Android 开发艺术探索笔记之四 -- View 的工作原理

学习内容

• View 基础概念
• 自定义 View
• View 的底层工作原理
  
  • 测量流程
  • 布局流程
  • 绘制流程
• View 常见回调
• 自定义 View
  
  • 类型
  • 滑动效果

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初识 ViewRoot 和 DecorView

基本概念

1. ViewRoot

   1. 对应于 ViewRootImpl 类，是连接 Window Manager 和 DecorView 的纽带。

   2. view 的三大流程均是通过 ViewRoot 来完成的，在 ActivityThread 中，当 Activity 对象创建完毕后，会将 DecorView 添加到 Window 中，同时会创建 ViewRootImpl 对象，并将 ViewRootImpl 对象和 DecorView 建立关联。

   3. View 的绘制流程从 ViewRoot 的 performTraversals 方法开始，经过 measure，layout 和 draw 三个过程最终将一个 View 绘制出来，其中 measure 用来测量 View 的宽和高，layout 用来确定 View 在父容器中的放置位置，而 draw 负责讲 View 绘制在屏幕上。

   4. performTraversals 调用流程如下：

      

      onMeasure 方法中会对所有子元素进行 measure 过程。子元素重复父容器的 measure 过程，反复完成整个 View 树的遍历。preformLayout 和 preformDraw 方法类似，只不过 preformDraw 的传递过程是在 draw 方法总通过 dispatchDraw 实现的。

   5. Measure 过程决定了 View 的宽 / 高，完成后可通过 getMeasuredWidth / getMeasureHeight 方法或许 View 测量后的 宽 / 高（绝大多数时等同于 View 最终的宽 / 高）；

   6. Layout 过程决定了 View 的四个顶点坐标和实际的 View 的宽 / 高，完成后可通过 getTop、getBottom、getLeft、getRight 拿到 View 的四个顶点坐标，以及 getWidth 和 getHeight 方法拿到 View 的最终宽 / 高。

   7. Draw 过程决定了 View 的显示，只有 draw 方法完成以后 View 的内容才能显示在屏幕上。

2. DecorView

   1. 如下图，DecorView 作为顶级 View，一般情况下包含一个竖直方向的 LinearLayout。

   2. 在 Activity 中通过 setContentView 设置的布局文件实际上就是被加到内容栏中。

      //获取内容栏 content
      ViewGroup content = (ViewGroup) findViewById(android.R.id.content);
      
      //获取设置的 View
      content.getChild(0);

      

   3. DecorView 实际是一个 FrameLyout，View 层的事件都先经过 DecorView，然后才传递给我们的 View。

   4. DecorView 其实是一个 FrameLayout，View 层的事件都先经过 DecorView，之后才传递给我们的 View。

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理解 MeasureSpec

MeasureSpec

1.基础

• MeasureSpec 很大程度上决定一个 View 的尺寸规格，”很大程度”是因为父容器影响 View 的 MeasureSpec 的创建过程。
• 测量过程中，系统将 View 的LayoutParams 根据父容器的规则转换成相应的 measureSpec，然后据此测量出 View 的宽高。
• MeasureSpec 代表一个 32 位 int 值，高 2 位代表 SpecMode（测量模式），低 30 位 代表 SpecSize（某种测量模式下的规格大小）

2.类别

（此处的 “类别” 指的是 SpecMode 的类别。）

1. UNSPECIFIED：父容器不对 View 有任何限制，要毒打给多大，一般用于系统内部，表示一种测量的状态
2. EXACTLY：父容器检测到 View 所需要的精确大小，此时 View 的最终大小就是 SpecSize 所指定的值。对应于 LayooutParams 中的 match_parent 和具体的数值。
3. AT_MOST：父容器制定了一个可用大小 specSize，View 的大小不能大于这个值。对应于 LayoutParams 中的 wrap_content

MeasureSpec 和 LayoutParams 的对应关系

1.结论

2.说明

1. DecorView vs 普通 View
   
   1. DecorView 的 MeasureSpec 由窗口的尺寸和其自身的LayoutParams 确定；普通 View 的 MeasureSpec 由父容器的 MeasureSpec 和自身的 LayoutParams 来确定。
2. 普通 View 的 measureSpec 的确定规则
   
   1. View 固定宽高时，无视父容器的 MeasureSpec，View 的MeasureSpec 始终是精准模式 EXACTLY，并且大小遵循 LayoutParams 中的大小
   2. View 的 MeasureSpec 是 match_parent 时
      
