().getDecorView();

 DecorView只有一个子元素为LinearLayout。代表整个Window界面，包含通知栏，标题栏，内容显示栏三块区域。DecorView里面TitleView：标题，可以设置requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE)取消掉,ContentView：是一个id为content的FrameLayout。我们平常在Activity使用的setContentView就是设置在这里，也就是在FrameLayout上；

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    ViewRoot：在介绍View的绘制前，首先我们需要知道是谁负责执行View绘制的整个流程。实际上，View的绘制是由ViewRoot来负责的。每个应用程序窗口的decorView都有一个与之关联的ViewRoot对象，这种关联关系是由WindowManager来维护的。（又一说DecorView是ViewRoot与WindowManager的关联纽带，总之这三者是依据彼此进行相互联系，所以这两种说法应该不冲突）。

    那么decorView与ViewRoot的关联关系是在什么时候建立的呢？答案是Activity启动时，ActivityThread.handleResumeActivity()方法中建立了它们两者的关联关系。这里我们不具体分析它们建立关联的时机与方式，感兴趣的同学可以参考相关源码。

    在这里，我们就可以知道我们通常的setContentView，其实就是将我们对应的xml布局界面制定添加到DecorView的子元素ContentView里面而已。当然，我们也借此需要明确的一点就是，setContentView并不是绘制流程的开始（虽然他是我们主要界面的指定），setContentView()方法所处的时间点，Activity只是完成了ContentView的创建，还未开始绘制。那View绘制的起点是在什么时候呢？

    当建立好了decorView与ViewRoot的关联后，ViewRoot类的requestLayout()方法会被调用，以完成应用程序用户界面的初次布局。该方法中调用了scheduleTraversals()方法来调度一次完成的绘制流程，该方法会向主线程发送一个“遍历”消息，最终会导致ViewRootImpl的performTraversals()方法被调用。从这里开始，系统就开始了View的绘制流程了！

2、View绘制主要流程

    View绘制大致可以分为三个流程，分别是measure(测量)，layout(布局)，draw(绘制),这三者的顺序就是measure(测量)->layout(布局)->draw(绘制)。

    measure: 判断是否需要重新计算View的大小（宽高），需要的话则计算；

    layout: 判断是否需要重新计算View的位置，需要的话则计算；

    draw: 判断是否需要重新绘制View，需要的话则重绘制。

View的简要绘制流程图

    当然上图是高度抽象化的简要流程，对于我们陌生的时候，作为熟悉的借鉴是十分友好的，而且也十分符合我们的章节流程。不过对于开发人员来说，我们常常遇见View里面的各种各样的方法，其中对应方法对应的时机更需要我们去了解，才能更好地运用，因此我把大致的方法流程图也贴出来：

View绘制具体方法流程图

    在这里补充一下，树的遍历是有序的，由父视图到子视图，每一个ViewGroup 负责测绘它所有的子视图，而最底层的 View 会负责测绘自身。所以，无论是Measure或者Layout都是自上而下地进行遍历。

3、View绘制流程之大小测量——Measure

    我们也知道屏幕和其他相关因素的限制，View的大小宽高不能随心所欲，也因此我们需要进行测量，前头也说明了，Measure的目的就是为了测量View的宽高。对于开发人员，我们最基础与常见的布局宽高设置，有以下几种值选定：

    1、具体值：以px或者dp为单位

    2、fill _ parent：这个已经过时，强制性使子视图的大小扩展至与父视图大小相等（不含padding )

    3、match _ parent：特性和fill_parent相似，Android版本大于2.3使用

    4、wrap _ content：自适应大小，强制性地使视图扩展以便显示其全部内容(含padding )

    接下来，我们就要着重讲一下测量模式了，就如上文所述，Measure是自上而下的，而且父布局也可能对其进行限制，这种时候就通过测量模式进行传递约束了。而测量模式与测量大小，统一组成测量规格：

  MeasureSpec:MeasureSpec（View的内部类）测量规格为int型，值由高2位规格模式specMode和低30位具体尺寸specSize组成。其中SpecMode只有三种值：

    MeasureSpec.EXACTLY    //确定模式，父View希望子View的大小是确定的，由specSize决定；

    MeasureSpec.AT_MOST   //最多模式，父View希望子View的大小最多是specSize指定的值；

    MeasureSpec.UNSPECIFIED    //未指定模式，父View完全依据子View的设计值来决定；

 注意对于一个ViewGroup或者View的宽高而言，都一一对应一个MeasureSpec。

    当然，通过“父亲（View）”的测量模式与测量宽高，结合本身（子View）的LayoutParams可以进行本身（子View）的测量宽高，其中主要存在于9种情况（我将9中情况单独列出来，再将结果列出来，有兴趣的可以自己推导一下）：

9种情况条件图 9种情况结果图

通过上述介绍，我们大致知道测量规格里的测量大小于测量模式的影响与作用了，让我们继续看看测量的流程与对应的作用。首先是View的测量过程：

View的测量流程图

    我们简单介绍一下上述的几个方法的作用

    1、measure()：基本测量逻辑的判断，为 final 类型，不可被复写。但 measure 调用链最终会回调 View/ViewGroup 对象的 onMeasure()方法，因此自定义视图时，只需要复写 onMeasure() 方法即可；

    2、onMeasure()：该方法就是我们自定义视图中实现测量逻辑的方法，该方法的参数是父视图对子视图的 width 和 height 的测量要求。在我们自身的自定义视图中，要做的就是根据该widthMeasureSpec 和heightMeasureSpec 计算视图的 width 和 height，不同的模式处理方式不同。

