Android UI绘制流程之测量篇

经过前一片前奏的分析,我们知道从ViewRootImpl的performTraversals方法正式进入View的测量、布局、绘制流程。本文着重分析View的measure流程。直接上代码吧

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

private void performTraversals() {
    ...
    if (!mStopped || mReportNextDraw) {
        boolean focusChangedDueToTouchMode = ensureTouchModeLocally(
            (relayoutResult&WindowManagerGlobal.RELAYOUT_RES_IN_TOUCH_MODE) != 0);
                if (focusChangedDueToTouchMode || mWidth != host.getMeasuredWidth()
                        || mHeight != host.getMeasuredHeight() || contentInsetsChanged ||
                        updatedConfiguration) {
                    // 注释2
                    int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
                    int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);

                    if (DEBUG_LAYOUT) Log.v(mTag, "Ooops, something changed!  mWidth="
                            + mWidth + " measuredWidth=" + host.getMeasuredWidth()
                            + " mHeight=" + mHeight
                            + " measuredHeight=" + host.getMeasuredHeight()
                            + " coveredInsetsChanged=" + contentInsetsChanged);

                    // 注释1
                    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    				...
                }
        ...
    }
    ...   
}

在performTraversals方法中找到测量相关的逻辑代码注释1处的performMeasure方法,根据方法的参数定位到注释2处的代码,顾名思义,表示宽高的“测量规格“的意思。那测量规格具体指的是什么呢?带着疑问进入getRootMeasureSpec方法:

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

private static int getRootMeasureSpec(int windowSize, int rootDimension) {
    int measureSpec;
    switch (rootDimension) {

    case ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT:
        // Window can't resize. Force root view to be windowSize.
        measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.EXACTLY);
        break;
    case ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT:
        // Window can resize. Set max size for root view.
        measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.AT_MOST);
        break;
    default:
        // Window wants to be an exact size. Force root view to be that size.
        measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(rootDimension, MeasureSpec.EXACTLY);
        break;
    }
    return measureSpec;
}

这里我们看到了MeasureSpec对象,它的作用是在measure流程中,系统将View的LayoutParams根据父容器所施加的规则转换成对应的MeasureSpec(测量规格),然后在onMeasure中根据这个MeasureSpec来确定view的测量宽高。这是我们打开MeasureSpec源码,在这中间我们会看到下面这几个方法:

 public static class MeasureSpec {
    private static final int MODE_SHIFT = 30;
    private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT; 
     /**
      * UNSPECIFIED 模式:
      * 父View不对子View有任何限制,子View需要多大就多大
      */ 
    public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;

    /**
      * EXACTYLY 模式:
      * 父View已经测量出子Viwe所需要的精确大小,这时候View的最终大小
      * 就是SpecSize所指定的值。对应于match_parent和精确数值这两种模式
      */ 
    public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;

    /**
      * AT_MOST 模式:
      * 子View的最终大小是父View指定的SpecSize值,并且子View的大小不能大于这个值,
      * 即对应wrap_content这种模式
      */ 
    public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;

    //将size和mode打包成一个32位的int型数值
    //高2位表示SpecMode,测量模式,低30位表示SpecSize,某种测量模式下的规格大小
    public static int makeMeasureSpec(int size, int mode) {
        if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
            return size + mode;
        } else {
            return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
        }
    }

    //将32位的MeasureSpec解包,返回SpecMode,测量模式
    public static int getMode(int measureSpec) {
        return (measureSpec & MODE_MASK);
    }

    //将32位的MeasureSpec解包,返回SpecSize,某种测量模式下的规格大小
    public static int getSize(int measureSpec) {
        return (measureSpec & ~MODE_MASK);
    }
    //...
}

MeasureSpec代表一个32位的int值,高2位代表SpecMode,表示测量模式,低30位代表SpecSize,表示在某种测量模式下的规格大小。MeasureSpec将SpecMode和SpecSize打包成一个int值来避免过多的对象内存分配,为了方便操作,其提供了打包的方法makeMeasureSpec,SpecMode和SpecSize也是一个int值,MeasureSpec也可以通过解包的方法getMode和getSize得到原始的SpecMode和SpecSize。具体的运算就是借助MODE_MASK这个常量来辅助实现的。

ModeMask

第一个常量ModeMask是3向左位移了30位,因为int型以四个字节存储,所以3的二进制在内存中存储:
00000000 00000000 00000000 00000011
左位移30位之后:
11000000 00000000 00000000 00000000

SpecMode有三类,每一类都表示特殊的含义,如下所示。

UNSPECIFIED

父容器不对View有任何限制,要多大给多大,这种情况一般用于系统内部,表示一

种测量的状态。

EXACTLY : 精确模式

父容器已经检测出View所需要的精确大小,这个时候View的最终大小就是SpecSize所
指定的值。它对应于LayoutParams中的match_parent和具体的数值这两种模式。

