Android中的View Tree以及View的工作流程

在Android的知识体系中,View扮演着很重要的角色,负责向用户展示UI并与用户进行交互。本文会先介绍与View相关的几个基本概念,再对View的measure(测量)、layout(布局)、draw(绘制)三大流程进行说明。

Android视图架构之ViewRootImpl和DecorView

1.ViewRootImpl
注释截图.png

如其代码中所注释的,ViewRootImpl是连接WindowManager和DecorView的纽带。其主要功能有如下几点:

  • View树的根并管理View树
  • 触发View的测量、布局和绘制
  • 输入事件的中转站
  • 管理Surface
  • 负责与WMS进行进程间通信

代码截图.png

ViewRootImpl有一个内部类ViewRootHandler,其继承自Handler,工作于主线程上,主要用于处理各类输入事件,如触摸事件、按键事件等。通过对输入事件的处理,事件会被传递至Activity,随后便以Activity作为起点,开始事件的分发处理,如下图所示。
事件分发流程图(从硬件到Activity).png

事件分发流程图(从硬件到View).png

View的三大流程均是通过ViewRootImpl来完成的。ViewRootImpl的performTraversals方法会依次调用performMeasure、performLayout和performDraw三个方法,这三个方法分别完成顶级View的measure、layout和draw这三大流程,其中在performMeasure中会调用measure方法,在measure方法中又会调用onMeasure方法,在onMeasure方法中则会对所有的子元素进行measure过程,这个时候measure流程就从父容器传递到子元素中了。接着子元素重复父容器的measure过程,如此反复完成了整个View树的遍历

ViewRootImpl不是View的子类,其并不属于View树的一份子。ViewRootImpl可以理解为“View树的管理者”——它有一个mView成员变量,其指向Window和Activity中共同拥有的mDecor对象,即View树的根,DecorView。

2.DecorView

DecorView是Android中ViewTree的根节点,其继承自FrameLayout。

每个Activity都对应一个窗口Window,这个窗口是PhoneWindow的实例,PhoneWindow对应的布局是DecorView。DecorView内部又分为两部分,一部分是ActionBar,另一部分是ContentParent,即Activity在setContentView中对应的布局。


Android视图层级.png

View Tree的创建过程

Step1

ActivityThread调用handleLaunchActivity方法启动一个Activity,作为整个ViewTree建立流程的起点

Step2

在handleLaunchActivity方法内部,可以细分为performLaunchActivity(对应onCreate)和handleResumeActivity(对应onResume)两个重要的子过程。

①performLaunchActivity:

该过程中,首先生成一个Activity对象,并调用它的attach方法。在attach方法中,系统会创建Activity所属的Window对象并为其设置回调接口。

mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this);

这里的mWindow即是PhoneWindow对象,它在每个Activity’中有且仅有一个实例

随后,就开始Activity的onCreate过程。在Activity的onCreate方法内,又会调用setContentView方法为Activity设置布局,这时将通过对应的Window来完成DecorView的构造。

在setContentView方法内,会生成一个DecorView对象,并将加载的布局xml文件添加进decorView中。

②handleResumeActivity:

在刚才的Activity创建过程中,Activity内部已经完成了Window和DecorView的创建。接下来在onResume过程中,系统要将生成的视图通过添加到WindowManagerGlobal的方式添加到WMS中。这里就开始涉及ViewRootImpl相关的操作。

该过程中,Activity的WindowManager以decorView为参数调用addView方法,在addView方法的具体实现中,实例化了一个ViewRootImpl对象,并通过ViewRootImpl的setView方法将decorView添加到ViewRootImpl中

在ViewRootImpl实例化的过程中,会建立起ViewRootImpl与WMS间的Session连接;

在setView方法的内部实现中,ViewRootImpl会将decorView赋给自己的变量mView,decorView也会调用父类View的assignParent方法将ViewRootImpl赋值给自己的变量mParent,这样decorView和ViewRoot之间就进行了互相持有。setView方法中,还调用了requestlayout方法,开始了View Tree的第一次绘制。随后,ViewRootImpl会通过之前获得的windowSession的addToDisplay方法将一个IWindow的Binder对象传递给WMS,WMS便能通过IWindow对ViewRoot进行操作。这样就形成了ViewRootImpl和WMS的双向通信通道

View绘制的三大流程

1.measure

1.1.View的measure过程

View的measure过程由其measure方法来完成,measure方法是一个final类型方法(意味着子类不能复写)。在View的measure方法中会调用View的onMeasure方法,onMeasure方法也是我们在自定义View时重点需要复写的方法。

onMeasure方法有两个参数:widthMeasureSpec和heightMeasureSpec,分别表示宽度测量规格和高度测量规格,它们都对应着同一个类——MeasureSpec。

