android view 绘制过程,深入理解Android中View绘制的三大流程
前言
最近对Android中View的绘制机制有了一些新的认识，所以想记录下来并分享给大家。View的工作流程主要是指measure、layout、draw这三大流程，即测量、布局和绘制，其中measure确定View的测量宽高，layout根据测量的宽高确定View在其父View中的四个顶点的位置，而draw则将View绘制到屏幕上，这样通过ViewGroup的递归遍历，一个View树就展现在屏幕上了。
说的简单，下面带大家一步一步从源码中分析：
Android的View是树形结构的：
基本概念
在介绍View的三大流程之前，我们必须先介绍一些基本的概念，才能更好地理解这整个过程。
Window的概念
Window表示的是一个窗口的概念，它是站在WindowManagerService角度上的一个抽象的概念，Android中所有的视图都是通过Window来呈现的，不管是Activity、Dialog还是Toast，只要有View的地方就一定有Window。
这里需要注意的是，这个抽象的Window概念和PhoneWindow这个类并不是同一个东西，PhoneWindow表示的是手机屏幕的抽象，它充当Activity和DecorView之间的媒介，就算没有PhoneWindow也是可以展示View的。
抛开一切，仅站在WindowManagerService的角度上，Android的界面就是由一个个Window层叠展现的，而Window又是一个抽象的概念，它并不是实际存在的，它是以View的形式存在，这个View就是DecorView。
关于Window这方面的内容，我们这里先了解一个大概
DecorView的概念
DecorView是整个Window界面的最顶层View，View的测量、布局、绘制、事件分发都是由DecorView往下遍历这个View树。DecorView作为顶级View，一般情况下它内部会包含一个竖直方向的LinearLayout，在这个LinearLayout里面有上下两个部分(具体情况和Android的版本及主题有关)，上面是【标题栏】，下面是【内容栏】。在Activity中我们通过setContentView所设置的布局文件其实就是被加载到【内容栏】中的，而内容栏的id是content，因此指定布局的方法叫setContent().
ViewRoot的概念
ViewRoot对应于ViewRootImpl类，它是连接WindowManager和DecorView的纽带，View的三大流程均是通过ViewRoot来完成的。在ActivityThread中，当Activity对象被创建完之后，会讲DecorView添加到Window中，同时会创建对应的ViewRootImpl，并将ViewRootImpl和DecorView建立关联，并保存到WindowManagerGlobal对象中。
WindowManagerGlobal.java
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
root.setView(view, wparams, panelParentView);
View的绘制流程是从ViewRoot的performTraversals方法开始的，它经过measure、layout和draw三个过程才能最终将一个View绘制出来，大致流程如下图：
Measure测量
为了更好地理解View的测量过程，我们还需要理解MeasureSpec，它是View的一个内部类，它表示对View的测量规格。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(测量大小)，我们可以看看它的具体实现：
MeasureSpec.java
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通过将SpecMode和SpecSize打包成一个int值来避免过多的对象内存分配，并提供了打包和解包的方法。
SpecMode有三种类型,每一类都表示特殊的含义：
UNSPECIFIED
父容器不对View有任何限制，要多大就给多大，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所需的精确大小，这个时候View的最终打消就是SpecSize所指定的值。它对应于LayoutParams中的match_parent和具体数值这两种模式。
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wrap_content。
View的MeasureSpec是由父容器的MeasureSpec和自己的LayoutParams决定的，但是对于DecorView来说有点不同，因为它没有父类。在ViewRootImpl中的measureHierarchy方法中有如下一段代码展示了DecorView的MeasureSpec的创建过程，其中desiredWindowWidth和desireWindowHeight是屏幕的尺寸大小：
ViewGroup的measure
childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowWidth, lp.width);
childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowHeight, lp.height);
performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
再看看getRootMeasureSpec方法：
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;
}
通过以上代码，DecorView的MeasureSpec的产生过程就很明确了，因为DecorView是FrameLyaout的子类，属于ViewGroup，对于ViewGroup来说，除了完成自己的measure过程外，还会遍历去调用所有子元素的measure方法，各个子元素再递归去执行这个过程。和View不同的是，ViewGroup是一个抽象类，他没有重写View的onMeasure方法，这里很好理解，因为每个具体的ViewGroup实现类的功能是不同的，如何测量应该让它自己决定，比如LinearLayout和RelativeLayout。
