自定义View心法——View工作流程
2018-05-24 本文已影响1227人
王帅Alex
前言
本文的目的有两个：
- 给对自定义View感兴趣的人一些入门的指引
- 给正在使用自定义View的人一些更深入的解析
自定义View一直都被认为是Android开发高手的必备技能，而稳中带皮的学习View的基础体系，这是自定义View的必经之路，如果自定义View如果设计的不好或者不考虑性能的话会造成很大的问题。所以我们进入View工作流程的分析。
一、Android的UI层级绘制体系
Android中的Activity是作为应用程序的载体存在的，它代表一个完整的用户界面并提供了窗口进行视图绘制。
- 在这里，我们这里所说的视图绘制，实质上就是在对View及其子类进行操作。而View作为视图控件的顶层父类，在本文中会对其进行详细分析。我们以Android的UI层级绘制体系为切入点对View进行探究。
图1 View的层级结构
Android的UI层级绘制体系如图1所示。
| 绘制体系中做了这些事情 |
|---|
| ①当调用 Activity 的setContentView 方法后会调用PhoneWindow 类的setContentView方法（PhoneWindow是抽象类Windiw的实现类，Window用来描述Activity视图最顶端的窗口的显示内容和行为动作）。 |
| ②PhoneWindow类的setContentView方法中最终会生成一个DecorView对象（DectorView是是PhoneWindow的内部类，继承自FrameLayout）。 |
| ③DecorView容器中包含根布局，根布局中包含一个id为content的FrameLayout布局，Activity加载布局的xml最后通过LayoutInflater将xml文件中的内容解析成View层级体系，最后填加到id为content的FrameLayout布局中。 |
至此，View最终就会显示到手机屏幕上。
二、View的视图绘制流程剖析
1、DecorView被加载到Window中
DecorView被加载到Window的过程中，WindowManager起到了关键性的作用，最后交给ViewRootImpl做详细处理，通过如下的局部ActivityThread的源码分析这一点可以得到印证(在这里我只展示核心源码，详细源码可以在代码中查看)。
final void handleResumeActivity(IBinder token, boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
...
//在这里执行performResumeActivity的方法中会执行Activity的onResume()方法
r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);
...
if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
//PhoneWindow在这里获取到
r.window = r.activity.getWindow();
//DecorView在这里获取到
View decor = r.window.getDecorView();
decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
//获取ViewManager对象，在这里getWindowManager()实质上获取的是ViewManager的子类对象WindowManager
ViewManager wm = a.getWindowManager();
...
if (r.mPreserveWindow) {
...
//获取ViewRootImpl对象
ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl();
...
}
if (a.mVisibleFromClient) {
if (!a.mWindowAdded) {
a.mWindowAdded = true;
//在这里WindowManager将DecorView添加到PhoneWindow中
wm.addView(decor, l);
}
...
}
...
}
WindowManager将DecorView添加到PhoneWindow中，即addView()方法执行时将视图添加的动作交给了ViewRoot，ViewRoot作为接口，其实现类ViewRootImpl具体实现了addView()方法，最后，视图的具体绘制在performTraversals()中展开，如下图2.1所示：
图2.1 View绘制的代码层级分析
2、ViewRootImpl的performTraversals()方法完成具体的视图绘制流程
在源码中ViewRootImpl中视图具体绘制的流程如下：
private void performTraversals() {
// cache mView since it is used so much below...
//mView就是DecorView根布局
final View host = mView;
//在Step3 成员变量mAdded赋值为true，因此条件不成立
if (host == null || !mAdded)
return;
//是否正在遍历
mIsInTraversal = true;
//是否马上绘制View
mWillDrawSoon = true;
...
//顶层视图DecorView所需要窗口的宽度和高度
int desiredWindowWidth;
int desiredWindowHeight;
...
