灵魂画师,Android绘制流程——Android高级UI

96
猛猛的小盆友
11.7 2019.03.28 09:44* 字数 5430

目录
一、前言
二、我们的目标是啥
三、绘制流程从何而起
四、Activity 的界面结构在哪里开始形成
五、绘制流程如何运转起来的
六、实战
七、写在最后

一、前言

绘制流程可以说是Android进阶中必不可少的一个内容,也是面试中被问得最多的问题之一。这方面优秀的文章也已经是非常之多,但是小盆友今天还是要以自己的姿态来炒一炒这冷饭,或许就是蛋炒饭了😄。话不多说,老规矩先上实战图,然后开始分享。

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二、我们的目标是啥

其实这篇文章,小盆友纠结了挺久,因为绘制流程涉及的东西非常之多,并非一篇文章可以写完,所以这篇文章我先要确定一些目标,防止因为追查源码过深,而迷失于源码中,最后导致一无所获。我们的目标是:

  1. 绘制流程从何而起
  2. Activity 的界面结构在哪里开始形成
  3. 绘制流程如何运转起来

接下来我们就一个个目标来 conquer。

三、绘制流程从何而起

我们一说到绘制流程,就会想到或是听过onMeasureonLayoutonDraw这三个方法,但是有没想过为什么我们开启一个App或是点开一个Activity,就会触发这一系列流程呢?想知道绘制流程从何而起,我们就有必要先解释 App启动流程Activity的启动流程

我们都知道 ActivityThread 的 main 是一个App的入口。我们来到 main 方法看看他做了什么启动操作。

ActivityThread 的 main方法是由 ZygoteInit 类中最终通过 RuntimeInit类的invokeStaticMain 方法进行反射调用。有兴趣的童鞋可以自行查阅下,限于篇幅,就不再展开分享。

// ActivityThread 类
public static void main(String[] args) {
    // ...省略不相关代码
    
    // 准备主线程的 Looper
    Looper.prepareMainLooper();

    // 实例化 ActivityThread,用于管理应用程序进程中主线程的执行
    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    // 进入 attach 方法
    thread.attach(false);
    
    // ...省略不相关代码
    
    // 开启 Looper
    Looper.loop();

    // ...省略不相关代码

}

进入 main 方法,我们便看到很熟悉的 Handler机制。在安卓中都是以消息进行驱动,在这里也不例外,我们可以看到先进行 Looper 的准备,在最后开启 Looper 进行循环获取消息,用于处理传到主线程的消息。

这也是为什么我们在主线程不需要先进行 Looper 的准备和开启,emmm,有些扯远了。

回过头,可以看到夹杂在中间的 ActivityThread 类的实例化并且调用了 attach 方法。具体代码如下,我们接着往下走。

// ActivityThread 类
private void attach(boolean system) {
    // ...省略不相关代码
    
    // system 此时为false,进入此分支
    if (!system) {
        // ...省略不相关代码
        
        // 获取系统的 AMS 服务的 Proxy,用于向 AMS 进程发送数据
        final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
        try {
            // 将我们的 mAppThread 传递给 AMS,AMS 便可控制我们 App 的 Activity
            mgr.attachApplication(mAppThread);
        } catch (RemoteException ex) {
            throw ex.rethrowFromSystemServer();
        }
        
        // ...省略不相关代码
    } else {
        // ...省略不相关代码
    }

    // ...省略不相关代码

}

// ActivityManager 类
public static IActivityManager getService() {
    return IActivityManagerSingleton.get();
}

// ActivityManager 类
private static final Singleton<IActivityManager> IActivityManagerSingleton =
        new Singleton<IActivityManager>() {
            @Override
            protected IActivityManager create() {
                // 在这里获取 AMS 的binder
                final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
                // 这里获取 AMS 的 proxy,可以进行发送数据
                final IActivityManager am = IActivityManager.Stub.asInterface(b);
                return am;
            }
        };

我们进入attach 方法,方法内主要是通过 ActivityManager 的 getService 方法获取到了 ActivityManagerService(也就是我们所说的AMS) 的 Proxy,达到与AMS 进行跨进程通信的目的。

文中所说的 Proxy 和 Stub,是以系统为我们自动生成AIDL时的类名进行类比使用,方便讲解。Proxy 代表着发送信息,Stub 代表着接收信息。

mgr.attachApplication(mAppThread); 代码中向 AMS 进程发送信息,携带了一个类型为 ApplicationThread 的 mAppThread 参数。这句代码的作用,其实就是把 我们应用的 “控制器” 上交给了 AMS,这样使得 AMS 能够来控制我们应用中的Activity的生命周期。为什么这么说呢?我们这就有必要来了解下 ApplicationThread 类的结构,其部分代码如下:

// ActivityThread$ApplicationThread 类
private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub {
    
    // 省略大量代码

    @Override
    public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident,
                                             ActivityInfo info, Configuration curConfig, Configuration overrideConfig,
                                             CompatibilityInfo compatInfo, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
                                             int procState, Bundle state, PersistableBundle persistentState,
                                             List<ResultInfo> pendingResults, List<ReferrerIntent> pendingNewIntents,
                                             boolean notResumed, boolean isForward, ProfilerInfo profilerInfo) {

        updateProcessState(procState, false);