      1. 如果父容器的模式也是 EXACTLY 精准模式，那么 View 也是 EXACTLY 精准模式并且大小是父容器的剩余空间
      2. 如果父容器的模式是 AT_MOST 最大模式，那么 View 也是 AT_MOST 最大模式并且大小不会超过父容器的剩余空间
   3. 当 View 的宽高是 wrap_content 时，不管父容器的模式是 EXACTLY 精准模式还是 AT_MOST 最大化，View 的模式总是 AT_MOST 最大化模式，并且不能超过父容器的剩余空间
   4. 关于 UNSPECIFIED 这个模式，勿需关注。

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View 的工作流程

measure 过程

1.View 的 measure 过程

（通过 measure 方法即完成了测量过程）

说明：

1. setMeasuredDimension 方法设置 View 的宽/高的测量值

2. getDefault 方法返回值有两种情况：

   1. AT_MOST 和 EXACTLY：返回值就是 measureSpec 中的 specSize，这个 sepcSize 就是 View 测量后的大小（View 最终的大小是在 layout 阶段确定的，几乎所有情况下 View 的测量大小和最终大小是相等的）

   2. （对于我们而言，这个情况我们可以直接跳过，因为这是系统内部的测量过程）UNSPECIFIED：该情况下，View 的大小是第一个参数 size，即高宽分别为View.getSuggestMinimumHeight / View.getSuggestMinimumWidth 的返回值。

      而对于 getSuggestMinimunWidth 方法，又有两种情况：

      1. View 没有设置背景：View 的宽度为 mMinWidth，对应为 android:minWidth 属性所指定的值，默认为0
      2. View 指定了背景：View 的宽度为 android:minWidth 和 背景的最小宽度这两者中的最大值。

结论：

• 直接继承 View 的自定义控件需要重写 onMeasure 方法并设置 wrap_content 时的自身大小，否则在布局中使用 wrap_content 就相当于使用 match_parent（这也是为什么 自定义 View 时，需要重写 onMeasure 的原因）。

• 解决方案：给 View 制定一个 默认的内部宽 / 高(mWidth / mHeight)，并在 wrap_content 时设置此高 / 宽即可。

2.ViewGroup 的 measure 过程

（不仅需要完成自己的 measure 过程，还会遍历调用所有子元素的 measure 过程，各个子元素再递归执行这个过程）

说明：

1. ViewGroup 是一个抽象类，没有重写 View 的 onMeasure 方法，而是提供了 measureChildren 方法
2. measureChildren 方法会对每一个子元素进行 measure，即调用 measureChild 方法
3. measureChild 的思想就是取出子元素的 LayoutParams，然后通过 getChildMeasureSpec 方法来创建子元素的 MeasureSpec，接着讲 Measurespec 直接传递给 View 的 measure 方法来进行测量
4. ViewGroup 并没有定义其测量的具体流程，其测量过程的 onMeasure 方法需要各个子类具体实现。
   
   1. 不统一实现的原因在于不同的 ViewGroup 子类有不同的特性，导致其测量细节不相同。
5. measure 过程完成后，通过 getMeasuredWidth/Height 方法可以正确的获取到 View 的测量宽/高。需要注意的是，在某些极端情况下（WTF?），系统可能需要多次 measure 才能确定最终的测量宽/高，此时 onMeasure 拿到的测量宽/高可能不准确，比较好的习惯是再 onLayout 方法中获取 View 的测量宽/高或者最终宽/高。

具体问题：如何保证 Activity 启动的时候获取某个 View 的宽/高？

1. 1个典型错误：

   1. onCreate 或者 onResume 方法中直接获取 这个 View 的宽/高
   2. 原因：View 的测量过程和 Activity 的生命周期不同步。

2. 4种正确解决方案：

   1. View.onWindowFocusChanged

      该方法的含义是：View 已经初始化完毕了，宽/高已经准备好了，这个时候去获取宽高是没有问题的。当 Activity 的窗口得到和失去焦点的时候均会被调用一次。

      @Override
        public void onWindowFocusChanged(boolean hasWindowFocus) {
            super.onWindowFocusChanged(hasWindowFocus);
            if (hasWindowFocus){
                int width = this.getMeasuredWidth();
                int height = this.getMeasuredHeight();
            }
        }

   2. View.post(runnable)

      通过 post 将一个 runnable 投递到消息队列的尾部，然后等待 Looper 调用此 runnable 的时候，View 也已经初始化好了。

      @Override
        protected void onStart() {
            super.onStart();
            view.post(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    int width = view.getMeasuredWidth();
                    int height = view.getMeasuredHeight();
                }
            });
        }

   3. ViewTreeObserver

      ViewTreeObserver 的众多回调可以完成这个功能，比如使用 OnGlobalLayoutListener 这个接口，当 View 树的状态发生改变或者 View 树内部的 View 的可见性发生改变时，onGlobalLayout 方法将被回调。需要注意的是，伴随着 View 树改变的改变，onGlobalLayout 会被回调多次。