EXACTLY常量1在内存中存储:
00000000 00000000 00000000 00000001
左位移30位之后:
01000000 00000000 00000000 00000000

AT_MOST :最大模式

父容器指定了一个可用大小即SpecSize,View的大小不能大于这个值,具体是什么值
要看不同View的具体实现。它对应于LayoutParams中的wrap_content。

AT_MOST常量2在内存存储:
00000000 00000000 00000000 00000010
左位移30位之后:
10000000 00000000 00000000 00000000

相关的计算原理分析:

符号 描述 运算规则
& 两个位都为1时,结果才为1
| 两个位都为0时,结果才为0
^ 异或 两个位相同,结果为0,相异为1
取反 0变为1, 1变为0
<< 左移 二进位全部左移若干位,高位丢弃,低位补0
>> 右移 二进位全部右移若干位,对无符号数,高位补0,有符号数,各编译器处理方法不一样,有的补符号位(算术右移),有的补0(逻辑右移)

比如makeMeasureSpec(8, MeasureSpec.EXACTLY),

即size=8, 二进制表示为:00000000 00000000 00000000 00001000

MeasureSpec.EXACTLY= 1 << 30

二进制表示为:01000000 00000000 00000000 00000000

方法返回表达式 (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK)的值

MODE_MASK :11000000 00000000 00000000 00000000

~MODE_MASK:00111111 11111111 11111111 11111111

size & ~MODE_MASK:

​ 00000000 00000000 00000000 00001000

&

​ 00111111 11111111 11111111 11111111

=

​ 00000000 00000000 00000000 00001000

mode = MeasureSpec.EXACTLY= 1 << 30 : 01000000 00000000 00000000 00000000

mode & MODE_MASK

​ 01000000 00000000 00000000 00000000

​ &

​ 11000000 00000000 00000000 00000000

​ =

​ 01000000 00000000 00000000 00000000

(size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK)

​ 00000000 00000000 00000000 00001000

​ |

​ 01000000 00000000 00000000 00000000

​ =

​ 01000000 00000000 00000000 00001000

measureSpec的值,二进制表示为:01000000 00000000 00000000 00001000

再看getSize()方法:measureSpec & ~MODE_MASK

01000000 00000000 00000000 00001000

&

00111111 11111111 11111111 11111111

=

00000000 00000000 00000000 00001000

返回值二进制表示为8

对MeasureSpec有了初步的认识后,我们再回到performTraversals方法的注释2处的getRootMeasureSpec方法,点击进入,我们发现参数mWindow对应参数windowSize表示窗口的宽度,lp.width对应rootDimension表示就是顶层View即DecorView布局属性设置的宽度。结合方法内部的switch语句,不难得出结论,对于DecorView而言,其MeasureSpec由窗口的尺寸和自身的LayoutParams来共同决定的。

再次回到源码分析流程,进入performMeasure方法:

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

private void performMeasure(int childWidthMeasureSpec, int childHeightMeasureSpec) {
    if (mView == null) {
        return;
    }
    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "measure");
    try {
        // 注释1
        // mView表示DecorView,可进入setView查看
        mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    } finally {
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
    }
}

进入measure方法,来到了View的measure方法,我们发现它内部调用了onMeasure方法:

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

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    ...
    onMeasure()
    ...
}

进入View的onMea方法:

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
            getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}

总体来说,performMeasure在最终调用到具体View的onMeasure方法,而我们的控件会更具自身的业务需求来重写onMeasure方法,无论是系统的FrameLayout、LinearLayout等控件,还是我们自定义控件的时候,onMeasure的逻辑都不尽相同。这也是为什么ViewGroup没有onMeasure方法,即没有定义测量的具体过程,ViewGroup是一个抽象类,测量过程的onMeasure方法需要各个子类去具体实现,不同的ViewGroup子类有不同的布局特性,这导致它们的测量细节各不相同,因此ViewGroup无法统一实现(onMeasure方法)。

由于前面的mView表示DecorView,而DecorView继承FrameLayout,所以这里以FrameLayout为例分析ViewGroup的测量过程。进入FrameLayout的onMeasure方法:

frameworks/base/core/java/android/widget/FrameLayout.java

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
	//获取当前布局内的子View数量
	int count = getChildCount();