        // 会将 AMS 发来的信息封装在 ActivityClientRecord 中,然后发送给 Handler
        ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();

        r.token = token;
        r.ident = ident;
        r.intent = intent;
        r.referrer = referrer;
        r.voiceInteractor = voiceInteractor;
        r.activityInfo = info;
        r.compatInfo = compatInfo;
        r.state = state;
        r.persistentState = persistentState;

        r.pendingResults = pendingResults;
        r.pendingIntents = pendingNewIntents;

        r.startsNotResumed = notResumed;
        r.isForward = isForward;

        r.profilerInfo = profilerInfo;

        r.overrideConfig = overrideConfig;
        updatePendingConfiguration(curConfig);

        sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
    }

    // 省略大量代码
    
}

从 ApplicationThread 的方法名,我们会惊奇的发现大多方法名以 scheduleXxxYyyy 的形式命名,而且和我们熟悉的生命周期都挺接近。上面代码留下了我们需要的方法 scheduleLaunchActivity ,它们包含了我们 Activity 的 onCreateonStartonResume

scheduleLaunchActivity 方法会对 AMS 发来的信息封装在 ActivityClientRecord 类中,最后通过 sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r); 这行代码将信息以 H.LAUNCH_ACTIVITY 的信息标记发送至我们主线程中的 Handler。我们进入主线程的 Handler 实现类 H。具体代码如下:

// ActivityThread$H 类
private class H extends Handler {
    public static final int LAUNCH_ACTIVITY = 100;
    // 省略大量代码

    public void handleMessage(Message msg) {
        if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
        switch (msg.what) {
            case LAUNCH_ACTIVITY: {
                Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;

                r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                        r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            }
            // 省略大量代码
        }
    }
    
    // 省略大量代码
}

我们从上面的代码可以知道消息类型为 LAUNCH_ACTIVITY,则会进入 handleLaunchActivity 方法,我们顺着往里走,来到下面这段代码

private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {
    // If we are getting ready to gc after going to the background, well
    // we are back active so skip it.
    unscheduleGcIdler();
    mSomeActivitiesChanged = true;

    if (r.profilerInfo != null) {
        mProfiler.setProfiler(r.profilerInfo);
        mProfiler.startProfiling();
    }

    // Make sure we are running with the most recent config.
    handleConfigurationChanged(null, null);

    if (localLOGV) Slog.v(
            TAG, "Handling launch of " + r);

    // Initialize before creating the activity
    WindowManagerGlobal.initialize();
    
    // 获得一个Activity对象,会进行调用 Activity 的 onCreate 和 onStart 的生命周期
    Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);

    // Activity 不为空进入
    if (a != null) {
        r.createdConfig = new Configuration(mConfiguration);
        reportSizeConfigurations(r);
        Bundle oldState = r.state;
        
        // 该方法最终回调用到 Activity 的 onResume
        handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward,
                !r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed, r.lastProcessedSeq, reason);

        if (!r.activity.mFinished && r.startsNotResumed) {
           
            performPauseActivityIfNeeded(r, reason);

            if (r.isPreHoneycomb()) {
                r.state = oldState;
            }
        }
    } else {
        // If there was an error, for any reason, tell the activity manager to stop us.
        try {
            ActivityManager.getService()
                    .finishActivity(r.token, Activity.RESULT_CANCELED, null,
                            Activity.DONT_FINISH_TASK_WITH_ACTIVITY);
        } catch (RemoteException ex) {
            throw ex.rethrowFromSystemServer();
        }
    }
}

我们先看这行代码 performLaunchActivity(r, customIntent); 最终会调用 onCreateonStart 方法。眼见为实,耳听为虚,我们继续进入深入。来到下面这段代码

// ActivityThread 类
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
    // 省略不相关代码

    // 创建 Activity 的 Context
    ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
    Activity activity = null;
    try {
        java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
        // ClassLoader 加载 Activity类,并创建 Activity
        activity = mInstrumentation.newActivity(
                cl, component.getClassName(), r.intent);
                
        // 省略不相关代码
        
    } catch (Exception e) {
       // 省略不相关代码
    }

    try {
        // 创建 Application
        Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);

        // 省略不相关代码
        
        if (activity != null) {
            // 省略不相关代码
            
            // 调用了 Activity 的 attach
            activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                    r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                    r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                    r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback);

            // 这个 intent 就是我们 getIntent 获取到的
            if (customIntent != null) {
                activity.mIntent = customIntent;
            }

            // 省略不相关代码
            
            // 调用 Activity 的 onCreate
            if (r.isPersistable()) {
                mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
            } else {
                mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
            }
            
