Android Scroll详解(三):Android 绘制过程详解

作者: ztelur
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本篇为Android Scroll系列文章的最后一篇,主要讲解Android视图绘制机制,由于本系列文章内容都是视图滚动相关的,所以,本篇从视图内容滚动的视角来梳理视图绘制过程。

如果没有看过本系列之前文章或者不太了解相关的知识,请大家阅读一下一下的文章:

为了节约大家的时间,本文内容主要如下:

  • Scroller相关机制。

  • mScrollXmScrollY是如何影响视图内容。

  • Android视图绘制逻辑,包括相关API和Canvas的相关操作。

一切从Scroller使用开始

使用scroller的实例代码,之后的讲解流程就是scroller和computeScroll是如何调用的啦。

在系列文章的第二篇中,我们具体学习了Scroller的使用方法。通过ScrollerflingViewcomputeScroll的配合,实现视图滚动效果。实例代码如下

.....
mScroller.fling(0,getScrollY(),0,speed,0,0,-500,10000) 
invalidate();
.....
@Override
public void computeScroll() {
        if (mScroller.computeScrollOffset()) {        
            scrollTo(mScroller.getCurrX(),
                    mScroller.getCurrY());
           postInvalidate();
        }
}

本篇文章就带大家探究一下这段代码背后的原理和机制。

Invalidate的寻父之路

这一节主要分析在View中调用invalidateViewRoot执行performTraversals的原理,对android视图架构不是很熟悉的同学可以先阅读一下《Android视图架构详解》

Android Scroll详解(三):Android 绘制过程详解_第1张图片

我们先来看一下View中的invalidate代码。

public void invalidate() {
    invalidate(true);
}
void invalidate(boolean invalidateCache) {
    invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true);
}
void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache,
            boolean fullInvalidate) {
        .....
        //DRAWN和HAS_BOUNDS是否被设置为1,说明上一次请求执行的UI绘制已经完成,那么可以再次请求执行
        if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)) == (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)
                || (invalidateCache && (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)
                || (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != PFLAG_INVALIDATED
                || (fullInvalidate && isOpaque() != mLastIsOpaque)) {
            if (fullInvalidate) {
                mLastIsOpaque = isOpaque();
                mPrivateFlags &= ~PFLAG_DRAWN;
            }

            mPrivateFlags |= PFLAG_DIRTY;

            if (invalidateCache) { //是否让view的缓存都失效
                mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
                mPrivateFlags &= ~PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;
            }

            // Propagate the damage rectangle to the parent view.
            final AttachInfo ai = mAttachInfo;
            final ViewParent p = mParent;
            //通过ViewParent来执行操作,如果当前视图是顶层视图也就是DecorView的视图,那么它的
            //mParent就是ViewRoot对象,所以是通过ViewRoot的对象来实现的。
            if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {
                final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;
                damage.set(l, t, r, b);
                p.invalidateChild(this, damage);//TODO:这是invalidate执行的主体
            }
            .....
        }
    }

我们可以看到,调用invalidate()会导致整个视图进行刷新,并且会刷新缓存。

然后我们再来详细的研究一下invalidateInternal中的代码。我们先来着重看一下if语句的判断条件把。

if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)) == (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)
        || (invalidateCache && (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)
        || (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != PFLAG_INVALIDATED
        || (fullInvalidate && isOpaque() != mLastIsOpaque))
  • mPrivateFlagsFLAG_DRAWNFLAG_HAS_BOUNDS位设置为1时,说明上一次请求执行的UI绘制已经完成,那么可以再次请求重新绘制。FLAG_DRAWN位会在draw函数中会被置为1,而FLAG_HAS_BOUNDS会在setFrame函数中被设置为1。

  • mPrivateFlagsPFLAG_DRAWING_CACHE_VALID标示视图缓存是否有效,如果有效并且invalidateCache为true,那么可以请求重新绘制。

  • 另外两个布尔判断的具体含义并没有分析清楚,大家感兴趣的请自行研究。

然后将mPrivateFlagsPFLAG_DIRTY置为1。并且如果是要刷新缓存的话,将PFLAG_INVALIDATED位设置为1,并且将PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID位设置为0,这一步和之前的if判断中后两个布尔判断相对应,可见,如果已经有一个invalidate设置了上述两个标志位,那么下一个invalidate就不会进行任何操作。