因此在具体的ViewGroup中需要遍历去测量子View，这里我们看看ViewGroup中提供的测量子View的measureChildWithMargins方法：
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);
}
上述方法会对子元素进行measure，在调用子元素的measure方法之前会先通过getChildMeasureSpec方法来得到子元素的MeasureSpec。从代码上看，子元素的MeasureSpec的创建与父容器的MeasureSpec和本身的LayoutParams有关，此外和View的margin和父类的padding有关，现在看看getChildMeasureSpec的具体实现：
ViewGroup.java
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) {
// Parent has imposed an exact size on us
case MeasureSpec.EXACTLY:
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;
// Parent has imposed a maximum size on us
case MeasureSpec.AT_MOST:
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;
// Parent asked to see how big we want to be
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;
}
//noinspection ResourceType
return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
}
上述代码根据父类的MeasureSpec和自身的LayoutParams创建子元素的MeasureSpec，具体过程同学们自行分析，最终的创建规则如下表：
ViewGroup在遍历完子View后，需要根据子元素的测量结果来决定自己最终的测量大小，并调用setMeasuredDimension方法保存测量宽高值。
setMeasuredDimension(resolveSizeAndState(maxWidth, widthMeasureSpec, childState),heightSizeAndState);
这里调用了resolveSizeAndState来确定最终的大小，主要是保证测量的大小不能超过父容器的最大剩余空间maxWidth，这里我们看看它里面的实现：
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);
}
关于具体ViewGroup的onMeasure过程这里不做分析，由于每种布局的测量方式不一样，不可能逐个分析，但在它们的onMeasure里面的步骤是有一定规律的：
1.根据各自的测量规则遍历Children元素，调用getChildMeasureSpec方法得到Child的measureSpec;
2.调用Child的measure方法;
3.调用setMeasuredDimension确定最终的大小。
View的measure
View的measure过程由其measure方法来完成，measure方法是一个final类型的方法，这意味着子类不能重写此方法，在View的measure方法里面会去调用onMeasure方法，我们这里只要看onMeasure的实现即可，如下：
View.java
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}
代码很简单，我们继续看看getDefaultSize方法的实现：
View.java
public static int getDefaultSize(int size, int measureSpec) {
int result = size;
int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);
switch (specMode) {
case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
result = size;
break;
case MeasureSpec.AT_MOST:
case MeasureSpec.EXACTLY:
result = specSize;
break;
}
return result;
}
从上述代码可以得出，View的宽/高由specSize决定，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。
上述就是View的measure大致过程，在measure完成之后，通过getMeasuredWidth/Height方法就可以获得测量后的宽高，这个宽高一般情况下就等于View的最终宽高了，因为View的layout布局的时候就是根据measureWidth/Height来设置宽高的，除非在layout中修改了measure值。
Layout布局
Layout的作用是ViewGroup用来确定子元素的位置，当ViewGroup的位置被确定后，它在onLayout中会遍历所有的子元素并调用其layout方法。简单的来说就是，layout方法确定View本身的位置，而onLayout方法则会确定所有子元素的位置。
先看看View的layout方法：
public void layout(int l, int t, int r, int b) {
if ((mPrivateFlags3 & PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT) != 0) {
onMeasure(mOldWidthMeasureSpec, mOldHeightMeasureSpec);
mPrivateFlags3 &= ~PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT;
}
int oldL = mLeft;
int oldT = mTop;
int oldB = mBottom;
int oldR = mRight;
boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?
setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);
if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
onLayout(changed, l, t, r, b);
if (shouldDrawRoundScrollbar()) {
if(mRoundScrollbarRenderer == null) {
mRoundScrollbarRenderer = new RoundScrollbarRenderer(this);
}
} else {
mRoundScrollbarRenderer = null;
}
mPrivateFlags &= ~PFLAG_LAYOUT_REQUIRED;
ListenerInfo li = mListenerInfo;
if (li != null && li.mOnLayoutChangeListeners != null) {
ArrayList listenersCopy =
(ArrayList)li.mOnLayoutChangeListeners.clone();
int numListeners = listenersCopy.size();
for (int i = 0; i < numListeners; ++i) {
listenersCopy.get(i).onLayoutChange(this, l, t, r, b, oldL, oldT, oldR, oldB);
}
}
}
mPrivateFlags &= ~PFLAG_FORCE_LAYOUT;
mPrivateFlags3 |= PFLAG3_IS_LAID_OUT;
}
主要看到这里：
boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);
isLayoutModeOptical方法判断是否显示边界布局(这个东西不知道是啥，暂时不理会)，setOpticalFrame方法内部最终也是调用setFrame方法，这里我们看setFrame方法就可以了：
protected boolean setFrame(int left, int top, int right, int bottom) {
boolean changed = false;
if (DBG) {
Log.d("View", this + " View.setFrame(" + left + "," + top + ","
+ right + "," + bottom + ")");
}
//1、如果有一个值发生了改变，那么就需要重新调用onLayout方法了，后面会分析到
if (mLeft != left || mRight != right || mTop != top || mBottom != bottom) {
changed = true;
// Remember our drawn bit
int drawn = mPrivateFlags & PFLAG_DRAWN;
//2、保存旧的宽和高
int oldWidth = mRight - mLeft;
int oldHeight = mBottom - mTop;
//计算新的宽和高
int newWidth = right - left;
int newHeight = bottom - top;
//3、判断宽高是否有分生变化
boolean sizeChanged = (newWidth != oldWidth) || (newHeight != oldHeight);
//Invalidate our old position
//4、如果大小变化了，在已绘制了的情况下就请求重新绘制
invalidate(sizeChanged);
//5、存储新的值
mLeft = left;
mTop = top;
mRight = right;
mBottom = bottom;
mRenderNode.setLeftTopRightBottom(mLeft, mTop, mRight, mBottom);
mPrivateFlags |= PFLAG_HAS_BOUNDS;
if (sizeChanged) {
//6、大小变化时进行处理
sizeChange(newWidth, newHeight, oldWidth, oldHeight);
}
if ((mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || mGhostView != null) {
//7、如果此时View是可见状态下，立即执行绘制操作
invalidate(sizeChanged);
}
mPrivateFlags |= drawn;
mBackgroundSizeChanged = true;
if (mForegroundInfo != null) {
mForegroundInfo.mBoundsChanged = true;
}
notifySubtreeAccessibilityStateChangedIfNeeded();
}
return changed;
}
首先判断四个顶点的位置是否有变化；
判断宽高是否有变化，如果变化了则请求重新绘制；
保存新的值TOP、LEFT、BOTTOM、RIGHT。
可以看到changed的值只与四个点是否发生了变化有关。同时，我们还发现，在setframe方法后，就可以获得某个view的top、left、right、bottom的值了。
回到layout方法中，继续执行会调用onLayout方法，我们看看其代码：
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {}
可以看到这是一个空实现，和onMeasure方法类似，onLayout的实现和具体的布局有关，具体ViewGroup的子类需要重写onLayout方法，并根据具体布局规则遍历调用Children的layout方法。
通过上面的分析，可以得到两个结论：
View通过layout方法来确认自己在父容器中的位置
ViewGroup通过onLayout 方法来确定View在容器中的位置
接下来我们看看FrameLayout的onLayout方法是怎么实现的：
@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
layoutChildren(left, top, right, bottom, false /* no force left gravity */);
}
void layoutChildren(int left, int top, int right, int bottom, boolean forceLeftGravity) {
final int count = getChildCount();
final int parentLeft = getPaddingLeftWithForeground();
final int parentRight = right - left - getPaddingRightWithForeground();
final int parentTop = getPaddingTopWithForeground();