	//判断当前布局的宽高是否是match_parent模式或者指定一个精确的大小,如果宽高中只要有一个为
	//wrap_content,那么measureMatchParentChildren为true,否则为false
	final boolean measureMatchParentChildren =
	MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec) != MeasureSpec.EXACTLY ||
    MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec) != MeasureSpec.EXACTLY;
    ...
	// 遍历所有可见类型不为GONE的子View
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        final View child = getChildAt(i);
        if (mMeasureAllChildren || child.getVisibility() != GONE) {
            // 对每一个子View进行测量
            measureChildWithMargins(child, widthMeasureSpec, 0, heightMeasureSpec, 0);
            final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
            // 寻找子View中宽高的最大者,因为如果FrameLayout是wrap_content属性
            // 那么它的大小取决于子View加上margin的大小
            maxWidth = Math.max(maxWidth,
            child.getMeasuredWidth() + lp.leftMargin + lp.rightMargin);
            maxHeight = Math.max(maxHeight,
            child.getMeasuredHeight() + lp.topMargin + lp.bottomMargin);
            childState = combineMeasuredStates(childState, child.getMeasuredState());
            // 表示FrameLayout宽高中至少有一个为wrap_content
            // 当FrameLayout为wrap_content的时候,子View的测量大小会影响FrameLayout的测量大小
            if (measureMatchParentChildren) {
            if (lp.width == LayoutParams.MATCH_PARENT ||
            lp.height == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
            // 满足FrameLayout宽或高有一个为wrap_content, 子View的宽或高有一个
            // match_parent时,将子View添加到集合
                    mMatchParentChildren.add(child);
                }
            }
        }
    }

    // Account for padding too
    maxWidth += getPaddingLeftWithForeground() + getPaddingRightWithForeground();
    maxHeight += getPaddingTopWithForeground() + getPaddingBottomWithForeground();

    // Check against our minimum height and width
    maxHeight = Math.max(maxHeight, getSuggestedMinimumHeight());
    maxWidth = Math.max(maxWidth, getSuggestedMinimumWidth());

    // Check against our foreground's minimum height and width
    final Drawable drawable = getForeground();
    if (drawable != null) {
        maxHeight = Math.max(maxHeight, drawable.getMinimumHeight());
        maxWidth = Math.max(maxWidth, drawable.getMinimumWidth());
    }

    setMeasuredDimension(resolveSizeAndState(maxWidth, widthMeasureSpec, childState),
            resolveSizeAndState(maxHeight, heightMeasureSpec,
                    childState << MEASURED_HEIGHT_STATE_SHIFT));
	// 有match_parent的子View个数
    count = mMatchParentChildren.size();
    if (count > 1) {
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            final View child = mMatchParentChildren.get(i);
            final MarginLayoutParams lp = (MarginLayoutParams) child.getLayoutParams();
			// 对FrameLayout的宽度规格设置,因为这会影响子View的测量
            final int childWidthMeasureSpec;
            /**
             * 如果子View的宽度是match_parent属性,那么对当前FrameLayout的MeasureSpec修改:
             * 把widthMeasureSpec的宽度规格修改为:总宽度 - padding - margin,这样做的意思是:
             * 对于子Viw来说,如果要match_parent,那么它可以覆盖的范围是FrameLayout的测量宽度
             * 减去padding和margin后剩下的空间。
          	 *
             * 以下两点的结论,可以查看getChildMeasureSpec()方法:
             *
             * 如果子View的宽度是一个确定的值,比如50dp,那么FrameLayout的widthMeasureSpec
             * 的宽度 规格修改为:
             * SpecSize为子View的宽度,即50dp,SpecMode为EXACTLY模式
             * 
             * 如果子View的宽度是wrap_content属性,那么FrameLayout的widthMeasureSpec
             * 的宽度规格修改为:
             * SpecSize为子View的宽度减去padding减去margin,SpecMode为AT_MOST模式
             */

            if (lp.width == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                final int width = Math.max(0, getMeasuredWidth()
                        - getPaddingLeftWithForeground() 
                        - getPaddingRightWithForeground()
                        - lp.leftMargin - lp.rightMargin);
                childWidthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(
                        width, MeasureSpec.EXACTLY);
            } else {
                childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(widthMeasureSpec,
                        getPaddingLeftWithForeground() + getPaddingRightWithForeground() 
                        +lp.leftMargin + lp.rightMargin,lp.width);
            }

            // 对高度进行同样的处理,省略...
			...
            //对于这部分的子View需要重新进行measure过程
            child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
        }
    }
}

对于FrameLayout的测量流程详细分析,可对照注释进行查阅,再次总结一下,FrameLayout根据它的MeasureSpec来对每一个子View进行测量,即调用measureChildWithMargin方法,这个方法下面会详细说明;对于每一个测量完成的子View,会寻找其中最大的宽高,那么FrameLayout的测量宽高会受到这个子View的最大宽高的影响(wrap_content模式),接着调用setMeasureDimension方法,把FrameLayout的测量宽高保存。最后则是特殊情况的处理,即当FrameLayout为wrap_content属性时,如果其子View是match_parent属性的话,则要重新设置FrameLayout的测量规格,然后重新对该部分View测量。