接着,调用ViewParent接口的invalidateChild函数,在《Android视图架构详解》,我们已经知道ViewGroupViewRoot都实现了上述接口,那么,根据Android视图树状结构,ViewGroup的相应方法会被调用。

public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) {
    ViewParent parent = this;
    final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
    if (attachInfo != null) {
        ....
        // while一直向上递归
        do {
            ......
            parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty);
            ....
        } while (parent != null);
    }
}
public ViewParent invalidateChildInParent(final int[] location, final Rect dirty) {
    if ((mPrivateFlags & PFLAG_DRAWN) == PFLAG_DRAWN ||
            (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) {
        if ((mGroupFlags & (FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE | FLAG_ANIMATION_DONE)) !=
                    FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE) {
            ......
            return mParent;

        } else {
            .....
            return mParent;
        }
    }
    return null;
}

通过上述代码我们可以看到ViewGroupinvalidateChild函数通过循环不断调用其父视图的invalidateChildInParent,而且我们知道ViewRootDecorView的父视图,也就是说ViewRoot是Android视图树状结构的根。所以,最终ViewRootinvalidateChildInParent会被调用。

  //在ViewGroup的invalidateChildInParent中while循环,一直调用到这里,然后在调用invalidateChild
public ViewParent invalidateChildInParent(final int[] location, final Rect dirty) {
        invalidateChild(null, dirty);
        return null;
 }
 public void invalidateChild(View child, Rect dirty) {
    //先检查线程,必须是主线程
    checkThread();
    .....
    //如果mWillDrawSoon为true那么就是消息队列中已经有一个DO_TRAVERSAL的消息啦
    if (!mWillDrawSoon) {
         //直接调用了这个喽
        scheduleTraversals();
    }
}

最终,在ViewRootinvalidateChild函数中,调用了scheduleTraversals,开启了视图重绘之旅。

我们都被ViewRoot骗了

ViewRoot是Android视图树状结构的根节点,并且它实现了ViewParent接口,是DecorView的父视图。那么大家一定会认为它就是一个View吧。那我们就被它给骗了!!ViewRoot本质上是一个Handler,我们可以看一下scheduleTraversalsperformTraversals的原理就知道了。

public void scheduleTraversals() {
    if (!mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = true;
        sendEmptyMessage(DO_TRAVERSAL);
    }
}

scheduleTraversals中,ViewRoot只是向自己发送了一个DO_TRAVERSAL的空信息。

@Override
public void handleMessage(Message msg) {
    switch (msg.what) {
    ....
    case DO_TRAVERSAL:
    //这里就是Handle处理travel信息的地方
        if (mProfile) {
            Debug.startMethodTracing("ViewRoot");
        }

        performTraversals();

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

然后我们在查看handleMessage方法,发现在处理DO_TRAVERSAL时,ViewRoot调用了performTraversals函数。

performTraversals中,视图要进行measure,layout,和draw三大步骤,篇幅有限,我们这里只研究绘制相关的机制。

ViewRootperformTraversals中调用了自身的draw方法,看吧,ViewRoot伪装的还挺像,连draw方法都有。但是我们会发现,在draw方法中,ViewRoot实际上只调用了自己的mView成员变量的draw方法,而且我们都知道的是,mView就是DecorView,于是,绘制流程来到了真正的View视图的根节点。

大家都来画的canvas

接下来,我们就正式研究一下Android的绘制机制,我们沿着Android视图的树状结构来分析绘制原理。

Android Scroll详解(三):Android 绘制过程详解_第2张图片

首先是DecorView的绘制相关的函数。在ViewRootdraw方法中,直接调用了DecorViewdraw(Canvas canvas)函数,我们知道DecorViewFrameLayout的子类,其draw(Canvas canvas)函数是从View中继承而来的。所以我们先来看Viewdraw(Canvas canvas)方法。

// http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/ext/com.google.android/android/5.1.1_r1/android/view/View.java#View
public void draw(Canvas canvas) {
         ........
        /*
         * Draw traversal performs several drawing steps which must be executed
         * in the appropriate order:
         *
         *      1. Draw the background
         *      2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading
         *      3. Draw view's content
         *      4. Draw children
         *      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);
        }
        .......

