Android自定义View篇之（一）View绘制流程

前言

       自定义View、多线程、网络，被认为是Android开发者必须牢固掌握的最基础的三大基本功。Android View的绘制流程原理又是学好自定义View的理论基础，所以掌握好View的绘制原理是Android开发进阶中无法绕过的一道坎。而关乎到原理性的东西往往又让很多初学者感到难以下手，所以真正掌握的人并不多。本文采用非常浅显的语言，从顺着Android源码的思路，对View的整个绘制流程进行近乎“地毯式搜索”般的方式，对其中的关键流程和知识点进行查证和分析，以图让初级程序员都能轻松读懂。本文最大的特点，就是最大限度地向源码要答案，从源码中追流程的来龙去脉，在注释中查功能的点点滴滴，所有的结论都尽量在源码和注释中找根据。

       为了能对其中的重难点分析透彻，文中贴出了大量的源码依据以及源码中的注释，并对重要的注释进行了翻译和讲解，所以文章会比较长。讲解该知识点的文章普遍都非常长，所以希望读者能够秉承程序员吃苦耐劳的精神，攻克这个难关。本文中的源码是基于API26的，即Android8.0系统版本，主要内容大致如下：

一、View绘制的三个流程

       我们知道，在自定义View的时候一般需要重写父类的onMeasure()、onLayout()、onDraw()三个方法，来完成视图的展示过程。当然，这三个暴露给开发者重写的方法只不过是整个绘制流程的冰山一角，更多复杂的幕后工作，都让系统给代劳了。一个完整的绘制流程包括measure、layout、draw三个步骤，其中：

     measure：测量。系统会先根据xml布局文件和代码中对控件属性的设置，来获取或者计算出每个View和ViewGrop的尺寸，并将这些尺寸保存下来。

     layout：布局。根据测量出的结果以及对应的参数，来确定每一个控件应该显示的位置。

     draw：绘制。确定好位置后，就将这些控件绘制到屏幕上。

二、Android视图层次结构简介

       在介绍View绘制流程之前，咱们先简单介绍一下Android视图层次结构以及DecorView，因为View的绘制流程的入口和DecorView有着密切的联系。

 咱们平时看到的视图，其实存在如上的嵌套关系。上图是针对比较老的Android系统版本中制作的，新的版本中会略有出入，还有一个状态栏，但整体上没变。我们平时在Activity中setContentView(...)中对应的layout内容，对应的是上图中ViewGrop的树状结构，实际上添加到系统中时，会再裹上一层FrameLayout，就是上图中最里面的浅蓝色部分了。

       这里咱们再通过一个实例来继续查看。AndroidStudio工具中提供了一个布局视察器工具，通过Tools > Android > Layout Inspector可以查看具体某个Activity的布局情况。下图中，左边树状结构对应了右边的可视图，可见DecorView是整个界面的根视图，对应右边的红色框，是整个屏幕的大小。黄色边框为状态栏部分；那个绿色边框中有两个部分，一个是白框中的ActionBar，对应了上图中紫色部分的TitleActionBar部分，即标题栏，平时咱们可以在Activity中将其隐藏掉；另外一个蓝色边框部分，对应上图中最里面的蓝色部分，即ContentView部分。下图中左边有两个蓝色框，上面那个中有个“contain_layout”，这个就是Activity中setContentView中设置的layout.xml布局文件中的最外层父布局，咱们能通过layout布局文件直接完全操控的也就是这一块，当其被add到视图系统中时，会被系统裹上ContentFrameLayout（显然是FrameLayout的子类），这也就是为什么添加layout.xml视图的方法叫setContentView(...)而不叫setView(...)的原因。

三、故事开始的地方

        如果对Activity的启动流程有一定了解的话，应该知道这个启动过程会在ActivityThread.java类中完成，在启动Activity的过程中，会调用到handleResumeActivity(...)方法，关于视图的绘制过程最初就是从这个方法开始的。

  1、View绘制起源UML时序图

       整个调用链如下图所示，直到ViewRootImpl类中的performTraversals()中，才正式开始绘制流程了，所以一般都是以该方法作为正式绘制的源头。

 2、handleResumeActivity()方法

       在这咱们先大致看看ActivityThread类中的handleResumeActivity方法，咱们这里只贴出关键代码：

上述代码第8行中，ViewManager是一个接口，addView是其中定义个一个空方法，WindowManager是其子类，WindowManagerImpl是WindowManager的实现类（顺便啰嗦一句，这种方式叫做面向接口编程，在父类中定义，在子类中实现，在Java中很常见）。第4行代码中的r.window的值可以根据Activity.java的如下代码得知，其值为PhoneWindow实例。

3、两个重要参数分析

       之所以要在这里特意分析handleResumeActivity()方法，除了因为它是整个绘制流程的最初源头外，还有就是addView的两个参数比较重要，它们经过一层一层传递后进入到ViewRootImpl中，在后面分析绘制中要用到。这里再看看这两个参数的相关信息：