//在构造方法中mFirst已经设置为true，表示是否是第一次绘制DecorView
if (mFirst) {
mFullRedrawNeeded = true;
mLayoutRequested = true;
//如果窗口的类型是有状态栏的，那么顶层视图DecorView所需要窗口的宽度和高度就是除了状态栏
if (lp.type == WindowManager.LayoutParams.TYPE_STATUS_BAR_PANEL
|| lp.type == WindowManager.LayoutParams.TYPE_INPUT_METHOD) {
// NOTE -- system code, won't try to do compat mode.
Point size = new Point();
mDisplay.getRealSize(size);
desiredWindowWidth = size.x;
desiredWindowHeight = size.y;
} else {//否则顶层视图DecorView所需要窗口的宽度和高度就是整个屏幕的宽高
DisplayMetrics packageMetrics =
mView.getContext().getResources().getDisplayMetrics();
desiredWindowWidth = packageMetrics.widthPixels;
desiredWindowHeight = packageMetrics.heightPixels;
}
}
...
//获得view宽高的测量规格，mWidth和mHeight表示窗口的宽高，lp.widthhe和lp.height表示DecorView根布局宽和高
int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);
// Ask host how big it wants to be
//执行测量操作
performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
...
//执行布局操作
performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
...
//执行绘制操作
performDraw();
}
图2.2 View的绘制流程
接下来，我们对于 performMeasure()、performLayout()、 performDraw()完成具体拆解分析。实质上最后就需要定位到View的onMeasure()、onLayout()、onDraw()方法中。
三、MeasureSpec在View体系中的作用
1、MeasureSpec的作用
首先我们从performMeasure()入手分析，在上面的内容中，我们通过源码可以看到 performMeasure()方法中传入了childWidthMeasureSpec、childHeightMeasureSpec两个int类型的值，performMeasure方法的源码如下所示：
private void performMeasure(int childWidthMeasureSpec, int childHeightMeasureSpec) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "measure");
try {
mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
}
}
这两个值又传递到mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec)方法中，其中measure方法的核心源码如下：
public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
boolean optical = isLayoutModeOptical(this);
if (optical != isLayoutModeOptical(mParent)) {
Insets insets = getOpticalInsets();
int oWidth = insets.left + insets.right;
int oHeight = insets.top + insets.bottom;
//根据原有宽高计算获取不同模式下的具体宽高值
widthMeasureSpec = MeasureSpec.adjust(widthMeasureSpec, optical ? -oWidth : oWidth);
heightMeasureSpec = MeasureSpec.adjust(heightMeasureSpec, optical ? -oHeight : oHeight);
}
...
if (forceLayout || needsLayout) {
// first clears the measured dimension flag
mPrivateFlags &= ~PFLAG_MEASURED_DIMENSION_SET;
resolveRtlPropertiesIfNeeded();
int cacheIndex = forceLayout ? -1 : mMeasureCache.indexOfKey(key);
if (cacheIndex < 0 || sIgnoreMeasureCache) {
// measure ourselves, this should set the measured dimension flag back
//在该方法中子控件完成具体的测量
onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
...
}
...
}
到这里我们应该明确，childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec是MeasureSpec根据原有宽高计算获取不同模式下的具体宽高值。
2、MeasureSpec剖析
MeasureSpec是View的内部类，内部封装了View的规格尺寸，以及View的宽高信息。在Measure的流程中，系统会将View的LayoutParams根据父容器是施加的规则转换为MeasureSpec，然后在onMeasure()方法中具体确定控件的宽高信息。源码及分析如下所示：
public static class MeasureSpec {
//int类型占4个字节，其中高2位表示尺寸测量模式，低30位表示具体的宽高信息
private static final int MODE_SHIFT = 30;
private static final int MODE_MASK = 0x3 << MODE_SHIFT;
/** @hide */
@IntDef({UNSPECIFIED, EXACTLY, AT_MOST})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface MeasureSpecMode {}
//如下所示是MeasureSpec中的三种模式：UNSPECIFIED、EXACTLY、AT_MOST
/**
* Measure specification mode: The parent has not imposed any constraint
* on the child. It can be whatever size it wants.
*/
public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;
/**
* Measure specification mode: The parent has determined an exact size
* for the child. The child is going to be given those bounds regardless
* of how big it wants to be.
