Android View 系统 3 - View的绘画显示

View的显示

每一个View的显示都要经历三个过程：测量(Measure)、布局(Layout)、绘制(Draw)。这三个过程的执行时机就是由前面提到的ViewRootImpl来控制的，同时每个继承自View的子类都可以继承下面三个方法来重写这三个流程，实现自己的显示内容：

class MyView extends View {
    ...
    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {...}

    @Override
    protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {...}

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {...}
}

View树的第一次刷新

前面提到WindowManagerGlobal.addView()的实现里为每个View树创建了一个ViewRootImpl，并且最后调用了ViewRootImpl.setView()将根View以及窗口配置参数传递给了ViewRootImpl，而ViewRootImpl.setView()的实现里就触发了View树的第一次刷新：

frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
    ...
            // 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();
    ...
            res = mWindowSession.addToDisplay(...;
    ...
}

public void requestLayout() {
    if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
        checkThread();
        mLayoutRequested = true;
        scheduleTraversals();
    }
}

void checkThread() {
    if (mThread != Thread.currentThread()) {
        throw new CalledFromWrongThreadException(
                "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
    }
}

void scheduleTraversals() {
    if (!mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = true;
        mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
        mChoreographer.postCallback(
                Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
        ...
    }
}

final class TraversalRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        doTraversal();
    }
}
final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();

void doTraversal() {
    if (mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = false;
        ...
        performTraversals();
        ...
    }
}

• setView()里会调用requestLayout()请求一次窗口布局，同时还调用了mWindowSession.addToDisplay请求WindowManagerService创建底层管理的窗口WindowState。
• requestLayout()里会先通过checkThread()确认执行刷新的线程与创建ViewRootImpl的线程一致。从addView()分析的逻辑，这里肯定是一个线程，一般就是应用的主线程。后面刷新View的时候需要注意必须从主线程刷新View。
• requestLayout()里还调用了scheduleTraversals()，scheduleTraversals()里主要通过Choreographer定时了一个mTraversalRunnable任务。
• Choreographer是基于VSNC实现的一个控制类，VSNC的主要原理是每隔一个固定的时间（一般为16ms，保证每秒60帧的刷新率）设置一个高优先级中断，在中断的时候处理各种有序任务，这样所有的任务就可以按照固定的频率进行处理。VSNC可以用来进行控制界面刷新、动画、输入事件处理，使用VSNC可以使界面显示更加平滑、流畅。
• Choreographer.postCallback()就是将一个Runnable任务添加到有序任务队列里，当下次VSNC中断到来时执行任务队列里的所有任务，在这里是TraversalRunnable。
• ViewRootImpl将每次的刷新任务封装到TraversalRunnable里，每次刷新任务执行的时候调用一次doTraversal()，并在doTraversal()里调用performTraversals()执行真正的组织刷新操作。

frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java

private void performTraversals() {
    ...
    if (mFirst || ...) {
        ...
        //第一次刷新请求窗口布局
        relayoutResult = relayoutWindow(params, viewVisibility, insetsPending);
        ...
    }
    ...
    //执行测量操作
    performMeasure(...);
    ...
    //执行布局操作
    performLayout(...);
    ...
    //执行绘画操作
    performDraw();    
}

private int relayoutWindow(...) throws RemoteException {
    ...
    //通过WindowSession将请求传递给WindowManagerService
    int relayoutResult = mWindowSession.relayout(...);
}

• relayoutWindow 如果是第一次请求刷新，会先通过relayoutWindow()请求WindowManagerService为窗口创建Surface，后面该View树所有的内容都会绘制在这个Surface上。
• performMeasure 从根View开始测量View树中每个View的大小。
• performLayout 对View树进行布局，确认父View里每个子View的位置。
• performDraw 绘画View树里的所有View。

View 的测量

View 的测量过程就是计算View的显示大小的过程，ViewRootImpl.performMeasure()就是从根View开始，对View树中的每个View进行测量。

设置大小

在布局文件中每个View可以通过layout_width和layout_height两个属性指定View的大小：

<Button
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="这是match_parent宽度" />

<Button
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="这是wrap_content宽度" />

<Button
    android:layout_width="90dp"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="这是90dp宽度" />

layout_width和layout_height两个属性的值可以为3种：

• match_parent/fill_parent: 大小为父View允许的最大值（fill_parent 为 Android2.3 之前使用）
• wrap_content: 大小为该View实际需要的大小
• 固定大小: 大小固定为某个具体值，可以使用的单位有 dp/dip、px、pt、in、mm （单位参考）