    3、setMeasuredDimension()：存储测量后的宽和高。在 onMeasure(int widthMeasureSpec,

int heightMeasureSpec) 方法中调用，将计算得到的尺寸，传递给该方法，测量阶段即结束。该方法也是必须要调用的方法，否则会报异常。在我们在自定义视图的时候，不需要关心系统复杂的Measure 过程的，只需调用setMeasuredDimension()设置根据 MeasureSpec 计算得到的尺寸即可，你可以参考 ViewPagerIndicator 的 onMeasure 方法。

    4、getDefaultSize()：根据View宽/高的测量规格计算View的宽/高。

在自定义View时，我们常常会利用以下两个方法：

    getDefaultSize() = 计算View的宽/高值；

    setMeasuredDimension() = 存储测量后的View宽 / 高，注意：如上文所说，此方法必须在onMeasure()方法中调用，否则会发生异常。

    这里我们再补充一下，再OnMeasure与OnMeasureDimension方法之间，就是在测量的过程种，如果是ViewGroup又将多处对子View的遍历与合并：

ViewGroup测量流程图

    1、measure()：基本测量逻辑的判断。

    2、onMeasure()：遍历所有的子View进行测量，如何遍历子View进行测量呢，就是调用measureChildren()方法，当所有的子View测量完成后，将会合并所有子View的尺寸最终计算出ViewGroup的尺寸。

    3、measureChildren()：遍历子View并对子View进行测量，后续会调用measureChild()方法。

    4、measureChild()：计算出单个子View的MeasureSpec，通过调用getChildMeasureSpce()方法实现，调用每个子View的measure()方法进行测量。

    5、getChildMeasureSpec()：计算出子View的MeasureSpec。

    6、setMeasuredDimension()：存储测量后的宽和高。

4、View绘制流程之布局（位置）测量——Layout

    Layout的目的就是确认View&ViewGroup的位置。也就是计算View&ViewGroup的四个顶点的位置，left,top,right,bottom。同样，我们先看看View的测量过程：

View的布局测量流程

 layout()：调用layout()方法主要为了计算View自身的位置，在此方法调用路径中有一个方法特别重要，这个方法就是setFrame()，它的作用就是根据传入的4个位置值，设置View本身的四个顶点位置，也就是用来确定最终View的位置的。接下来就是回调onLayout()方法。

 onLayout()：对于View的onLayout()方法来说，它是一个空实现。为什么View的onLayout()方法是空实现呢？因为onLayout()方法作用是计算此VIew的子View的位置，对于单一的View而言，它并不存在子View，因此它肯定是空实现啦！

    我们再看看ViewGroup的布局测量过程：

ViewGroup的布局测量流程

layout()

：调用layout()方法计算ViewGroup自身的位置，在此方法调用路径中有一个方法特别重要，这个方法就是setFrame()，它的作用就是根据传入的4个位置值，设置View本身的四个顶点位置，也就是用来确定最终View的位置的。接下来就是回调onLayout()方法。

  onLayout()：对于ViewGroup而言，它不仅仅要确认自身的位置，它还要计算它的子View的位置，因此onLayout的作用就是遍历并计算每个子View的位置。

5、View绘制流程之内容绘制——Draw

    Draw过程的目的绘制View&ViewGroup的视图。我们先看看View的绘制过程：

View的绘制流程图

    1、draw()：绘制View自身。

    2、drawBackground()：绘制View自身的背景。

    3、onDraw()：绘制View自身的内容。

    4、dispatchDraw()：对于View而言，它是空实现，因为它的作用是绘制子View的，因为单一的View没有子View，因此它是空实现。

    5、onDrawScrollBars()：它是绘制滑动条等装饰的，比如ListView的滑动条。

ViewGroup的绘制流程：

ViewGroup的绘制流程图

    1、draw()：绘制ViewGroup自身。

    2、drawBackground()：绘制ViewGroup自身的背景。

    3、onDraw()：绘制View自身的内容。

    4、dispatchDraw()：对于ViewGroup而言，它是存在子View的，因此此方法就是用来遍历子View，然后让每个子View进入Draw过程从而完成绘制过程。

    5、onDrawScrollBars()：ViewGroup的装饰绘制。

6、View提供的API控制视图的部分常用方法

    invalidate和postInvalidate方法：都是请求重新绘制视图，调用draw，区别在于：

    1、invalidate在主线程调用

    2、postInvalidate是在非主线程调用

    requestLayout方法：requestLayout()方法会调用measure过程和layout过程，不会调用draw过程，也不会重新绘制任何View包括该调用者本身。

    到这里，我们就简单地将View的绘制机制/流程捋了一遍，当然还是不够全面，甚至存在偏颇或者错误的地方，如果您看到了发现了，真诚地希望您能直接指正，本人将不胜感激！上述图文主要来自与参考博客和参考书籍，本人根据自己的理解进行部分拼接与阐述，未与对应作者进行沟通，如其有合理要求可与本人联系，本人将及时改正。

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参考书籍：《Android开发艺术探索》

参考博文：

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作者：ClAndEllen  来源：CSDN   题目：Android知识体系总结之Android部分View绘制机制篇

链接：https://blog.csdn.net/ClAndEllen/article/details/79365250

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作者：absfree  来源：简书   题目：深入理解Android之View的绘制流程

链接：https://www.jianshu.com/p/060b5f68da79

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作者：lightSky  来源：CodeKK   题目：公共技术点之 View 绘制流程

链接：http://www.codekk.com/blogs/detail/54cfab086c4761e5001b253f

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作者：jackzhouyu  来源：简书   题目：Android组件View绘制流程原理分析

链接：http://www.codekk.com/blogs/detail/54cfab086c4761e5001b253f