*/
public static final int EXACTLY = 1 << MODE_SHIFT;
/**
* Measure specification mode: The child can be as large as it wants up
* to the specified size.
*/
public static final int AT_MOST = 2 << MODE_SHIFT;
//根据尺寸测量模式跟宽高具体确定控件的具体宽高
public static int makeMeasureSpec(@IntRange(from = 0, to = (1 << MeasureSpec.MODE_SHIFT) - 1) int size,
@MeasureSpecMode int mode) {
if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
return size + mode;
} else {
return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
}
}
/**
* Like {@link #makeMeasureSpec(int, int)}, but any spec with a mode of UNSPECIFIED
* will automatically get a size of 0. Older apps expect this.
*
* @hide internal use only for compatibility with system widgets and older apps
*/
public static int makeSafeMeasureSpec(int size, int mode) {
if (sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec && mode == UNSPECIFIED) {
return 0;
}
return makeMeasureSpec(size, mode);
}
//获取尺寸模式
/**
* Extracts the mode from the supplied measure specification.
*
* @param measureSpec the measure specification to extract the mode from
* @return {@link android.view.View.MeasureSpec#UNSPECIFIED},
* {@link android.view.View.MeasureSpec#AT_MOST} or
* {@link android.view.View.MeasureSpec#EXACTLY}
*/
@MeasureSpecMode
public static int getMode(int measureSpec) {
//noinspection ResourceType
return (measureSpec & MODE_MASK);
}
//获取宽高信息
/**
* Extracts the size from the supplied measure specification.
*
* @param measureSpec the measure specification to extract the size from
* @return the size in pixels defined in the supplied measure specification
*/
public static int getSize(int measureSpec) {
return (measureSpec & ~MODE_MASK);
}
//将控件的尺寸模式、宽高信息进行拆解查看，并对不同模式下的宽高信息进行不同的处理
static int adjust(int measureSpec, int delta) {
final int mode = getMode(measureSpec);
int size = getSize(measureSpec);
if (mode == UNSPECIFIED) {
// No need to adjust size for UNSPECIFIED mode.
return makeMeasureSpec(size, UNSPECIFIED);
}
size += delta;
if (size < 0) {
Log.e(VIEW_LOG_TAG, "MeasureSpec.adjust: new size would be negative! (" + size +
") spec: " + toString(measureSpec) + " delta: " + delta);
size = 0;
}
return makeMeasureSpec(size, mode);
}
/**
* Returns a String representation of the specified measure
* specification.
*
* @param measureSpec the measure specification to convert to a String
* @return a String with the following format: "MeasureSpec: MODE SIZE"
*/
public static String toString(int measureSpec) {
int mode = getMode(measureSpec);
int size = getSize(measureSpec);
StringBuilder sb = new StringBuilder("MeasureSpec: ");
if (mode == UNSPECIFIED)
sb.append("UNSPECIFIED ");
else if (mode == EXACTLY)
sb.append("EXACTLY ");
else if (mode == AT_MOST)
sb.append("AT_MOST ");
else
sb.append(mode).append(" ");
sb.append(size);
return sb.toString();
}
}
MeasureSpec的常量中指定了两种内容，一种为尺寸模式，一种为具体的宽高信息。其中高2位表示尺寸测量模式，低30位表示具体的宽高信息。
尺寸测量模式有如下三种：
| 尺寸测量模式的3种类型 |
|---|
