Android中View 绘制流程

View 绘制机制

1. View 树的绘图流程

当 Activity 接收到焦点的时候,它会被请求绘制布局,该请求由 Android framework 处理.绘制是从根节点开始,对布局树进行 measure 和 draw。整个 View 树的绘图流程在ViewRoot.java类的performTraversals()函数展开,该函数所做 的工作可简单概况为是否需要重新计算视图大小(measure)、是否需要重新安置视图的位置(layout)、以及是否需要重绘(draw),流程图如下:

2. 概念

measure 和 layout

从整体上来看 Measure 和 Layout 两个步骤的执行:


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。

具体分析

measure 过程由measure(int, int)方法发起,从上到下有序的测量 View,在 measure 过程的最后,每个视图存储了自己的尺寸大小和测量规格。layout 过程由layout(int, int, int, int)方法发起,也是自上而下进行遍历。在该过程中,每个父视图会根据 measure 过程得到的尺寸来摆放自己的子视图。

measure 过程会为一个 View 及所有子节点的 mMeasuredWidth 和 mMeasuredHeight 变量赋值,该值可以通过getMeasuredWidth()和getMeasuredHeight()方法获得。而且这两个值必须在父视图约束范围之内,这样才可以保证所有的父视图都接收所有子视图的测量。如果子视图对于 Measure 得到的大小不满意的时候,父视图会介入并设置测量规则进行第二次 measure。比如,父视图可以先根据未给定的 dimension 去测量每一个子视图,如果最终子视图的未约束尺寸太大或者太小的时候,父视图就会使用一个确切的大小再次对子视图进行 measure。

measure 过程传递尺寸的两个类

1.ViewGroup.LayoutParams (View 自身的布局参数)

2.MeasureSpecs 类(父视图对子视图的测量要求)

一:ViewGroup.LayoutParams

这个类我们很常见,就是用来指定视图的高度和宽度等参数。对于每个视图的 height 和 width,你有以下选择:

具体值 

MATCH_PARENT 表示子视图希望和父视图一样大(不包含 padding 值) 

WRAP_CONTENT 表示视图为正好能包裹其内容大小(包含 padding 值)   

ViewGroup 的子类有其对应的 ViewGroup.LayoutParams 的子类。比如 RelativeLayout 拥有的 ViewGroup.LayoutParams 的子类 RelativeLayoutParams。

有时我们需要使用 view.getLayoutParams() 方法获取一个视图 LayoutParams,然后进行强转,但由于不知道其具体类型,可能会导致强转错误。其实该方法得到的就是其所在父视图类型的 LayoutParams,比如 View 的父控件为 RelativeLayout,那么得到的 LayoutParams 类型就为 RelativeLayoutParams。

MeasureSpecs

测量规格,包含测量要求和尺寸的信息,有三种模式:

1、UNSPECIFIED

父视图不对子视图有任何约束,它可以达到所期望的任意尺寸。比如 ListView、ScrollView,一般自定义 View 中用不到,

2、EXACTLY

父视图为子视图指定一个确切的尺寸,而且无论子视图期望多大,它都必须在该指定大小的边界内,对应的属性为 match_parent 或具体值,比如 100dp,父控件可以通过MeasureSpec.getSize(measureSpec)直接得到子控件的尺寸。

3、AT_MOST

父视图为子视图指定一个最大尺寸。子视图必须确保它自己所有子视图可以适应在该尺寸范围内,对应的属性为 wrap_content,这种模式下,父控件无法确定子 View 的尺寸,只能由子控件自己根据需求去计算自己的尺寸,这种模式就是我们自定义视图需要实现测量逻辑的情况。

measure 核心方法

measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)

该方法定义在View.java类中,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。

onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)

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。

setMeasuredDimension()

测量阶段终极方法,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。

下面我们取 ViewGroup 的measureChildren(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)方法对复合 View 的 Measure 流程做一个分析:MeasureChild 的方法调用流程图:


源码分析:

/**

    * 请求所有子 View 去 measure 自己,要考虑的部分有对子 View 的测绘要求 MeasureSpec 以及其自身的 padding

    * 这里跳过所有为 GONE 状态的子 View,最繁重的工作是在 getChildMeasureSpec 方法中处理的

    *

    * @param widthMeasureSpec  对该 View 的 width 测绘要求

    * @param heightMeasureSpec 对该 View 的 height 测绘要求

    */

    protected void measureChildren(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

        final int size = mChildrenCount;

        final View[] children = mChildren;

        for (int i = 0; i < size; ++i) {

            final View child = children[i];

            if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) != GONE) {

                measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

            }

        }

    }

    protected void measureChild(View child, int parentWidthMeasureSpec,

            int parentHeightMeasureSpec) {

        final LayoutParams lp = child.getLayoutParams();//获取 Child 的 LayoutParams

        final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,// 获取 ChildView 的 widthMeasureSpec

                mPaddingLeft + mPaddingRight, lp.width);

        final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentHeightMeasureSpec,// 获取 ChildView 的 heightMeasureSpec

                mPaddingTop + mPaddingBottom, lp.height);

        child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);