            // 省略不相关代码
           
            if (!r.activity.mFinished) {
                // zincPower 调用 Activity 的 onStart
                activity.performStart();
                r.stopped = false;
            }
            
            if (!r.activity.mFinished) {
               // zincPower 调用 Activity 的 onRestoreInstanceState 方法,数据恢复
               if (r.isPersistable()) {
                   if (r.state != null || r.persistentState != null) {
                       mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state,
                               r.persistentState);
                   }
                } else if (r.state != null) {
                   mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state);
                }
            }
            // 省略不相关代码
        }
        
        // 省略不相关代码

    } 

    // 省略不相关代码


    return activity;
}

// Instrumentation 类
public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle,
                                 PersistableBundle persistentState) {
    prePerformCreate(activity);
    activity.performCreate(icicle, persistentState);
    postPerformCreate(activity);
}

// Activity 类
final void performCreate(Bundle icicle) {
    restoreHasCurrentPermissionRequest(icicle);
    // 调用了 onCreate
    onCreate(icicle);
    mActivityTransitionState.readState(icicle);
    performCreateCommon();
}

// Activity 类
final void performStart() {
    // 省略不相关代码
    
    // 进行调用 Activity 的 onStart
    mInstrumentation.callActivityOnStart(this);
    
    // 省略不相关代码
}

// Instrumentation 类
public void callActivityOnStart(Activity activity) {
    // 调用了 Activity 的 onStart
    activity.onStart();
}

进入 performLaunchActivity 方法后,我们会发现很多我们熟悉的东西,小盆友已经给关键点打上注释,因为不是文章的重点就不再细说,否则篇幅过长。

我们直接定位到 mInstrumentation.callActivityOnCreate 这行代码。进入该方法,方法内会调用 activityperformCreate 方法,而 performCreate 方法里会调用到我们经常重写的 Activity 生命周期的 onCreate 方法。😄至此,找到了 onCreate 的调用地方,这里需要立个 FLAG1,因为目标二需要的开启便是这里,我下一小节分享,勿急。

回过头来继续 performLaunchActivity 方法的执行,会调用到 activityperformStart 方法,而该方法又会调用到 mInstrumentation.callActivityOnStart 方法,最后在该方法内便调用了我们经常重写的 Activity 生命周期的 onStart 方法。😊至此,找到了 onStart 的调用地方。

找到了两个生命周期的调用地方,我们需要折回到 handleLaunchActivity 方法中,继续往下运行,便会来到 handleResumeActivity 方法,具体代码如下:

// ActivityThread 类
final void handleResumeActivity(IBinder token,
                                boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
    // 省略部分代码
    
    r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);

    // 省略部分代码

    if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
        // 将 Activity 中的 Window 赋值给 ActivityClientRecord 的 Window
        r.window = r.activity.getWindow();
        // 获取 DecorView,这个 DecorView 在 Activity 的 setContentView 时就初始化了
        View decor = r.window.getDecorView();
        // 此时为不可见
        decor.setVisibility(View.INVISIBLE);

        // WindowManagerImpl 为 ViewManager 的实现类
        ViewManager wm = a.getWindowManager();

        WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
        a.mDecor = decor;
        l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
        l.softInputMode |= forwardBit;
        if (r.mPreserveWindow) {
            a.mWindowAdded = true;
            r.mPreserveWindow = false;
           
            ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl();
            if (impl != null) {
                impl.notifyChildRebuilt();
            }
        }
        if (a.mVisibleFromClient) {
            if (!a.mWindowAdded) {
                a.mWindowAdded = true;
                // 往 WindowManager 添加 DecorView,并且带上 WindowManager.LayoutParams
                // 这里面便触发真正的绘制流程
                wm.addView(decor, l);
            } else {
                a.onWindowAttributesChanged(l);
            }
        }
        
    }

    // 省略不相关代码
}

performResumeActivity方法最终会调用到 Activity 的 onResume 方法,因为不是我们该小节的目标,就不深入了,童鞋们可以自行深入,代码也比较简单。至此我们就找齐了我们一直重写的三个 Acitivity 的生命周期函数 onCreateonStartonResume 。按照这一套路,童鞋们可以看看 ApplicationThread 的其他方法,会发现 Activity 的生命周期均在其中可以找到影子,也就证实了我们最开始所说的 我们将应用 “遥控器” 交给了AMS。而值得一提的是,这一操作是处于一个跨进程的场景。

继续往下运行来到 wm.addView(decor, l); 这行代码,wm 的具体实现类为 WindowManagerImpl,继续跟踪深入,来到下面这一连串的调用

// WindowManagerImpl 类
@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
    applyDefaultToken(params);
    // tag:进入这一行
    mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);
}

// WindowManagerGlobal 类
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
                    Display display, Window parentWindow) {
    // 省略不相关代码  

    ViewRootImpl root;
    View panelParentView = null;

    synchronized (mLock) {
            
        // 省略不相关代码

        // 初始化 ViewRootImpl
        root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

        view.setLayoutParams(wparams);

        mViews.add(view);
        mRoots.add(root);
        mParams.add(wparams);

        try {
            // 将 view 和 param 交于 root
            // ViewRootImpl 开始绘制 view
            // tag:进入这一行
            root.setView(view, wparams, panelParentView);
        } catch (RuntimeException e) {
            if (index >= 0) {
                removeViewLocked(index, true);
            }
            throw e;
        }
    }
}