| ①UNSPECIFIED：未指定模式，父容器不限制View的大小，一般用于系统内部的测量 |
| ②AT_MOST：最大模式，对应于在xml文件中指定控件大小为wrap_content属性，子View的最终大小是父View指定的大小值，并且子View的大小不能大于这个值 |
| ③EXACTLY ：精确模式，对应于在xml文件中指定控件为match_parent属性或者是具体的数值，父容器测量出View所需的具体大小 |
我帮你总结一下
对于每一个View，都持有一个MeasureSpec，MeasureSpec保存了该View的尺寸测量模式以及具体的宽高信息，MeasureSpec受自身的LayoutParams和父容器的MeasureSpec共同影响。
四、View的Measure流程分析
1、View树的Measure测量流程逻辑图
2、View的Measure流程分析
那么在上文3.1的分析中，我们能够明确在measure方法中最后调用onMeasure()方法完成子View的具体测量，onMeasure()方法的源码如下所示：
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}
setMeasuredDimension()方法在onMeasure()中被调用，被用于存储测绘的宽度、高度，而不这样做的话会触发测绘时的异常。
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);
}
在setMeasuredDimension()方法中传入的是getDefaultSize()，接着分析getDefaultSize()中做了哪些操作：
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;
}
通过上文对MeasureSpec的分析，在这里我们就能明确，getDefaultSize实质上就是根据测绘模式确定子View的具体大小，而对于自定义View而言，子View的宽高信息不仅由自身决定，如果它被包裹在ViewGroup中就需要具体测量得到其精确值。
3、View的Measure过程中遇到的问题以及解决方案
View 的measure过程和Activity的生命周期方法不是同步执行的，因此无法保证Activity执行了onCreate、onStart、onResume时某个View已经测量完毕了。如果View还没有测量完毕，那么获得的宽和高都是0。下面是3种解决该问题的方法：
①Activity/View的onWindowsChanged()方法
onWindowFocusChanged()方法表示 View 已经初始化完毕了，宽高已经准备好了，这个时候去获取是没问题的。这个方法会被调用多次，当Activity继续执行或者暂停执行的时候，这个方法都会被调用，代码如下：
public void onWindowFocusChanged(boolean hasWindowFocus) {
super.onWindowFocusChanged(hasWindowFocus);
if(hasWindowFocus){
int width=view.getMeasuredWidth();
int height=view.getMeasuredHeight();
}
}
②View.post(runnable)方法
通过post将一个 Runnable投递到消息队列的尾部，然后等待Looper调用此runnable的时候View也已经初始化好了
@Override
protected void onStart() {
super.onStart();
view.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int width=view.getMeasuredWidth();
int height=view.getMeasuredHeight();
}
});
}
③ViewTreeObsever
使用 ViewTreeObserver 的众多回调方法可以完成这个功能，比如使用onGlobalLayoutListener 接口，当 View树的状态发生改变或者View树内部的View的可见性发生改变时，onGlobalLayout 方法将被回调。伴随着View树的变化，这个方法也会被多次调用。
@Override
protected void onStart() {
super.onStart();
ViewTreeObserver viewTreeObserver=view.getViewTreeObserver();
viewTreeObserver.addOnGlobalLayoutListener(new ViewTreeObserver.OnGlobalLayoutListener() {
@Override
public void onGlobalLayout() {
view.getViewTreeObserver().removeOnGlobalLayoutListener(this);
int width=view.getMeasuredWidth();
int height=view.getMeasuredHeight();
}
});
}
当然，在这里你可以通过setMeasuredDimension()方法对子View的具体宽高以及测量模式进行指定。
五、View的layout流程分析
1、View树的layout摆放流程逻辑图
2、View的layout流程分析
layout 的作用是ViewGroup来确定子元素的位置，当 ViewGroup 的位置被确定后，在layout中会调用onLayout ，在onLayout中会遍历所有的子元素并调用子元素的 layout 方法。
在代码中设置View的成员变量 mLeft，mTop，mRight，mBottom 的值，这几个值是在屏幕上构成矩形区域的四个坐标点，就是该View显示的位置，不过这里的具体位置都是相对与父视图的位置而言，而 onLayout 方法则会确定所有子元素位置，ViewGroup在onLayout函数中通过调用其children的layout函数来设置子视图相对与父视图中的位置，具体位置由函数 layout 的参数决定。下面我们先看View的layout 方法(只展示关键性代码)如下：
/*
*@param l view 左边缘相对于父布局左边缘距离
*@param t view 上边缘相对于父布局上边缘位置
*@param r view 右边缘相对于父布局左边缘距离
*@param b view 下边缘相对于父布局上边缘距离
*/
public void layout(int l, int t, int r, int b) {
...