    }

  /**

    * 该方法是 measureChildren 中最繁重的部分,为每一个 ChildView 计算出自己的 MeasureSpec。

    * 目标是将 ChildView 的 MeasureSpec 和 LayoutParams 结合起来去得到一个最合适的结果。

    *

    * @param spec 对该 View 的测绘要求

    * @param padding 当前 View 在当前唯独上的 paddingand,也有可能含有 margins

    *

    * @param childDimension 在当前维度上(height 或 width)的具体指

    * @return 子视图的 MeasureSpec

    */

    public static int getChildMeasureSpec(int spec, int padding, int childDimension) {

            .........

        // 根据获取到的子视图的测量要求和大小创建子视图的 MeasureSpec

        return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode); 

    }

  /**

    *

    * 用于获取 View 最终的大小,父视图提供了宽、高的约束信息

    * 一个 View 的真正的测量工作是在 onMeasure(int, int) 中,由该方法调用。

    * 因此,只有 onMeasure(int, int) 可以而且必须被子类复写

    *

    * @param widthMeasureSpec 在水平方向上,父视图指定的的 Measure 要求

    * @param heightMeasureSpec 在竖直方向上,控件上父视图指定的 Measure 要求

    *

    */

    public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

      ...

      onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

      ...

    }

    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

        setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),

                getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));

    }

4. layout 相关概念及核心方法

首先要明确的是,子视图的具体位置都是相对于父视图而言的。View 的 onLayout 方法为空实现,而 ViewGroup 的 onLayout 为 abstract 的,因此,如果自定义的 View 要继承 ViewGroup 时,必须实现 onLayout 函数。 

在 layout 过程中,子视图会调用getMeasuredWidth()和getMeasuredHeight()方法获取到 measure 过程得到的 mMeasuredWidth 和 mMeasuredHeight,作为自己的 width 和 height。然后调用每一个子视图的layout(l, t, r, b)函数,来确定每个子视图在父视图中的位置。

LinearLayout 的 onLayout 源码分析LinearLayout 的 onLayout 源码分析

@Override

    protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {

        if (mOrientation == VERTICAL) {

            layoutVertical(l, t, r, b);

        } else {

            layoutHorizontal(l, t, r, b);

        }

    }

    /**

    * 遍历所有的子 View,为其设置相对父视图的坐标

    */

    void layoutVertical(int left, int top, int right, int bottom) {

    for (int i = 0; i < count; i++) {

                final View child = getVirtualChildAt(i);

                if (child == null) {

                    childTop += measureNullChild(i);

                } else if (child.getVisibility() != GONE) {//不需要立即展示的 View 设置为 GONE 可加快绘制

                    final int childWidth = child.getMeasuredWidth();//measure 过程确定的 Width

                    final int childHeight = child.getMeasuredHeight();//measure 过程确定的 height

                    ...确定 childLeft、childTop 的值

                    setChildFrame(child, childLeft, childTop + getLocationOffset(child),

                            childWidth, childHeight);

                }

            }

    }

    private void setChildFrame(View child, int left, int top, int width, int height) {       

        child.layout(left, top, left + width, top + height);

    }   

    View.java

    public void layout(int l, int t, int r, int b) {

        ...

        setFrame(l, t, r, b)

    }

    /**

    * 为该子 View 设置相对其父视图上的坐标

    */

    protected boolean setFrame(int left, int top, int right, int bottom) {

        ...

    }

5. 绘制流程相关概念及核心方法

先来看下与 draw 过程相关的函数: 

View.draw(Canvas canvas):由于 ViewGroup 并没有复写此方法,因此,所有的视图最终都是调用 View 的 draw 方法进行绘制的。在自定义的视图中,也不应该复写该方法,而是复写onDraw(Canvas)方法进行绘制,如果自定义的视图确实要复写该方法,那么请先调用super.draw(canvas)完成系统的绘制,然后再进行自定义的绘制。

View.onDraw():

View 的onDraw(Canvas)默认是空实现,自定义绘制过程需要复写的方法,绘制自身的内容。

dispatchDraw()发起对子视图的绘制。View 中默认是空实现,ViewGroup 复写了dispatchDraw()来对其子视图进行绘制。该方法我们不用去管,自定义的 ViewGroup 不应该对dispatchDraw()进行复写。

绘制流程图


- View.draw(Canvas) 源码分析

/**

    * Manually render this view (and all of its children) to the given Canvas.

    * The view must have already done a full layout before this function is

    * called.  When implementing a view, implement

    * {@link #onDraw(android.graphics.Canvas)} instead of overriding this method.