      @Override
        protected void onStart() {
            super.onStart();
            ViewTreeObserver observer = view.getViewTreeObserver();
            observer.addOnGlobalLayoutListener(new ViewTreeObserver.OnGlobalLayoutListener() {
                @Override
                public void onGlobalLayout() {
                    view.getViewTreeObserver().removeOnGlobalLayoutListener(this);
                    int width = view.getMeasuredWidth();
                    int height = view.getMeasuredHeight();
                }
            });
        }

   4. view.measure(int widthMeasureSpec,int heightMeasureSpec)

      手动进行 measure 过程来得到 View 的宽/高。

      需要考虑 View 的 LayoutParams 分为三种情况：

      1. match_parent：这种情况获取具体宽高是不存在的。因为不知道父容器的剩余空间，所以理论上不可能测量 View 的大小。

      2. 具体的数值（dp/px）：

         int widthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(100,MeasureSpec.EXACTLY);
         int heightMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(100,MeasureSpec.EXACTLY);
         view.measure(widthMeasureSpec,heightMeasureSpec);

      3. wrap_content：

         int widthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec((1<<30)-1,MeasureSpec.AT_MOST);
         int heightMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec((1<<30)-1,MeasureSpec.AT_MOST);
         view.measure(widthMeasureSpec,heightMeasureSpec);

layout 过程

大致流程

1. 首先通过 setFrame 方法设定 View 的四个顶点位置，此时 View 在父容器中的位置就确定了。
2. 接着调用该 onLayout 方法，确定子元素的位置，和 onMeasure 方法类似，同样没有真正实现。

说明

• Layout 的作用是 ViewGroup 用来确定子元素的位置。
• ViewGroup 的位置确定后，它再 onLayout 种遍历所有的子元素并调用其 layout 方法，在 layout 方法种又会嗲用 onLayout 方法。
• layout 方法确定 View 把本身的位置，onLayout 方法确定所有子元素的位置。
• View 的默认实现中，View 的测量宽/高和最终宽/高是相等的，测量宽/高形成于 View 的 measure 过程，最终宽高/形成于 layout 过程

draw 过程

流程

1. 绘制背景 – background.draw(canvas)
2. 绘制自己 – onDraw
3. 绘制 Children – dispatchDraw
4. 绘制装饰 – onDrawScrollBars

说明

1. View 绘制过程的传递是通过 dispatchDraw 来实现的，dispatchDraw 会遍历调用所有子元素的 draw 方法。
2. setWillNotDraw 方法：当我们的自定义控件继承于 ViewGroup 并且本身不具备绘制功能时，可以开启此标记位从而便于系统进行后续的优化。当明确知道一个 ViewGroup 需要通过 onDraw 来绘制内容时们需要显式地关闭 WILL_NOT_DRAW 这个标记位。

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自定义 View

自定义 View 的分类

分为四类：

1. 继承 View 重写 onDraw 方法
   
   • 实现一些不规则的效果，重写 onDraw 方法，通过绘制的方法实现。
   • 需要自己支持 wrap_content，并且自己处理 padding
2. 继承 ViewGroup 派生特殊的 Layout
   
   • 实现自定义的布局
   • 需要合理处理 ViewGroup 的测量、布局两个过程，同时处理子元素的测量和布局过程
3. 继承特定的 View（比如 TextView）
   
   • 扩展某种已有 View 的功能
   • 不需要自己支持 wrap_content 和 padding 等
4. 继承特定的 ViewGroup（比如 LinearLayout）
   
   • 实现像几种 View 组合在一起的某种效果。
   • 不需要自己处理 View 的测量和布局这两个过程

自定义 View 须知

具体如下：

1. 让 View 支持 wrap_content
   
   • 直接继承 View 或者 ViewGroup 的控件，需要在 onMeasure 中对 wrap_content 做特殊处理，否则 wrap_content 将失效
2. 如果有必要，让 View 支持 padding
   
   • 直接继承 View 的控件：在 draw 方法中处理 padding
   • 直接继承 ViewGroup 的控件：在 onMeasure 和 onLayout 中考虑 padding 和子元素的 margin 对其造成的影响，否则二者失效。
3. 尽量不在 View 中能够使用 Handler，没必要
   
   • 使用 View.post 系列方法代替 Handler，除非明确要使用 Handler 来发送消息
4. View 中如果有线程或者动画，及时停止，参考 View.onDetachedFromWindow
   
   • 如果不处理线程或者动画的停止，那么可能造成内存泄漏
5. View 带有滑动嵌套情形时，需要处理好滑动冲突。
   
   • 参见 第3章 如何处理滑动冲突。

自定义 View 示例

详见原书代码吧。。