//记录 view 原始位置
int oldL = mLeft;
int oldT = mTop;
int oldB = mBottom;
int oldR = mRight;
//调用 setFrame 方法 设置新的 mLeft、mTop、mBottom、mRight 值，
//设置 View 本身四个顶点位置
//并返回 changed 用于判断 view 布局是否改变
boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?
setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);
//第二步，如果 view 位置改变那么调用 onLayout 方法设置子 view 位置
if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
//调用 onLayout
onLayout(changed, l, t, r, b);
...
}
...
}
六、View的draw流程分析
1、View树的draw绘制流程逻辑图
2、View的draw流程分析
在View的draw()方法的注释中，说明了绘制流程中具体每一步的作用，源码中对于draw()方法的注释如下，我们在这里重点分析注释中除第2、第5步外的其他步骤。
/*
* Draw traversal performs several drawing steps which must be executed
* in the appropriate order:
*
* 1. Draw the background（绘制背景）
* 2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading（如果需要的话，保存画布背景以展示渐变效果）
* 3. Draw view's content（绘制View的内容）
* 4. Draw children（绘制子View）
* 5. If necessary, draw the fading edges and restore layers（如果需要的话，绘制渐变边缘并恢复画布图层。）
* 6. Draw decorations (scrollbars for instance)（绘制装饰（例如滚动条scrollbar））
*/
①View中的drawBackground()绘制背景
核心源码如下：
private void drawBackground(Canvas canvas) {
final Drawable background = mBackground;
if (background == null) {
return;
}
...
final int scrollX = mScrollX;
final int scrollY = mScrollY;
if ((scrollX | scrollY) == 0) {
background.draw(canvas);
} else {
canvas.translate(scrollX, scrollY);
background.draw(canvas);
canvas.translate(-scrollX, -scrollY);
}
}
如果背景有偏移，实质上对画布首先做偏移处理，然后在其上进行绘制。
②View内容的绘制
View内容的绘制源码如下所示：
protected void onDraw(Canvas canvas) {
}
该方法是空实现，就根据不同的内容进行不同的设置，自定义View中就需要重写该方法加入我们自己的业务逻辑。
③子View的绘制
子View的绘制源码如下所示：
protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
}
该方法同样为空实现，而对于ViewGroup而言对子View进行遍历，并最终调用子View的onDraw方法进行绘制。
④装饰绘制
装饰绘制的源码如下所示(只展示核心源码)：
public void onDrawForeground(Canvas canvas) {
//绘制前景装饰
onDrawScrollIndicators(canvas);
onDrawScrollBars(canvas);
...
foreground.draw(canvas);
}
很明显，在这里onDrawForeground()方法用于绘制例如ScrollBar等其他装饰，并将它们显示在视图的最上层。
七、视图重绘
1、requestLayout重新绘制视图
子View调用requestLayout方法，会标记当前View及父容器，同时逐层向上提交，直到ViewRootImpl处理该事件，ViewRootImpl会调用三大流程，从measure开始，对于每一个含有标记位的view及其子View都会进行测量、布局、绘制。
2、invalidate在UI线程中重新绘制视图
当子View调用了invalidate方法后，会为该View添加一个标记位，同时不断向父容器请求刷新，父容器通过计算得出自身需要重绘的区域，直到传递到ViewRootImpl中，最终触发performTraversals方法，进行开始View树重绘流程(只绘制需要重绘的视图)。
3、postInvalidate在非UI线程中重新绘制视图
这个方法与invalidate方法的作用是一样的，都是使View树重绘，但两者的使用条件不同，postInvalidate是在非UI线程中调用，invalidate则是在UI线程中调用。
我要总结了
- 总结一下
一般来说，如果View确定自身不再适合当前区域，比如说它的LayoutParams发生了改变，需要父布局对其进行重新测量、摆放、绘制这三个流程，往往使用requestLayout。而invalidate则是刷新当前View，使当前View进行重绘，不会进行测量、布局流程，因此如果View只需要重绘而不需要测量，布局的时候，使用invalidate方法往往比requestLayout方法更高效。
