View的绘制流程

View绘制的三大流程主要指:measure(测量)、layout(布局)、draw(绘制)。measure过程中确定View的尺寸(即宽高),layout过程中确定View的位置(即上下左右的位置),draw过程确定View显示的内容。


在开发中,通常都是在Activity的onCreate()中调用setContentView(R.layout.custom_layout)来实现想要的页面布局。页面都是依附在窗口Window之上的,而DecorView即是窗口最顶层的视图。DecorView本身也继承FrameLayout,它里面的布局如下所示。

View的绘制流程_第1张图片

(我们调用setContentView(),就是就是把我们的布局放在id为content的FrameLayout容器里,这也是为什么这个方法叫setContentView,而不是setView或其他名字啦。)

ViewRoot的实现为ViewRootImpl类,它是连接WindowManager和DecorView的纽带,View绘制的三大流程均是通过ViewRoot来控制完成的。当Activity对象创建完毕后,会将DecorView对象添加到窗口Window中,同时会创建ViewRootImpl对象,并将该ViewRootImpl对象和DecorView对象建立关联。


当我们调用View.invalidate()或View.requestLayout()要求View重绘时,在View的内部会不断向上查找父布局,直到找到最外层的根布局DecorView后,调用与之相关联的ViewRootImpl的performTraversals()方法,真正开始View的绘制流程。

View的绘制流程_第2张图片


绘制流程如下,其中蓝色方块里面的均表示执行的方法,如onMeasure()、onLayout()、onDraw()。

View的绘制流程_第3张图片


View的绘制流程是从ViewRoot的performTraversals()方法开始的,首先在performMeasure中会调用DecorView的measure方法,在measure方法里面又调用了onMeasure方法,在onMeasure方法中则会对DecorView的所有子控件进行measure过程,这个时候measure流程就会从父容器传递到子控件中了。接着子控件会重复父容器的measure过程,调用measure方法,其中又调用onMeasure方法,把measure流程传递到子控件中,直到子控件是非容器类型的控件才停止向下测量。如此反复遍历就完成了整个视图树的mesure过程啦。同理,performLayout、performDraw的传递流程和performMeasure是类似的。


这里简述了View绘制流程的大致原理,从ViewRoot的performTraversals()方法开始,经过measure、layout和draw三个过程最终将一个个View绘制出来。可能此时会有疑惑,由于绘制是从最外层的根布局开始的,如果我仅仅是调用了一个子控件的invalidate()刷新方法,会不会导致根布局下面的所有控件都会被重新绘制?这样太耗时间了。当然不能这样啦,从根布局往下绘制中,会判定该控件是否需要绘制,比如该控件是不可见(GONE)的肯定就不需要绘制了。具体系统是如何判断的是否绘制,这是细节问题,不必纠结。不需要绘制的话则直接跳过该控件的绘制,等传递到我们指定要绘制的控件时,这时需要绘制了,就会调用相应的绘制方法。


现在再进一步了解每个绘制阶段是如何工作的。

  • Measure
measure是指测量的过程,确定View的具体大小。测量过程由measure()方法完成。
/**
     * 
     * @param widthMeasureSpec 父容器计算出的代表宽度的MeasureSpec
     * @param heightMeasureSpec 父容器计算出的代表高度的MeasureSpec
     */
    public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        ...
    }


MeasureSpec决定了一个View的尺寸规格。它是一个32位的int值,高2位存储了specMode,低30位存储了specSize,其中specSize记录的是大小,specMode记录的是测量模式。specMode一共有三种类型,如下所示:

1. EXACTLY
父容器已经检测出子控件所需的精确大小,这个时候子控件的最终大小就是specSize所指定的值。他对应于LayoutParams中的match_parent和具体数值这两种模式。

2. AT_MOST
父容器指定了一个最大值尺寸给子控件,子控件的大小不能大于这个值,具体最后子控件的大小是多少就要看子控件的实现了。它对应于LayoutParams中的wrap_content。

3. UNSPECIFIED
这个一般用于系统内部。开发过程中基本不会用到。

可通过下面的代码读取信息或将信息组装。

        int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec); // 获取specSize
        int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec); // 获取specMode
        // 组装回MeasureSpec
        int measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(specSize, specMode);



