Android View 绘制流程

1. 讲一讲 View 的绘制流程

• 简单的可以说，如 measure，layout，draw 分别对应测量，布局，绘制三个过程
• 深一些可以引申出 Handler，同步屏障，View 的事件传递，甚至 activity 的启动过程

总体而言，Android 的绘制基本可以分为

• 顶级 View 的绘制 --> 也就是 ViewrootImpl，在这姑且先将它理解为 Activity
• Viewgroup 的绘制
• View 的绘制

按顺序讲的话就得先讲 View 是怎么绘制到屏幕上的，或者 Activity 怎么加载布局的

2. Android 中 xml 布局怎么显示到屏幕上的？

在整个 Activity 的生命周期中，setContentView 是在 onCreate 中调用的，它实现了对资源文件的解析，完成了 xml 文件到 View 的转化。

那么 View 真正开始绘制是在哪个生命周期呢？

答案是 onResume 结束后

几个关键点：

• onResume 之后，从 Activity 中的 Window 实例中获取 Decorview
• 调用 activity 中 windowmanager 的 addView 方法，将 decorView 传入到 ViewRootImpl 的 setView 方法中
• 通过 ViewRootImpl.setView() 来完成 View 的绘制

问题又来了，什么是 ViewRootImpl、decorView 呢？setView 到底有什么魔法，为什么他就能完成 View 的绘制工作呢？

• Activity、Window、View 之间的关系

2.1 什么是 ViewRootImpl

从结构上来看，ViewRootImpl 和 ViewGroup 其实是一种东西

/**
 * The top of a view hierarchy, implementing the needed protocol between View and the WindowManager.  

 * This is for the most part an internal implementation detail of {@link WindowManagerImpl}.
 * {@hide}
 */
public final class ViewRootImpl implements ViewParent,
        View.AttachInfo.Callbacks, HardwareRenderer.HardwareDrawCallbacks {
	...
}

//A  ViewGroup is a special view that can contain other views (called children.) 
//The view group is the base class for layouts and views containers. 
//This class also defines the LayoutParams class which serves as the base class for layouts parameters.
public abstract class ViewGroup extends View implements ViewParent, ViewManager {
	...
}

• 相同点

  • 它们都继承了 ViewParent。
  • ViewParent 是一个接口，定义了一些父 View 的基本行为，比如 requestlayout，getparent 等。

• 不同点

  • ViewRootImpl 并不会像 ViewGroup 一样被真正绘制在屏幕上
  • 在 Activity 中，它是专门用来绘制 DecorView 的，核心方法是 setView

2.2 什么是 Activity？从视图角度分析

• Activity 并不负责视图控制，它只是控制生命周期和处理事件。真正控制视图的是 Window。一个 Activity 包含了一个 Window，Window才是真正代表一个窗口。
• Activity就像一个控制器，统筹视图的添加与显示，以及通过其他回调方法，来与 Window、以及 View 进行交互。

2.3 什么是Window？

• Window 是一个抽象类，实际在 Activity 中持有的是其子类 PhoneWindow。PhoneWindow 中有个内部类DecorView，通过创建 DecorView 来加载 Activity 中设置的布局 R.layout.activity_main
• Window 是视图的承载器，内部持有一个 DecorView，而这个 DecorView才是 view 的根布局。
• Window 通过 WindowManager 将 DecorView 加载其中，并将 DecorView 交给 ViewRootimpl，进行视图绘制以及其他交互

/**
 * 顶级窗口外观和行为策略的抽象基类。An instance of this class 应用作 top-level view 添加到窗口管理器。
 * 它提供了标准的 UI 策略，例如背景、标题区域、默认键处理等。
 *
 * 
这个抽象类的唯一现有实现是 PhoneWindow, which you should instantiate when needing a
 * Window.
 */
public abstract class Window {
	...
	/**
     * Retrieve the top-level window decor view (containing the standard
     * window frame/decorations and the client's content inside of that), which
     * can be added as a window to the window manager.
     *
     * 
Note that calling this function for the first time "locks in"
     * various window characteristics as described in
     * {@link #setContentView(View, android.view.ViewGroup.LayoutParams)}.
     *
     * @return Returns the top-level window decor view.
     */
    public abstract @NonNull View getDecorView();
}

2.4 什么是DecorView?

