【Android进阶】这一次把View绘制流程刻在脑子里！！

2021-07-27 本文已影响0人吃人的锅

天空看不见云，大火球在上面肆意发光，逼着毛孔慢慢渗出汗水。

我离开舒适区，跑出去面试了几次。

得到的最多的反馈是不够深入。

作为一个五年经验的安卓开发者，欠缺的还有很多。

前言

从一个view实例被创建，到展示到屏幕上，都经历了怎么样的一个流程？在安卓开发中，这似乎是一个基本的知识，应该被开发者清楚地认识明白，面试中也作为问题频频出现，然而我还是认识得不深刻。
Android View的绘制流程是View相关的核心知识点。我希望通过这篇文章学习并分享Android View绘制流程的始末。
并将其刻在脑子里。

关键类解释

Choreographer：协调动画、输入和绘图的时间。Choreographer从显示子系统接收定时脉冲（例如垂直同步），然后安排工作发生，作为渲染下一个显示帧的一部分。

一. 流程图分析

1.1 创建Activity到setContentView的窗口附加流程图

下图展示了window的创建到setContentView之后的窗体view树变化情况

activity 设置布局流程

1.2 view绘制流程图

绘制流程图

二. view绘制流程

2.1 绘制流程分析

在我们调用requestLayout 和 invalidate的时候，我们会让view刷新布局和绘制。所以从这两个方法入手，可以完整地走一遍绘制流程。
绘制动画等行为主要通过Choreographer 类协调。

调用requestLayout和 invalidate标记绘制和充布局信息
Choreographer接受系统垂直同步等脉冲消息，在scheduleTraversals方法中回调执行doTraversal 开始遍历view树。
触发ViewRootImpl#performTraversals完成view树遍历
1. 如果layoutRequested 为true,measureHierarchy 中测量 mView 及其子view
2. 需要的话，触发ViewRootImpl#performLayout 完成布局
3. 如果view没有隐藏且TreeObserver中没有拦截绘制，就调用performDraw，完成绘制
  1. 计算dirty脏区域
  2. 从mSurface中获取脏区域的canvas，交给view绘制

2.2 `ViewRootImpl` 创建时机

从上面可以看到，所有的绘制和布局都是由ViewRootImpl#doTraversal触发，然后对其持有的view树进行遍历绘制。所以一定要了解ViewRootImpl和其持有的DecorView的创建和关联时机。关键流程如下：

Activity#handleResume 的时候，调用WIndowManager#addView添加decorView
调用到WindowManagerGlobal#addView 的时候创建ViewRootImpl实例。
调用ViewRootImpl#setView完成一系列初始化方法
1. 注册mDisplayListener到DisplayManager，接收显示更新回调
2. 调用 requestLayout更新一次布局大小和位置信，以确保从系统接收任何其他事件之前进行过一次布局
3. 通过WindowSession调用addToDisplayAsUser，添加window
在接收系统事件的时候，调用scheduleTraversals 绘制view树
WindowMangerGlobal 最终调用的其实都是ViewRootImpl方法。ViewRootImpl在addView关联号DecorView后，还调用了setView方法进行初始化，接收垂直同步脉冲信息，代码如下：

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView,
        int userId) {
            ...
            mDisplayManager.registerDisplayListener(mDisplayListener, mHandler);
            ...
            // Schedule the first layout -before- adding to the window
            // manager, to make sure we do the relayout before receiving
            // any other events from the system.
            requestLayout();
           ...
           try{
                res = mWindowSession.addToDisplayAsUser(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                        getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), userId, mTmpFrame,
                        mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                        mAttachInfo.mDisplayCutout, inputChannel,
         