MeasureSpec表示View的尺寸规格,其代表着一个32位的int值。
其中高2位代表SpecMode,即测量模式;低30位代表SpecSize,即该模式下的大小。
SpecMode有三类:UNSPECIFIED、EXACTLY和AT_MOST。其中UNSPECIFIED主要用于系统内部,此处可以不做考虑。EXACTLY表示View的MeasureSpec所提供的大小是精确值,也是View需要展现的大小;AT_MOST则表示View的MeasureSpec所提供的的大小是一个最大上限值,View的实际大小不能大于这个值。

一个View的MeasureSpec是由其自身的LayoutParms和父容器的MeasureSpec来共同决定的。

秘诀:
①当View的布局参数是明确的大小(指定dp值),该View的SpecMode一律为EXACTLY,并且SpecSize值为View自身布局参数中设置的大小。
②当View的布局参数是match_parent,则其SpecMode和父容器的SpecMode相同,SpecSize为父容器的大小。
③当View的布局参数是wrap_content,该View的SpecMode一律为AT_MOST,且其SpecSize为其父容器的大小。

在View的onMeasure方法中,通过调用setMeasuredDimension方法,即完成了measure过程。

1.2.ViewGroup的measure过程

ViewGroup除了要完成自己的measure过程,还会遍历调用所有子元素的measure方法。

由于不同的ViewGroup有不同的布局特性,这导致它们的测量细节各不相同。ViewGroup是个抽象类,它自身并未重写View的onMeasure方法,它的测量过程需要其各个子类去具体实现,如LinearLayout、RelativeLayout等。

1.3.在Activity中获取View的的测量宽高

由于View的measure过程和Activity的生命周期方法不是同步执行的,所以无法保证Activity执行onCreate、onStart、onResume时View已经测量完毕了。如果View没有测量完毕,那么获得的宽高大小就是0。
这里主要介绍两种常用的方法。
①View.post(Runnable)
通过post方法可以将runnable投递到主线程消息队列的尾部,等Looper调用此runnable时,View已经完成初始化了。因此可以在Runnable中获取View的宽高。
②ViewTreeObserver
为ViewTreeObserver添加监听器OnGlobalLayoutListener,当View树的状态发生改变或者View树内部的View可见性发生变化时,onGlobalLayout方法将会被回调,因此这是获取此View的宽高的一个好时机。

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        ViewTreeObserver observer = view.getViewTreeObserver();
        observer.addOnGlobalLayoutListener(new ViewTreeObserver.OnGlobalLayoutListener() {
            @Override
            public void onGlobalLayout() {
                view.getViewTreeObserver().removeGlobalOnLayoutListener(this);
                int width = view.getMeasuredWidth();
                int height = view.getMeasuredHeight();
            }
        });
    }

2.layout

Layout的作用是ViewGroup用来确定子元素的位置,当ViewGroup的位置被确定后,它在onLayout方法中会遍历所有的子元素并调用其layout方法,在子元素的layout方法中子元素的onLayout方法又会接着被调用。

在layout方法中,首先通过setFrame方法来设定View的四个顶点的位置,View的四个顶点一旦确定,其在父容器中的位置也就确定了。接着会调用onLayout方法,用来确定子元素的位置,这个方法在View和ViewGroup中都没有实现,需要根据子类的需求去具体实现。

总之,layout方法用来确定自身位置,onLayout方法用来确定所有子元素的位置

View的测量宽高和最终宽高的区别?

View的测量宽高对应View的getMeasuredWidth/Height方法,最终宽高则对应View的getWidth/Height方法。

在View的默认实现中,View的测量宽高和最终宽高是相等的,只不过测量宽高形成于View的measure过程,最终宽高形成于View的layout过程,两者赋值时机不同而已。

例外:可以通过重写View的layout方法来强行改变View的最终宽高。

3.draw

Draw的作用是将View绘制到屏幕上。
通过浏览View的draw方法,可以看出View的绘制过程遵循如下几步:

  1. 绘制背景
  2. 绘制自己(onDraw)
  3. 绘制子元素
  4. 绘制装饰

其中第二步,通过调用onDraw方法绘制自己的内容,这也是在自定义View时非常重要的需要复写的方法。
onDraw方法中的内容需要根据视图的特征去具体实现,这方面内容在自定义View中再做详细说明。

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