// ViewRootImpl 类
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
    synchronized (this) {
        if (mView == null) {
            // 省略不相关代码            
            
            // 进入绘制流程
            // tag:进入这一行
            requestLayout();

            // 省略不相关代码
        }
    }
}

// ViewRootImpl 类
@Override
public void requestLayout() {
    if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
        checkThread();
        mLayoutRequested = true;
        // tag:进入这一行
        scheduleTraversals();
    }
}

// ViewRootImpl 类
void scheduleTraversals() {
   if (!mTraversalScheduled) {
       mTraversalScheduled = true;
       mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
       // 提交给 编舞者,会在下一帧绘制时调用 mTraversalRunnable,运行其run
       mChoreographer.postCallback(
               Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
       if (!mUnbufferedInputDispatch) {
           scheduleConsumeBatchedInput();
       }
       notifyRendererOfFramePending();
       pokeDrawLockIfNeeded();
   }
}

中间跳转的方法比较多,小盆友都打上了 // tag:进入这一行 注释,童鞋们可以自行跟踪,会发现最后会调用到编舞者,即 Choreographer 类的 postCallback方法。Choreographer 是一个会接收到垂直同步信号的类,所以当下一帧到达时,他会调用我们刚才提交的任务,即此处的 mTraversalRunnable,并执行其 run 方法。

值得一提的是通过 Choreographer 的 postCallback 方法提交的任务并不是每一帧都会调用,而是只在下一帧到来时调用,调用完之后就会将该任务移除。简而言之,就是提交一次就会在下一帧调用一次。

我们继续来看 mTraversalRunnable 的具体内容,看看每一帧都做了写什么操作。

// ViewRootImpl 类
final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();

// ViewRootImpl 类
final class TraversalRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        doTraversal();
    }
}

// ViewRootImpl 类
void doTraversal() {
    if (mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = false;
        mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

        if (mProfile) {
            Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
        }

        // 进入此处
        performTraversals();

        if (mProfile) {
            Debug.stopMethodTracing();
            mProfile = false;
        }
    }
}

// ViewRootImpl 类
private void performTraversals() {
    
    // 省略不相关代码

        if (!mStopped || mReportNextDraw) {
           
           // 省略不相关代码
                
                // FLAG2
                int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
                int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);

                // 省略不相关代码

                // 进行测量
                performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);

    // 省略不相关代码
                
        // 进行摆放
        performLayout(lp, mWidth, mHeight);

    // 省略不相关代码

    // 布局完回调
    if (triggerGlobalLayoutListener) {
        mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = false;
        mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnGlobalLayout();
    }
    
    // 省略不相关代码

        // 进行绘制
        performDraw();
    
}

调用了 mTraversalRunnablerun 方法之后,会发现也是一连串的方法调用,后来到 performTraversals,这里面就有我们一直提到三个绘制流程方法的起源地。这三个起源地就是我们在上面看到的三个方法 performMeasureperformLayoutperformDraw

而这三个方法会进行如下图的一个调用链(😄还是手绘,勿喷),从代码我们也知道,会按照 performMeasureperformLayoutperformDraw 的顺序依次调用。

performMeasure 会触发我们的测量流程,如图中所示,进入第一层的 ViewGroup,会调用 �measureonMeasure,在 onMeasure 中调用下一层级,然后下一层级的 View或ViewGroup 会重复这样的动作,进行所有 View 的测量。(这一过程可以理解为书的深度遍历)

performLayoutperformMeasure 的流程大同小异,只是方法名不同,就不再赘述。

performDraw 稍微些许不同,当前控件为ViewGroup时,只有需要绘制背景或是我们通过 setWillNotDraw(false) 设置我们的ViewGroup需要进行绘制时,会进入 onDraw 方法,然后通过 dispatchDraw 进行绘制子View,如此循环。而如果为View,自然也就不需要绘制子View,只需绘制自身的内容即可。


至此,绘制流程的源头我们便了解清楚了, onMeasureonLayoutonDraw 三个方法我们会在后面进行详述并融入在实战中。

四、Activity 的界面结构在哪里开始形成


上图是 Activity 的结构。我们先进行大致的描述,然后在进入源码体会这一过程。

我们可以清晰的知道一个 Activity 会对应着有一个 Window,而 Window 的唯一实现类为 PhoneWindowPhoneWindow 的初始化是在 Activity 的 attach 方法中,我们前面也有提到 attach 方法,感兴趣的童鞋可以自行深入。

在往下一层是一个 DecorView,被 PhoneWindow 持有着,DecorView 的初始化在 setContentView 中,这个我们待会会进行详细分析。DecorView 是我们的顶级View,我们设置的布局只是其子View。

DecorView 是一个 FrameLayout。但在 setContentView 中,会给他加入一个线性的布局(LinearLayout)。该线性布局的子View 则一般由 TitleBar 和 ContentView 进行组成。TitleBar 我们可以通过 requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE); 进行去除,而 ContentView 则是来装载我们设置的布局文件的 ViewGroup 了