            } 
}

在初始化的最后，通过WindowSession 调用addToDisplayAsUser添加了window到屏幕显示中。

三. 附加contentView到界面

当我们启动activity，将我们写的xml布局文件显示在屏幕上，其中经历了那些过程呢？我们要在界面上展示内容，有如下几个步骤：

启动activity，在performLaunchActivity的时候创建Activity并且attach和调用onCreate方法
在attach的时候，创建PhoneWindow实例并持有mWindow引用
调用setContentView 以附加内容到windows中
通过确认decorView以及 subDecorView存在，创建DecorView和subDecorView
添加ContentView到decorView树中的 R.id.content节点
当handleResumeActivity的时候，调用WindowManager.addView。关联View和ViewRootImpl，后续便可以绘制。

3.1 创建PhoneWindow

我们先看启动activity的方法，ActivityThread#performLaunchAcivity。从该方法源码中可知，启动activity的方法流程如下：

创建Activity实例，在Instrumentation#newActivity完成
创建PhoneWindows附加到Activity。在Activity#attachAcitivity完成
调用Activity的onCreate生命周期,代码是Instrumentation#callActivityOnCreate
在onCreate中执行用户自定义的代码，比如setContentView。
所以可知，在activity准备启动的时候，就已经完成了PhoneWindows实例的创建。而接下来就执行到了我们在Activity#onCreate中调用setContentView方法设置的自定义布局。

3.2 setContentView的本质

activity在启动之后，我们通常在onCreate调用setContentView中设置自己的布局文件。我们来具体看看setContentView做了什么。
setContentView方法本质其实是向android.R.id.content添加自己。
我们看AppCompatDelegateImpl#setContentView

@Override
public void setContentView(View v, ViewGroup.LayoutParams lp) {
    ///确认好 window decorView 以及 subDecorView
    ensureSubDecor();
    //向 android.R.id.content 添contentView
    ViewGroup contentParent = mSubDecor.findViewById(android.R.id.content);
    contentParent.removeAllViews();
    contentParent.addView(v, lp);
    mAppCompatWindowCallback.getWrapped().onContentChanged();
}

这一块代码关键在于向id为android.R.id.content的子view中添加contentView。
addView的过程自然会触发布局的重新渲染。
关键之处还是在于ensureSubDecor()方法中对于decoView以及subDecorView的实例化创建工作。

3.3 确认window ，decorView 以及 subDecorView

先看看AppCompatDelegateImpl#ensureSubDecor()的主要实现：

private void ensureSubDecor() {
    if (!mSubDecorInstalled) {
        mSubDecor = createSubDecor();
    }
}
private ViewGroup createSubDecor() {
    // Now let's make sure that the Window has installed its decor by retrieving it
    ensureWindow();
    mWindow.getDecorView();

    final LayoutInflater inflater = LayoutInflater.from(mContext);
    ViewGroup subDecor = null;

    //省略其他样式subDecor布局的实例化
    //包含 actionBar floatTitle ActionMode等样式
   subDecor = (ViewGroup) inflater.inflate(R.layout.abc_screen_simple, null);
  

    //省略状态栏适配代码
    //省略actionBar布局替换代码
    mWindow.setContentView(subDecor);
    return subDecor;
}

代码很长，上面是经过省略之后的主要代码。可以看到代码逻辑很清晰：

步骤一：确认window并attach(设置背景等操作)
步骤二：获取DecorView，因为是第一次调用所以会installDecor(创建DecorView和Window#ContentLyout)
步骤三：从xml中实例化出subDecor布局
步骤四：设置内容布局: mWindow.setContentView(subDecor);

3.4 初始化 installDecor

关键两处代码是Window#installDecor 和 Window#setContentView。
先看一下Window#installDecor的代码：

private void installDecor() {
    mForceDecorInstall = false;
    mDecor = generateDecor(-1);
    if (mContentParent == null) {
        //R.id.content
        mContentParent = generateLayout(mDecor);
        final decorContentParent = (DecorContentParent) mDecor.findViewById(
                R.id.decor_content_parent);

        if (decorContentParent != null) {
            //...省略一些decorContentParent的处理
        } else {
            mTitleView = findViewById(R.id.title);
            final View titleContainer = findViewById(R.id.title_container);
            ///省略设置mTitle 设置标题容器显示隐藏
        }