        // 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
        .......
        if (drawTop) {
            matrix.setScale(1, fadeHeight * topFadeStrength);
            matrix.postTranslate(left, top);
            fade.setLocalMatrix(matrix);
            p.setShader(fade);
            canvas.drawRect(left, top, right, top + length, p);
        }
        .....
        // Step 6, draw decorations (scrollbars)
        onDrawScrollBars(canvas);
        ......
    }

关于视图的组成部分,我在之前的文章中已经讲述过来,请不太熟悉这部分内容的同学自行查阅文章或者其他资料。通过上述代码我们可以看到,ViewdispatchDraw函数被调用了,它是向子视图分发绘制指令和相关数据的方法。在View中,上述函数是一个空函数,但是ViewGroup中对这个函数进行了实现。

protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
    ....
    final ArrayList preorderedList = usingRenderNodeProperties
            ? null : buildOrderedChildList();
    final boolean customOrder = preorderedList == null
            && isChildrenDrawingOrderEnabled();
    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) {
            //在这里drawChild
            more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);
        }
    }
    ....
}
protected boolean drawChild(Canvas canvas, View child, long drawingTime) {
//这里就调用child的draw方法啦,而不是draw(canvas)方法!!!!!
    return child.draw(canvas, this, drawingTime);
}

通过上述代码我们可以看到,ViewGroup分别调用了自己的子View的draw方法,需要特别注意的是,这个draw和之前draw方法不是同一个方法,他们的参数不同。于是,我们再次转到View的源码中,看一下这个draw方法到底做了什么。

boolean draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime) {
    ....
    //进行计算滚动
    if (!hasDisplayList) {
        computeScroll();
        sx = mScrollX;
        sy = mScrollY;
    }
    ...
    //这里进行了平移。
    if (offsetForScroll) {
        canvas.translate(mLeft - sx, mTop - sy);
    }
    ..... 
    if (!layerRendered) {
      if (!hasDisplayList) {
        // Fast path for layouts with no backgrounds
        if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == PFLAG_SKIP_DRAW) {
          mPrivateFlags &= ~PFLAG_DIRTY_MASK;
          dispatchDraw(canvas);
        } else {
          // 在这里调用了draw
          draw(canvas);
        }
      } 
            ......
    }
    ......
}

首先,我们发现computeScroll方法是在其中被调用的,从而计算出新的mScrollXmScrollY,然后在平移画布,产生内容平移效果。

然后我们发现通过PFLAG_SKIP_DRAW标志位的判断,有些View是直接调用dispatchDraw函数,说明它自己没有需要绘制的内容,而有些View则是调用自己的draw方法。我们应该都知道ViewGroup默认是不进行绘制内容的吧,我们一般调用setNotWillDraw方法来让其可以绘制自身内容,通过调用setNotWillDraw方法,会导致PFLAG_SKIP_DRAW位被置为1,从而可以绘制自身内容。

分析到这里,我们就会发现draw函数沿着Android视图树状结构被不断调用,知道所有视图都完成绘制。

把一切连接起来的computeScroll

读到这里大家应该对Android视图绘制流程有了基本的了解了吧,那么,我们再来看一下文章开头的例子。在computeScroll方法中,我们调用了postInvalidate方法,这又是什么用意呢?

其实,在computeScroll中不掉用postInvalidate好像也可以达到正确的效果,具体原因我不太了解,猜测应该是Android自动刷新界面可以代替postInvalidate的效果吧。同学们如果知道其中具体原因,请告知我啊。

在《Android Scroll详解(一):基础知识》中,我们已经讲到
postInvalidate其实就是调用了invalidate,然后整个流程就连接了起来,mScrollXmScrollY每个循环都会改变一点,然后导致界面滚动,最终形成界面Scroll效果。

后记

Android Scroll的系列文章就此结束了,希望大家从中学习到有用的知识。如果其中有任何错误或者容易误解的地方,请大家及时通知我。谢谢各位读者和同学。

http://www.cppblog.com/fwxjj/archive/2013/01/13/197231.html
http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/8372924

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