现在我们已经有一个大概的印象,接下来进行详细分析。在上一节中(FLAG1处),我们最先会进入的生命周期为onCreate,在该方法中我们都会写上这样一句代码setContentView(R.layout.xxxx) 进行设置布局。经过上一节我们也知道,真正的绘制流程是在 onResume 之后(忘记的童鞋请倒回去看一下),那么 setContentView 起到一个什么作用呢?我进入源码一探究竟吧。

进入 Activity 的 setContentView 方法,可以看到下面这段代码。getWindow 返回的是一个 Window 类型的对象,而通过Window的官方注释可以知道其唯一的实现类为PhoneWindow, 所以我们进入 PhoneWindow 类查看其 setContentView 方法,这里值得我们注意有两行代码。我们一一进入,我们先进入 installDecor 方法。

// Activity 类
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
    // getWindow 返回的是 PhoneWindow
    getWindow().setContentView(layoutResID);
    initWindowDecorActionBar();
}

// Activity 类
public Window getWindow() {
   return mWindow;
}

// PhoneWindow 类
@Override
public void setContentView(int layoutResID) {
    // 此时 mContentParent 为空,mContentParent 是装载我们布局的容器
    if (mContentParent == null) {
        // 进行初始化 顶级View——DecorView 和 我们设置的布局的装载容器——ViewGroup(mContentParent)
        installDecor();
    } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
        mContentParent.removeAllViews();
    }

    if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
        final Scene newScene = Scene.getSceneForLayout(mContentParent, layoutResID,
                getContext());
        transitionTo(newScene);
    } else {
        // 加载我们设置的布局文件 到 mContentParent
        mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
    }
    mContentParent.requestApplyInsets();
    final Callback cb = getCallback();
    if (cb != null && !isDestroyed()) {
        cb.onContentChanged();
    }
    mContentParentExplicitlySet = true;
}

installDecor 方法的作用为初始化了我们的顶级View(即DecorView)和初始化装载我们布局的容器(即 mContentParent 属性)。具体代码如下

private void installDecor() {
    mForceDecorInstall = false;
    if (mDecor == null) {
        // 会进行实例化 一个mDecor
        mDecor = generateDecor(-1);
        mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
        mDecor.setIsRootNamespace(true);
        if (!mInvalidatePanelMenuPosted && mInvalidatePanelMenuFeatures != 0) {
            mDecor.postOnAnimation(mInvalidatePanelMenuRunnable);
        }
    } else {
        mDecor.setWindow(this);
    }
    if (mContentParent == null) {
        // 初始化 mContentParent
        mContentParent = generateLayout(mDecor);

       // 省略不相关代码
}

generateDecor 中会进行 DecorView 的创建,具体代码如下,较为简单

protected DecorView generateDecor(int featureId) {
    Context context;
    if (mUseDecorContext) {
        Context applicationContext = getContext().getApplicationContext();
        if (applicationContext == null) {
            context = getContext();
        } else {
            context = new DecorContext(applicationContext, getContext().getResources());
            if (mTheme != -1) {
                context.setTheme(mTheme);
            }
        }
    } else {
        context = getContext();
    }
    return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes());
}

紧接着是generateLayout 方法,核心代码如下,如果我们在 onCreate 方法前通过requestFeature 进行设置一些特征,此时的 getLocalFeatures 就会获取到,并根据其值选择合适的布局赋值给 layoutResource 属性。最后将该布局资源解析,赋值给 DecorView,紧接着将 DecorView 中 id 为 content 的控件赋值给 contentParent,而这个控件将来就是装载我们设置的布局资源。

protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {

    // 省略不相关代码

    int layoutResource;
    int features = getLocalFeatures();
    // System.out.println("Features: 0x" + Integer.toHexString(features));
    if ((features & (1 << FEATURE_SWIPE_TO_DISMISS)) != 0) {
        layoutResource = R.layout.screen_swipe_dismiss;
        setCloseOnSwipeEnabled(true);
    } else if ((features & ((1 << FEATURE_LEFT_ICON) | (1 << FEATURE_RIGHT_ICON))) != 0) {
        if (mIsFloating) {
            TypedValue res = new TypedValue();
            getContext().getTheme().resolveAttribute(
                    R.attr.dialogTitleIconsDecorLayout, res, true);
            layoutResource = res.resourceId;
        } else {
            layoutResource = R.layout.screen_title_icons;
        }
        // XXX Remove this once action bar supports these features.
        removeFeature(FEATURE_ACTION_BAR);
        // System.out.println("Title Icons!");
    } else if ((features & ((1 << FEATURE_PROGRESS) | (1 << FEATURE_INDETERMINATE_PROGRESS))) != 0
            && (features & (1 << FEATURE_ACTION_BAR)) == 0) {
        // Special case for a window with only a progress bar (and title).
        // XXX Need to have a no-title version of embedded windows.
        layoutResource = R.layout.screen_progress;
        // System.out.println("Progress!");
    } else if ((features & (1 << FEATURE_CUSTOM_TITLE)) != 0) {
        // Special case for a window with a custom title.
        // If the window is floating, we need a dialog layout
        if (mIsFloating) {
            TypedValue res = new TypedValue();
            getContext().getTheme().resolveAttribute(
                    R.attr.dialogCustomTitleDecorLayout, res, true);
            layoutResource = res.resourceId;
        } else {
            layoutResource = R.layout.screen_custom_title;
        }
        // XXX Remove this once action bar supports these features.
        removeFeature(FEATURE_ACTION_BAR);
    } else if ((features & (1 << FEATURE_NO_TITLE)) == 0) {
        // If no other features and not embedded, only need a title.
        // If the window is floating, we need a dialog layout
        if (mIsFloating) {
            TypedValue res = new TypedValue();
            getContext().getTheme().resolveAttribute(
                    R.attr.dialogTitleDecorLayout, res, true);
            layoutResource = res.resourceId;
        } else if ((features & (1 << FEATURE_ACTION_BAR)) != 0) {
            layoutResource = a.getResourceId(
                    R.styleable.Window_windowActionBarFullscreenDecorLayout,
                    R.layout.screen_action_bar);
        } else {
            layoutResource = R.layout.screen_title;
        }
        // System.out.println("Title!");
    } else if ((features & (1 << FEATURE_ACTION_MODE_OVERLAY)) != 0) {
        layoutResource = R.layout.screen_simple_overlay_action_mode;
    } else {
        // Embedded, so no decoration is needed.
        layoutResource = R.layout.screen_simple;
        // System.out.println("Simple!");
    }   

    mDecor.startChanging();
    // 进行加载 DecorView 的布局
    mDecor.onResourcesLoaded(mLayoutInflater, layoutResource);

    // 这里就获取了装载我们设置的内容容器 id 为 R.id.content
    ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);
    
    // 省略不相关代码

    return contentParent;
}

我们折回到 setContentView 方法,来到 mLayoutInflater.inflate(...); 这行代码,layoutResID 为我们设置的布局文件,而 mContentParent 就是我们刚刚获取的id 为 content 的控件, 这里便是把他从 xml 文件解析成一棵控件的对象树,并且放入在 mContentParent 容器内。

至此我们知道,Activity 的 setContentView 是让我们布局文件从xml “翻译” 成对应的控件对象,形成一棵以 DecorView 为根结点的控件树,方便我们后面绘制流程进行遍历。

五、绘制流程如何运转起来的

终于来到核心节,我们来继续分析第三节最后说到的三个方法onMeasureonLayoutonDraw,这便是绘制流程运转起来的最后一道门阀,是我们自定义控件中可操作的部分。我们接下来一个个分析

1、onMeasure

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)

要解释清楚这个方法,我们需要先说明两个参数的含义和构成。两个参数都是 MeasureSpec 的类型

MeasureSpec是什么

MeasureSpec 是一个 32位的二进制数。高2位为测量模式,即SpecMode;低30位为测量数值,即SpecSize。我们先看下源码,从源码中找到这两个值的含义。

以下是 MeasureSpec 类的代码(删除了一些不相关的代码)

public static class MeasureSpec {
    private static final int MODE_SHIFT = 30;
    // 最终结果为:11 ...(30位)
    private static final int MODE_MASK = 0x3 << MODE_SHIFT;

    // 父View 不对 子View 施加任何约束。 子View可以是它想要的任何尺寸。
    // 二进制:00 ...(30位)
    public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;

    // 父View 已确定 子View 的确切大小。子View 的大小便是父View测量所得的值
    // 二进制:01 ...(30位)
    public static final int EXACTLY = 1 << MODE_SHIFT;

    // 父View 指定一个 子View 可用的最大尺寸值,子View大小 不能超过该值。
    // 二进制:10 ...(30位)
    public static final int AT_MOST = 2 << MODE_SHIFT;

    public static int makeMeasureSpec(@IntRange(from = 0, to = (1 << MeasureSpec.MODE_SHIFT) - 1) int size,
                                      @MeasureSpecMode int mode) {
        // API 17 之后,sUseBrokenMakeMeasureSpec 就为 false
        if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
            return size + mode;
        } else {
            return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
        }
    }

    @MeasureSpecMode
    public static int getMode(int measureSpec) {
        return (measureSpec & MODE_MASK);
    }

    public static int getSize(int measureSpec) {
        return (measureSpec & ~MODE_MASK);
    }

}

(1)测量模式

类中有三个常量: UNSPECIFIEDEXACTLYAT_MOST,他们对应着三种测量模式,具体含义我们在注释中已经写了,小盆友整理出以下表格方便我们查阅。

名称 含义 数值(二进制) 具体表现
UNSPECIFIED 父View不对子View 施加任何约束,子View可以是它想要的任何尺寸 00 ...(30个0) 系统内部使用
EXACTLY 父View已确定子View 的确切大小,子View的大小为父View测量所得的值 01 ...(30个0) 具体数值、match_parent
AT_MOST 父View 指定一个子View可用的最大尺寸值,View大小 不能超过该值。 10 ...(30个0) wrap_content