    （1）参数decor

可见decor参数表示的是DecorView实例。注释中也有说明：这是window的顶级视图，包含了window的decor。

    （2）参数l

该参数表示l的是PhoneWindow的LayoutParams属性，其width和height值均为LayoutParams.MATCH_PARENT。在源码中，WindowPhone和DecorView通过组合方式联系在一起的，而DecorView是整个View体系的根View。在前面handleResumeActivity(...)方法代码片段中，当Actiivity启动后，就通过第14行的addView方法，来间接调用ViewRootImpl类中的performTraversals()，从而实现视图的绘制。

四、主角登场 

  无疑，performTraversals()方法是整个过程的主角，它把控着整个绘制的流程。该方法的源码有大约800行，这里咱们仅贴出关键的流程代码，如下所示：

上述代码中就是一个完成的绘制流程，对应上了第一节中提到的三个步骤：

      1）performMeasure()：从根节点向下遍历View树，完成所有ViewGroup和View的测量工作，计算出所有ViewGroup和View显示出来需要的高度和宽度；

      2）performLayout()：从根节点向下遍历View树，完成所有ViewGroup和View的布局计算工作，根据测量出来的宽高及自身属性，计算出所有ViewGroup和View显示在屏幕上的区域；

      3）performDraw()：从根节点向下遍历View树，完成所有ViewGroup和View的绘制工作，根据布局过程计算出的显示区域，将所有View的当前需显示的内容画到屏幕上。

咱们后续就是通过对这三个方法来展开研究整个绘制过程。

五、measure过程分析

       这三个绘制流程中，measure是最复杂的，这里会花较长的篇幅来分析它。本节会先介绍整个流程中很重要的两个类MeasureSpec和ViewGroup.LayoutParams类，然后介绍ViewRootImpl、View及ViewGroup中测量流程涉及到的重要方法，最后简单梳理DecorView测量的整个流程并链接一个测量实例分析整个测量过程。

  1、MeasureSpec简介

       这里咱们直接上源码吧，先直接通过源码和注释认识一下它，如果看不懂也没关系，在后面使用的时候再回头来看看。

 从这段代码中，咱们可以得到如下的信息：

    1）MeasureSpec概括了从父布局传递给子view布局要求。每一个MeasureSpec代表了宽度或者高度要求，它由size（尺寸）和mode（模式）组成。

    2）有三种可能的mode：UNSPECIFIED、EXACTLY、AT_MOST

    3）UNSPECIFIED：未指定尺寸模式。父布局没有对子view强加任何限制。它可以是任意想要的尺寸。（笔者注：这个在工作中极少碰到，据说一般在系统中才会用到，后续会讲得很少）

    4）EXACTLY：精确值模式。父布局决定了子view的准确尺寸。子view无论想设置多大的值，都将限定在那个边界内。（笔者注：也就是layout_width属性和layout_height属性为具体的数值，如50dp，或者设置为match_parent，设置为match_parent时也就明确为和父布局有同样的尺寸，所以这里不要以为笔者搞错了。当明确为精确的尺寸后，其也就被给定了一个精确的边界）

    5）AT_MOST：最大值模式。子view可以一直大到指定的值。（笔者注：也就是其宽高属性设置为wrap_content，那么它的最大值也不会超过父布局给定的值，所以称为最大值模式）

    6）MeasureSpec被实现为int型来减少对象分配。该类用于将size和mode元组装包和拆包到int中。（笔者注：也就是将size和mode组合或者拆分为int型数据）

    7）分析代码可知，一个MeasureSpec的模式如下所示，int长度为32位置，高2位表示mode，后30位用于表示size

     8）UNSPECIFIED、EXACTLY、AT_MOST这三个mode的示意图如下所示：

 9）makeMeasureSpec（int mode，int size）用于将mode和size打包成一个int型的MeasureSpec。

    10）getSize(int measureSpec)方法用于从指定的measureSpec值中获取其size。

    11）getMode(int measureSpec)方法用户从指定的measureSpec值中获取其mode。

2、ViewGroup.LayoutParams简介

   该类的源码及注释分析如下所示。

这对其中重要的信息做一些翻译和整理：

    1）LayoutParams被view用于告诉它们的父布局它们想要怎样被布局。（笔者注：字面意思就是布局参数）

    2）该LayoutParams基类仅仅描述了view希望宽高有多大。对于每一个宽或者高，可以指定为以下三种值中的一个：MATCH_PARENT,WRAP_CONTENT,an exact number。（笔者注：FILL_PARENT从API8开始已经被MATCH_PARENT取代了，所以下文就只提MATCH_PARENT）

    3）MATCH_PARENT：意味着该view希望和父布局尺寸一样大，如果父布局有padding，则要减去该padding值。

    4）WRAP_CONTENT：意味着该view希望其大小为仅仅足够包裹住其内容即可，如果自己有padding，则要加上该padding值。

    5）对ViewGroup不同的子类，也有相应的LayoutParams子类。 

    6）其width和height属性对应着layout_width和layout_height属性。

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