final int parentBottom = bottom - top - getPaddingBottomWithForeground();
for (int i = 0; i < count; i++) {
final View child = getChildAt(i);
if (child.getVisibility() != GONE) {
final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
final int width = child.getMeasuredWidth();
final int height = child.getMeasuredHeight();
int childLeft;
int childTop;
int gravity = lp.gravity;
if (gravity == -1) {
gravity = DEFAULT_CHILD_GRAVITY;
}
final int layoutDirection = getLayoutDirection();
final int absoluteGravity = Gravity.getAbsoluteGravity(gravity, layoutDirection);
final int verticalGravity = gravity & Gravity.VERTICAL_GRAVITY_MASK;
switch (absoluteGravity & Gravity.HORIZONTAL_GRAVITY_MASK) {
case Gravity.CENTER_HORIZONTAL:
childLeft = parentLeft + (parentRight - parentLeft - width) / 2 +
lp.leftMargin - lp.rightMargin;
break;
case Gravity.RIGHT:
if (!forceLeftGravity) {
childLeft = parentRight - width - lp.rightMargin;
break;
}
case Gravity.LEFT:
default:
childLeft = parentLeft + lp.leftMargin;
}
switch (verticalGravity) {
case Gravity.TOP:
childTop = parentTop + lp.topMargin;
break;
case Gravity.CENTER_VERTICAL:
childTop = parentTop + (parentBottom - parentTop - height) / 2 +
lp.topMargin - lp.bottomMargin;
break;
case Gravity.BOTTOM:
childTop = parentBottom - height - lp.bottomMargin;
break;
default:
childTop = parentTop + lp.topMargin;
}
child.layout(childLeft, childTop, childLeft + width, childTop + height);
}
}
}
1、获取父View的内边距padding的值
2、遍历子View，处理子View的layout_gravity属性、根据View测量后的宽和高、父View的padding值、来确定子View的布局参数，
3、调用child.layout方法，对子View进行布局
draw绘制
Draw过程就比较简单了，它的作用是将View绘制到屏幕上面。View的绘制过程遵循如下几部：
绘制背景background.draw(canvas);
绘制自己onDraw;
绘制children：dispatchDraw;
绘制装饰onDrawForeground;
这里我们看看draw方法：
public void draw(Canvas canvas) {
final int privateFlags = mPrivateFlags;
final boolean dirtyOpaque = (privateFlags & PFLAG_DIRTY_MASK) == PFLAG_DIRTY_OPAQUE &&
(mAttachInfo == null || !mAttachInfo.mIgnoreDirtyState);
mPrivateFlags = (privateFlags & ~PFLAG_DIRTY_MASK) | PFLAG_DRAWN;
/*
* 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
int saveCount;
if (!dirtyOpaque) {
drawBackground(canvas);
}
// skip step 2 & 5 if possible (common case)
final int viewFlags = mViewFlags;
boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;
if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {
// Step 3, draw the content
if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);
// Step 4, draw the children
dispatchDraw(canvas);
// Overlay is part of the content and draws beneath Foreground
if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {
mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);
}
// Step 6, draw decorations (foreground, scrollbars)
onDrawForeground(canvas);
// we're done...
return;
}
... ...
}
View的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，如此draw事件就一层层地传递了下去。
总结
到这里，View的measure、layout、draw三大流程就说完了，这里做一下总结：
如果是自定义ViewGroup的话，需要重写onMeasure方法，在onMeasure方法里面遍历测量子元素，同理onLayout方法也是一样，最后实现onDraw方法绘制自己；
如果自定义View的话，则需要从写onMeasure方法，处理wrap_content的情况，不需要处理onLayout，最后实现onDraw方法绘制自己；
好了，以上就是这篇文章的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对脚本之家的支持。
引用[Android开发艺术探索]