(2)makeMeasureSpec

makeMeasureSpec 方法,该方法用于合并测量模式和测量尺寸,将这两个值合为一个32位的数,高2位为测量模式,低30位为尺寸。

该方法很简短,主要得益于 (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK) 的位操作符,但也带来了一定的理解难度。我们拆解下

  • size & ~MODE_MASK 剔除 size 中的测量模式的值,即将高2位置为00
  • mode & MODE_MASK 保留传入的模式参数的值,同时将低30位置为 0...(30位0)
  • (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK) 就是 size的低30位 + mode的高2位(总共32位)

至于 &~|这三个位操作为何能做到如此的骚操作,请移步小盆友的另一博文——Android位运算简单讲解。(内容很简短,不熟悉这块内容的童鞋,强烈推荐浏览一下)

(3)getMode

getMode 方法用于获取我们传入的 measureSpec 值的高2位,即测量模式。

(4)getSize

getSize 方法用于获取我们传入的measureSpec 值的低30位,即测量的值。

解释完 MeasureSpec 的是什么,我们还有两个问题需要搞清楚:

  1. 这两个参数值从哪来
  2. 这两个参数值怎么使用

这两个参数值从哪来

借助下面这张简图,设定当前运行的 onMeasure 方法处于B控件,则其两个MeasureSpec值是由其父视图(即A控件)计算得出,计算的规则ViewGroup 有对应的方法,即 getChildMeasureSpec


getChildMeasureSpec 的具体代码如下。我们继续使用上面的情景, B中所获得的值,是 A使用自身的MeasureSpec 和 B 的 LayoutParams.width 或 LayoutParams.height 进行计算得出B的MeasureSpec。

// ViewGroup 类
public static int getChildMeasureSpec(int spec, int padding, int childDimension) {
    int specMode = MeasureSpec.getMode(spec);
    int specSize = MeasureSpec.getSize(spec);

    int size = Math.max(0, specSize - padding);

    int resultSize = 0;
    int resultMode = 0;

    switch (specMode) {
        // 父视图为确定的大小的模式
        case MeasureSpec.EXACTLY:
            /**
             * 根据子视图的大小,进行不同模式的组合:
             * 1、childDimension 大于 0,说明子视图设置了具体的大小
             * 2、childDimension 为 {@link LayoutParams.MATCH_PARENT},说明大小和其父视图一样大
             * 3、childDimension 为 {@link LayoutParams.WRAP_CONTENT},说明子视图想为其自己的大小,但
             * 不能超过其父视图的大小。
             */
            if (childDimension >= 0) {
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size. So be it.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size. It can't be
                // bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            }
            break;
        // 父视图已经有一个最大尺寸限制
        case MeasureSpec.AT_MOST:
            /**
             * 根据子视图的大小,进行不同模式的组合:
             * 1、childDimension 大于 0,说明子视图设置了具体的大小
             * 2、childDimension 为 {@link LayoutParams.MATCH_PARENT},
             * -----说明大小和其父视图一样大,但是此时的父视图还不能确定其大小,所以只能让子视图不超过自己
             * 3、childDimension 为 {@link LayoutParams.WRAP_CONTENT},
             * -----说明子视图想为其自己的大小,但不能超过其父视图的大小。
             */
            if (childDimension >= 0) {
                // Child wants a specific size... so be it
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size, but our size is not fixed.
                // Constrain child to not be bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size. It can't be
                // bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            }
            break;
        case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
            if (childDimension >= 0) {
                // Child wants a specific size... let him have it
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size... find out how big it should
                // be
                resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
                resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size.... find out how
                // big it should be
                resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
                resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
            }
            break;
    }
    return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
}

我们将这段代码整理成表格

子LayoutParams(纵向) \ 父类的SpecMode(横向) EXACTLY AT_MOST UNSPECIFIED
dp/px (确定的值) EXACTLY
ChildSize
EXACTLY
ChildSize
EXACTLY
ChildSize
MATCH_PARENT EXACTLY
ParentSize
AT_MOST
ParentSize
UNSPECIFIED
0
WRAP_CONTENT AT_MOST
ParentSize
AT_MOST
ParentSize
UNSPECIFIED
0

所以最终,B的 onMeasure 方法获得的两个值,便是 父视图A 对 B 所做的约束建议值。

你可能会有一个疑惑, 顶级DecorView 的约束哪里来,我们切回 FLAG2 处,在进入 performMeasure 方法时,携带的两个MeasureSpec 是由 WindowManager 传递过来的 Window 的 Rect 的宽高 和 Window 的 WindowManager.LayoutParam 共同决定。简而言之,DecorView的约束从 Window的参数得来

int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);

// 进行测量
performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);

这两个参数值怎么使用

我们上面一直提到的一个词叫做 “建议”,是因为到达B的两个维度(横纵)的 MeasureSpec,不是就已经决定了控件B的宽高。

这里我们可以类比为 父母总是语重心长的跟自己的孩子说,你要怎么做怎么做(即算出了子View 的 MeasureSpec),懂事的孩子会知道听从父母的建议可以让自己少走弯路(即遵循传递下来的MeasureSpec约束),而调皮一点的孩子,觉得打破常规更加好玩(即不管 MeasureSpec 的规则约束)。