DecorView 是 FrameLayout 的子类，它可以被认为是 Android 视图树的根节点视图。

• DecorView 作为顶级 View，一般情况下它内部包含一个竖直方向的 LinearLayout，在这个 LinearLayout 里面有上下三个部分，上面是个 ViewStub，延迟加载的视图（应该是设置ActionBar，根据 Theme 设置），中间的是标题栏(根据Theme设置，有的布局没有)，下面的是内容栏。

• 具体情况和Android版本及主体有关，以其中一个布局为例，如下所示：

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:fitsSystemWindows="true"
    android:orientation="vertical">
    
    <ViewStub
        android:id="@+id/action_mode_bar_stub"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:inflatedId="@+id/action_mode_bar"
        android:layout="@layout/action_mode_bar"
        android:theme="?attr/actionBarTheme" />

    <FrameLayout
        style="?android:attr/windowTitleBackgroundStyle"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="?android:attr/windowTitleSize">

        <TextView
            android:id="@android:id/title"
            style="?android:attr/windowTitleStyle"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="match_parent"
            android:background="@null"
            android:fadingEdge="horizontal"
            android:gravity="center_vertical" />
    FrameLayout>

    <FrameLayout
        android:id="@android:id/content"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="0dip"
        android:layout_weight="1"
        android:foreground="?android:attr/windowContentOverlay"
        android:foregroundGravity="fill_horizontal|top" />
LinearLayout>

在 Activity 中通过 setContentView 所设置的布局文件其实就是被加到内容栏之中的，成为其唯一子 View，就是上面的 id 为 content 的 FrameLayout 中，在代码中可以通过 content 来得到对应加载的布局。

ViewGroup content = (ViewGroup)findViewById(android.R.id.content);
ViewGroup rootView = (ViewGroup) content.getChildAt(0);

2.5 Activity，window，View 三者之间的关系是什么？

window 是 activity 的一个成员变量，window 和 View 是“显示器”和“显示内容”的关系

• Window 抽象类，PhoneWindow 唯一实现类，用于加载 Activity 的顶级 View – DecorView
• Window --> 顶级窗口外观和行为策略的抽象基类。
  • An instance of this class 应用作 top-level view 添加到窗口管理器。
  • 它提供了标准的 UI 策略，例如背景、标题区域、默认键处理等。
  • 相对 view 来说就是 显示器与现实内容 的区别
• 一个 Activity 对应一个 Window 也就是 PhoneWindow，一个 PhoneWindow 持有一个 DecorView 的实例，DecorView 本身是一个 FrameLayout

2.6 Activity、PhoneWindow、DecorView 关系图

类似的问题，其实问的基本是一个东西。

activity 的 setContentView 方法实际上是就是交给 phonewindow 去做的。window 和 View 的关系可以类比为显示器和显示的内容。

3. 再来看看 普通的View 是怎么绘制的

上面分析到这：

• onResume 之后，从 Activity 中的 Window 实例中获取 Decorview
• 调用 activity 中 windowmanager 的 addView 方法，将 decorView 传入到 ViewRootImpl 的 setView 方法中
• 通过 ViewRootImpl.setView() 来完成 View 的绘制

问题又来了，setView 到底有什么魔法，为什么他就能完成 View 的绘制工作呢？

3.1 ViewRootImpl 是如何绘制 View 的

简单来说 setView 做了三件事

• ① 检查绘制的线程是不是创建 View 的线程。这里可以引申出一个问题，View 的绘制必须在主线程吗？
• ② 通过内存屏障保证绘制 View 的任务是最优先的
• ③ 调用 performTraversals 完成 measure，layout，draw 的绘制

看到这里，ViewRootImpl 的绘制基本就完成了。其实这也是面试官希望听到的内容。考察的是面试者对 View 绘制体系的理解。

后续 ViewGroup 和 View 的绘制其实是 performTraversals 对整个 ViewTree 的绘制。他们的关系可以用下面这张图表示

4. 延申

4.1 为什么我在 onCreate 中调用 View.post 方法可以得到 View 的宽高呢

View.post 会判断当前 View 是否已经被添加到 window 上。如果添加了则立即执行 runnable，如果没有被添加则先放到一个队列中存储起来，等添加到 window 上时再执行。

而 View 被测量完成后才会 attachToWindow。所以当 post 的 runnable 执行时，View 已经绘制完成了。

4.2 invaliate 和 requestlayout 方法的区别

前面我们说到，ViewRootImpl 作为顶级 View 负责 View 的绘制。所以简单来说，requestlayout 和 invaliate 最终都会向上回溯调用到 ViewRootImpl 的 postTranversals 方法来绘制 View。

不同的是 requestlayout 会绘制 View 的 measure，layout 和 draw 过程。invaliate 因为只添加了绘制 draw 的标志位，只会绘制 draw 过程。

参考链接

• Android App启动流程
• Android 绘制流程