在上面提到setMeasureDimension方法,该方法用于保存测量结果,在上面的源码里面,该方法的参数接收的是resolveSizeAndState方法的返回值那么我们直接看View#resolveSizeAndState方法:

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

public static int resolveSizeAndState(int size, int measureSpec, int childMeasuredState){
    final int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
    final int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);
    final int result;
    switch (specMode) {
        case MeasureSpec.AT_MOST:
            if (specSize < size) {
                result = specSize | MEASURED_STATE_TOO_SMALL;
            } else {
                result = size;
            }
            break;
        case MeasureSpec.EXACTLY:
            result = specSize;
            break;
        case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
        default:
            result = size;
    }
    return result | (childMeasuredState & MEASURED_STATE_MASK);
 }

可以看到该方法的思路是相当清晰的,当specMode是EXACTLY时,那么直接返回MeasureSpec里面的宽高规格,作为最终的测量宽高;当specMode时AT_MOST时,那么取MeasureSpec的宽高规格和size的最小值,前面也提到过,当SpecMode为AT_MOST时,父容器指定了一个可用大小即SpecSize,View的大小不能大于这个值。

上面有提到在FrameLayout测量过程中会遍历测量子View,调用的是measureChildWithMargins方法:

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

protected void measureChildWithMargins(View child,
        int parentWidthMeasureSpec, int widthUsed,
        int parentHeightMeasureSpec, int heightUsed) {
    final MarginLayoutParams lp = (MarginLayoutParams) child.getLayoutParams();

    final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,
            mPaddingLeft + mPaddingRight + lp.leftMargin + lp.rightMargin
                    + widthUsed, lp.width);
    final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentHeightMeasureSpec,
            mPaddingTop + mPaddingBottom + lp.topMargin + lp.bottomMargin
                    + heightUsed, lp.height);

    child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
}

内部调用了getChildMeasureSpec方法,看方法的参数就明白了,把父容器的MeasureSpec以及自身的layoutParams属性传递进去来获取子View的MeasureSpe,可见普通View的MeasureSpec由父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams来共同决定的。在这里我们可以看到直接又调用了子类的measure测量方法遍历测量子View。ViewGroup那么现在我们能得到整体的测量流程:在performTraversals开始获得DecorView种的系统布局的尺寸,然后在performMeasure方法中开始测量流程,对于不同的layout布局有着不同的实现方式,但大体上是在onMeasure方法中,对每一个子View进行遍历,根据ViewGroup的MeasureSpec及子View的layoutParams来确定自身的测量宽高,然后最后根据所有子View的测量宽高信息再确定爸爸的宽高
不断的遍历子View的measure方法,根据ViewGroup的MeasureSpec及子View的LayoutParams来决定子View的MeasureSpec,进一步获取子View的测量宽高,然后逐层返回,不断保存ViewGroup的测量宽高

总结

  • 对于DecorView,其MeasureSpec由窗口的尺寸和其自身的LayoutParams共同决定的

  • 对于普通View,其MeasureSpec由父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams共同决定的
    Android UI绘制流程之测量篇_第1张图片

  • MeasureSpec代表一个32位的int值,高2位代表SpecMode,表示测量模式,低30位代表SpecSize,表示在某种测量模式下的规格大小。MeasureSpec将SpecMode和SpecSize打包成一个int值来避免过多的对象内存分配,为了方便操作,其提供了打包的方法makeMeasureSpec,SpecMode和SpecSize也是一个int值,MeasureSpec也可以通过解包的方法getMode和getSize得到原始的SpecMode和SpecSize

  • SpecMode有三类

    • UNSPECIFIED :父容器不对View有任何限制,要多大给多大,这种情况一般用于系统内部,表示一 种测量的状态。

    • EXACTLY:父容器已经检测出View所需要的精确大小,这个时候View的最终大小就是SpecSize所 指定的值。它对应于LayoutParams中的match_parent和具体的数值这两种模式。

    • AT_MOST:父容器指定了一个可用大小即SpecSize,View的大小不能大于这个值,具体是什么值要看不同View的具体实现。它对应于LayoutParams中的wrap_content。

  • 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了,接着子元素就会重复父容器的measure过程,如此反复就完成了整个View数的遍历。

  • ViewGroup是一个抽象类,没有具体的测量方法,其测量过程由具体的子类去实现,因为ViewGroup的不同子类有不同的布局特性,导致测量细节各不相同,比如FrameLayout,LinearLayout, RelativeLayout布局特性就不同,因此它无法做统一实现。但是也有相同的部分就是,要遍历测量子元素。ViewGroup提供了不同measureChild,measureChildWithMargins等方法供它们调用,在内部都包含了获取子元素的MeasureSpec,执行child.measure, 遍历测量子元素

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