按照约定,我们是要遵循父View给出的约束。而B控件再进行计算其自己子View的MeasureSpec(如果有子View),子View 会再进行测量 孙View,这样一层层的测量(这里能感受到树结构的魅力了吧😄)。

B控件完成子View的测量,调用setMeasuredDimension 将自身最终的 测量宽高 进行设置,这样就完成B控件的测量流程就完毕了。

2、onLayout

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

onLayout 则是进行摆放,这一过程比较简单,因为我们从 onMeasure 中已经得到各个子View 的宽高。父View 只要按照自己的逻辑负责给定各个子View 的 左上坐标右下坐标 即可。

3、onDraw

protected void onDraw(Canvas canvas)

绘制流程中,onDraw 应该说是童鞋们最为熟悉的,只要在 canvas 绘制自身需要绘制的内容便可以。

六、实战

上一节总结起来,就是我们在面试时总会说的那句话,onMeasure负责测量、onLayout负责摆放、onDraw负责绘制,但理论总是过于空洞,我们现在将理论融入到操作中来。我们用标签的流式布局来说明进一步解释这一切。

1、效果图


Github入口:传送门

2、编码思路

在这种标签流式布局的情景中,我们会往控件TagFlowLayout中放入标签TextView(当然也可以是更复杂的布局,这里为了方便讲清楚思路)。 我们放入四个标签,分别为 “大Android”、“猛猛的小盆友”、“JAVA”、“ PHP是最好的语言”。



我们借助这张小盆友手绘的流程图,来讲清楚这绘制流程。

(1) onMeasure

最开始,控件是空的,也就是第一幅小图。

接着将第一个标签 “大Android” 放入,此时不超出 TagFlowLayout 的宽,如第二幅小图所示。

然后将第二个标签 “猛猛的小盆友” 放入,此时如第三幅小图所示,超出了 TagFlowLayout 的宽, 所以我们进行换行,将 “猛猛的小盆友” 放入第二行。

在接着将第三个标签 “JAVA” 放入,此时不超出 TagFlowLayout 的宽,如第四幅小图所示。

最后把剩下的 “PHP是最好的语言” 也放入,当此时有个问题,即使一行放一个也容不下(第五幅小图),因为 “ PHP是最好的语言” 的宽已经超出 TagFlowLayout 的宽,所以我们在给 “PHP是最好的语言” 测量的MeasureSpec时,需要进行“纠正”,使其宽度为 TagFlowLayout 的宽,最终形成了第六幅小图的样子。

最后还需要将我们测量的结果通过 setMeasuredDimension 设置我们自身的 TagFlowLayout 控件的宽高。

(2) onLayout

经过 onMeasure ,TagFlowLayout 心中已经知道自己的 每个孩子的宽高每个孩子要“站”在哪一行,但具体的坐标还是需要进行计算。

“大Android” 的标签比较坐标比较容易(我们这里讨论思路的时候不考虑padding和margin),(l1,t1) 就是 (0,0),而 (r1,b1) 则是 (0+ width, 0+height)。

“猛猛的小盆友” 的坐标需要依赖 “大Android”,(l2,t2) 则为 (0, 第一行的高度) ,(r2,b2) 为 (自身的Width,第一行的高度+自身的Height)。

“JAVA” 的坐标则需要依赖“猛猛的小盆友” 和 “大Android”, (l3,t3) 为 (“猛猛的小盆友”的Width, 第一行的高度) ,(r3,b3) 为 (“猛猛的小盆友”的Width + 自身的Width, 第一行的高度+自身的Height)。

“PHP是最好的语言” 需要依赖前两行的总高度,具体看坐标的计算。 (l4,t4) 为 (0,第一行高+第二行高), (r4,b4) 为 (自身的Width,第一行高+第二行高+自身的Height)。


(3) onDraw

这个方法在我们这个控件中不需要,因为绘制的任务是由各个子View负责。确切的说 onDraw 在我们的 TagFlowLayout 并不会被调用,具体原因我们在前面已经说了,这里就不赘述了。

3、小结

虽然铺垫了很多,但是 TagFlowLayout 的代码量并不多,这里也不再粘贴出来,需要的进入传送门
)。我们只需要在onMeasure 中进行测量,然后将测量的值进行存储,最后在 onLayout 依赖测量的结果进行摆放即可。

七、写在最后

距离上篇博文的发布也有接近三个星期了,这次耗时比较久原因挺多,绘制流程涉及的知识点很多,这里讲述的只是比较接近于我们开发者的部分,所以导致小盆友在写这篇文章的时候有些纠结。还有另一个原因是小盆友的一些私人事情,需要些时间来平复,但最终也坚持着写完。如果童鞋们发现有那些欠妥的地方,请留言区与我讨论,我们共同进步。如果觉得这碗“蛋炒饭”别有一番滋味,给我一个赞吧。

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