        //设置decor背景
        //省略activity各种动画的实例化
    }
}

这一块除了一些标题。动画的初始化之外，最为关键的就是

通过generateDecor()生成了DecorView
以及通过generateLayout()获取了ContentLayout
- 获取windowStyle的各种属性，并设置Features和WindowManager.LayoutParams.flags等
- 如果window是顶层容器，获取背景资源等信息
- 获取各种默认布局实例化( R.layout.screen_simple等)，加到DecorView中。和AppComptDelegateImpl#createSubDecor创建的subDecor类似。
- 获取com.android.internal.R.id.content 布局，并返回为ContentLayout

接下来再看Window#setContentView了：

@Override
public void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
    // Note: FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS may be set in the process of installing the window
    // decor, when theme attributes and the like are crystalized. Do not check the feature
    // before this happens.
    if (mContentParent == null) {
        installDecor();
    } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
        mContentParent.removeAllViews();
    }

    if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
        view.setLayoutParams(params);
        final Scene newScene = new Scene(mContentParent, view);
        transitionTo(newScene);
    } else {
        mContentParent.addView(view, params);
    }
    mContentParent.requestApplyInsets();
    final Callback cb = getCallback();
    if (cb != null && !isDestroyed()) {
        cb.onContentChanged();
    }
    mContentParentExplicitlySet = true;
}

关键代码很简单，就是往mContentParent中添加view。而从上文可知，mContentParent就是andorid.R.id.content的布局。

3.5 小结：

分析得知，xml 编写layout布局到展示布局在界面上，经历了这么个流程：

启动activity
创建PhoneWindow
设置布局setContentView
1. 确认subDecorView的初始化
  1. 初始化生成DecorView
    1. Window中创建DecorView
    2. Window中创建样例到代码布局作为DecorView的子布局（比如R.layout.smple）
    3. 返回 com.android.internal.R.id.content 作为ContentPrent
    4. Window中处理DecorContentParent布局，或者处理标题等内容
  2. 实例化subDecorView，如R.layout.abc_screen_simple
  3. 设置 subDecorView到Window的ContentPrent
2. 添加实例化的Layout 到android.R.id.content
addView的时候调用 requestLayout(); invalidate(true);
1. requestLayout遍历View树到DecorView，调用ViewRootImpl#requestLayoutDuringLayout
2. invalidate 判断区域内的view，将需要刷新的view设置为dirty。
等待绘制时机（handleResumeActivity之后才会触发绘制），通过Choreographer 遍历view树的布局和绘制操作。

据此算是完全搞清楚了setContentView的时候经历了什么。也明白了activity如何根据float， title等属性生成不同的布局了。

最后

这一篇详细介绍了view的绘制系统，同时也是window窗口机制以及 android显示机制的前置知识。view系统是我们ui开发过程中接触最深的android知识。了解绘制原理不止对面试有帮助。对于自己的开发工作也有不小的助力。

【Android进阶】这一次把View绘制流程刻在脑子里！！

前言

目录

关键类解释

一. 流程图分析

1.1 创建Activity到setContentView的窗口附加流程图

1.2 view绘制流程图

二. view绘制流程

2.1 绘制流程分析

2.2 `ViewRootImpl` 创建时机

三. 附加contentView到界面

3.1 创建PhoneWindow

3.2 setContentView的本质

3.3 确认window ，decorView 以及 subDecorView

3.4 初始化 installDecor

3.5 小结：

启动activity

创建PhoneWindow

设置布局setContentView

addView的时候调用 `requestLayout(); invalidate(true);`

等待绘制时机（handleResumeActivity之后才会触发绘制），通过`Choreographer` 遍历view树的布局和绘制操作。

最后

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3.4 初始化 installDecor

3.5 小结：

启动activity

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设置布局setContentView

addView的时候调用 requestLayout(); invalidate(true);

等待绘制时机（handleResumeActivity之后才会触发绘制），通过Choreographer 遍历view树的布局和绘制操作。

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addView的时候调用 `requestLayout(); invalidate(true);`

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