    * If you do need to override this method, call the superclass version.

    *

    * @param canvas The Canvas to which the View is rendered. 

    *

    * 根据给定的 Canvas 自动渲染 View(包括其所有子 View)。在调用该方法之前必须要完成 layout。当你自定义 view 的时候,

    * 应该去是实现 onDraw(Canvas) 方法,而不是 draw(canvas) 方法。如果你确实需要复写该方法,请记得先调用父类的方法。

    */

    public void draw(Canvas canvas) {

        / * Draw traversal performs several drawing steps which must be executed

        * in the appropriate order:

        *

        *      1. Draw the background if need

        *      2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading

        *      3. Draw view's content

        *      4. Draw children (dispatchDraw)

        *      5. If necessary, draw the fading edges and restore layers

        *      6. Draw decorations (scrollbars for instance)

        */

    // Step 1, draw the background, if needed

        if (!dirtyOpaque) {

            drawBackground(canvas);

        }

        // skip step 2 & 5 if possible (common case)

        final int viewFlags = mViewFlags;

        if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {

            // Step 3, draw the content

            if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);

            // Step 4, draw the children

            dispatchDraw(canvas);

            // Step 6, draw decorations (scrollbars)

            onDrawScrollBars(canvas);

            if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {

                mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);

            }

            // we're done...

            return;

        }

        // Step 2, save the canvas' layers

        ...

        // Step 3, draw the content

        if (!dirtyOpaque)

            onDraw(canvas);

        // Step 4, draw the children

        dispatchDraw(canvas);

        // Step 5, draw the fade effect and restore layers

        // Step 6, draw decorations (scrollbars)

        onDrawScrollBars(canvas);

    }

由上面的处理过程,我们也可以得出一些优化的小技巧:当不需要绘制 Layer 的时候第二步和第五步会跳过。因此在绘制的时候,能省的 layer 尽可省,可以提高绘制效率

ViewGroup.dispatchDraw() 源码分析

dispatchDraw(Canvas canvas){

...

if ((flags & FLAG_RUN_ANIMATION) != 0 && canAnimate()) {//处理 ChildView 的动画

    final boolean buildCache = !isHardwareAccelerated();

            for (int i = 0; i < childrenCount; i++) {

                final View child = children[i];

                if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE) {//只绘制 Visible 状态的布局,因此可以通过延时加载来提高效率

                    final LayoutParams params = child.getLayoutParams();

                    attachLayoutAnimationParameters(child, params, i, childrenCount);// 添加布局变化的动画

                    bindLayoutAnimation(child);//为 Child 绑定动画

                    if (cache) {

                        child.setDrawingCacheEnabled(true);

                        if (buildCache) {

                            child.buildDrawingCache(true);

                        }

                    }

                }

            }

    final LayoutAnimationController controller = mLayoutAnimationController;

            if (controller.willOverlap()) {

                mGroupFlags |= FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE;

            }

    controller.start();// 启动 View 的动画

}

// 绘制 ChildView

for (int i = 0; i < childrenCount; i++) {

            int childIndex = customOrder ? getChildDrawingOrder(childrenCount, i) : i;

            final View child = (preorderedList == null)

                    ? children[childIndex] : preorderedList.get(childIndex);

            if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || child.getAnimation() != null) {

                more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);

            }

        }

...

}

protected boolean drawChild(Canvas canvas, View child, long drawingTime) {

        return child.draw(canvas, this, drawingTime);

}

/**

    * This method is called by ViewGroup.drawChild() to have each child view draw itself.

    * This draw() method is an implementation detail and is not intended to be overridden or

    * to be called from anywhere else other than ViewGroup.drawChild().

    */

    boolean draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime) {

        ...

    }

1、drawChild(canvas, this, drawingTime)

直接调用了 View 的child.draw(canvas, this,drawingTime)方法,文档中也说明了,除了被ViewGroup.drawChild()方法外,你不应该在其它任何地方去复写或调用该方法,它属于 ViewGroup。而View.draw(Canvas)方法是我们自定义控件中可以复写的方法,具体可以参考上述对view.draw(Canvas)的说明。从参数中可以看到,child.draw(canvas, this, drawingTime)肯定是处理了和父视图相关的逻辑,但 View 的最终绘制,还是View.draw(Canvas)方法。

2、invalidate()

请求重绘 View 树,即 draw 过程,假如视图发生大小没有变化就不会调用layout()过程,并且只绘制那些调用了invalidate()方法的 View。

3、requestLayout()

当布局变化的时候,比如方向变化,尺寸的变化,会调用该方法,在自定义的视图中,如果某些情况下希望重新测量尺寸大小,应该手动去调用该方法,它会触发measure()和layout()过程,但不会进行 draw。

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