如下为使用上面三种类型指定View宽度的效果

测量大小

上面介绍的是在布局资源中设置View 的大小，但是View只有在经过测量过程才能够确定最终的显示大小。父View在测量一个子View的大小时，会调用子View的onMeasure方法，子View可以重写这个方法实现自己的测量计算：

class MyView extends View {

    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        // 获取测量模式
        int widthMode = View.MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
        int width = View.MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
        int height = View.MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);
        switch (widthMode) {
            case MeasureSpec.UNSPECIFIED: //父View未指定大小，子View可以设置任意大小
                width = 160;
                break;
            case MeasureSpec.EXACTLY: //父View已经设置了子View的具体大小，子View无法再更改
                break;
            case MeasureSpec.AT_MOST: //父View指定了子View大小的上限，子View可以在该上限内任意设置
                width = width / 2;
                break;
        }
        ...
        //设置最终计算完的大小
        setMeasuredDimension(width, height);
    }
}

onMeasure方法的两个参数widthMeasureSpec、heightMeasureSpec 是父View为子View计算过的宽高，这两个参数的值是经过View.MeasureSpec类封装过的，我们可以通过View.MeasureSpec.getMode获得父View指定的测量模式，通过View.MeasureSpec.getSize获得父View计算的测量大小。测量模式有如下三种：

• MeasureSpec.UNSPECIFIED 父View未指定大小，子View可以设置任意大小
• MeasureSpec.EXACTLY 父View已经设置了子View的具体大小，子View无法再更改
• MeasureSpec.AT_MOST 父View指定了子View大小的上限，子View可以在该上限内任意设置

最后要记得调用View.setMeasuredDimension设置最终计算完的View大小。
View测量的大小可以通过 View.getMeasuredWidth()和View.getMeasuredHeight()获得：

int measuredWidth = view.getMeasuredWidth();
int measuredHeight = view.getMeasuredHeight();

内边距与外边距

上面介绍的是View测量后的大小，但这并不是一个View会占据的最终大小，还需要考虑上View的内边距。如下为View的内边距与外边距区域示意图：

• 内边距
  内边距为View显示主体内容（如：TextView的文本内容、ImageView的图片内容、ViewGroup等View容器的子View等）时在上、下、左、右四个边上缩进的距离。
  View在测量时只会根据自己所要显示的主体内容所需要的大小进行测量，得出的大小一般称为测量尺寸。测量尺寸通过 View.getMeasuredWidth()和View.getMeasuredHeight()获得。
  父View在子View测量完后还需要加上子View设置的内边距，得到该子View的绘制尺寸。测量尺寸可以通过 View.getWidth()和View.getHeight()获得。

• 外边距
  外边距为View在ViewGroup中布局时与其他View的最小间隔距离，在View自身测量、绘制时不会考虑，只有在父View中进行布局时才会考虑。

在布局资源文件里可以对View设置内边距和外边距：

<TextView
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:background="@android:color/red"
    android:padding="10dp"
    android:layout_margin="10dp"/>

注意： 通过android:background属性给View设置背景时，该背景会覆盖包含内边距在内的绘制区域，不会覆盖外边距的区域。

View 的布局

View的布局就是父View确定每个子View的显示位置的过程，布局过程是从ViewRootImpl.performLayout()开始的，从根View开始请求View树中的每个ViewGroup进行布局操作。

设置布局位置

Android系统提供的LinearLayout、RelativeLayout等布局类，可以xml配置文件里就可以进行布局配置：

<LinearLayout
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:orientation="vertical">
    <TextView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Text1"/>
    <TextView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Text2"/>
LinearLayout>

<RelativeLayout
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content">
    <TextView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentTop="true"
        android:text="Text3"/>
    <TextView
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_alignParentLeft="true"
        android:text="Text4"/>
RelativeLayout>

• LinearLayout 可以设置子View按从水平方向或者垂直方向进行顺序布局
• RelativeLayout 可以让子View设置停靠在父View中的任意位置，或者与相对其他子View进行布局
• 其他系统提供的布局类如GridLayout、ListView等也可以在xml文件里进行布局配置

通知View布局位置

每个子View被父View布局的时候都会通过onLayout()方法收到布局的结果

protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    ...
}

• boolean changed 参数表示本次布局相对上一次布局有没有变化，如果是第一次布局，这个值就是true。
• int left, int top, int right, int bottom 几个参数表示该View在父View中上、下、左、右的位置。
• 如果该View是一个ViewGroup，需要在自己的onLayout()里调用所有子View的layout()方法。
• 如果View显示完成后受到事件触发，需要重新调整布局，调用一次View.requestLayout()就可以进行一次View树的布局操作，新的布局操作会在下一次VSYNC中断到来时触发。

View 的绘画

View 的绘画同样也是从ViewRootImpl.performDraw()开始的，从根View开始绘制View树中的每个子View。每个View都需要继承View.onDraw()方法来实现自己的绘画操作。Canvas提供了绘画线条、文字、图片等的接口。

class MyView extends View {

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        canvas.drawLine(x, y);
        canvas.drawText(str);
        canvas.drawBitmapMesh(mBitmap);
    }
}

当View状态发生变化需要重新绘画时，可以调用View.invalidate()方法触发一次绘画操作，下次VSYNC到来时这个View的onDraw()方法就会调用。

设置View的可见性

通过View.setVisibility(int visibility)可以设置View的可见性，可以传入的参数如下：

• View.VISIBLE View可见，正常显示
• View.INVISIBLE View不可见，但是在进行布局时仍然会考虑，并占据一定区域
• View.GONE View不可见，并且进行布局时也不会考虑，不占据认可区域