在测量过程中,系统会读取控件的LayoutParams信息,根据父容器所采用的测量规则转换成对应的MeasureSpec,然后传给子控件的measure()方法。那么最顶层的DecorView的MeasureSpec又是谁帮它计算的?当然是它的好基友ViewRootImpl啦!它会结合窗口的尺寸(通常就是屏幕的尺寸)和DecorView的LayoutParams计算出MeasureSpec,然后调用performMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec)方法传给DecorView。而对于普通的View,其MeasureSpec由父容器和该View的LayoutParams来共同决定。MeasureSpec一旦确定后,onMeasure中就可以确定View的测量尺寸了。
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
                getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
    }


前面我们可以看到measure()方法是final类型的,子类不可以覆盖该方法,而onMeasure则没有这个限制,所以如果我们要干涉View的measure测量过程,重写onMeasure()方法即可,在里面加上我们的测量规则。调用setMeasuredDimension()方法就表示确定了View的测量尺寸(MeasureWidth\MeasureHeight)。

好的,我们现在自定义一个View,写死它的测量尺寸。
public class MyView extends View {
    public MyView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        setBackgroundColor(Color.RED); // 背景颜色设置为红色
    }

    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        // 写死测量尺寸为200x100
        setMeasuredDimension(200, 100);
    }
}

public class MyViewActivity extends Activity {
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_myview);
    }
}




    



效果如下:
View的绘制流程_第4张图片

可见,虽然在布局文件中MyView设置了宽高为match_parent填充屏幕,但在代码onMeasure()方法中,它完全不理父容器帮它计算好的MeasureSpec,任性地把测量尺寸设置为200x100.

如果我们的自定义view是容器类,即继承自ViewGroup,在onMeasure()方法中除了要完成自己的测量过程以外,还需要调用所有子控件的measure()方法,帮忙计算好MeasureSpec,通知子控件完成测量。

  • Layout
尺寸测量好之后,就要确定View的位置了。顾名思义,layout就是确定布局位置的过程,由layout()方法完成布局过程。

/**
     * (left,top)左上角的坐标,(right,bottom)右下角的坐标,两个坐标确定一个矩形范围
     * @param left 左边距离父容器的长度
     * @param top 上边距离父容器的长度
     * @param right 右边距离父容器的长度
     * @param bottom 下边距离父容器的长度
     */
    public void layout(int l, int t, int r, int b) {
       ... 
    }
View的绘制流程_第5张图片

在layout()方法中确定了View得四个顶点的位置,那么View在父容器中的位置也就确定了,此时view的宽高(Width\Height)也就确定。接着会调用onLayout方法,这个方法对于容器控件ViewGroup的作用是用来确定子控件的位置,在里面调用所有子控件的layout()方法,计算好它们预期的位置,通知子控件完成布局。和onMeasure()类似,onLayout()的具体实现和不同的布局规则相关。

前面我们在measure测量阶段,有说到测量尺寸MeasureWidth\MeasureHeight,那么它跟这里确定的宽高Width\Height有何区别?测量尺寸形成于measure过程,可通过getMeasureWidth\getMeasureHeight方法获取,而view宽高形成于layout过程,可通过getWidth\getHeight方法获取。一般情况下测量尺寸跟view宽高相同,除非特意在layout()方法中修改view的顶点位置,这时它们就不相同了,这样做其实没有实际意义,导致view显示异常。比如下面代码。
   public void layout(int l, int t, int r, int b) {
        // 故意让那个坐顶点向右偏移50px,而右顶点保持不变,这样Width就比MeasureWidth小了50px
        super.layout(l + 50, t, r, b);
    }


计算view宽高的方法。
   public final int getWidth() {
        return mRight - mLeft; //  右顶点减去左顶点坐标
    }

    public final int getHeight() {
        return mBottom - mTop;  //  下顶点减去上顶点坐标
    }


第一次进入绘制流程时,在layout没有确定View的布局位置之前,调用getWidth()和getHeight()返回为0,所以我们可以在onLayout()方法里面获取宽高,此时布局位置已经确定。我们自定义一个非容器view时,重写layout()方法确定布局位置即可;如果是容器控件ViewGroup则还需要重写onLayout()方法去确定子控件的布局位置。

现在我们再改一下上面的自定义view,把它的布局位置改成距离父容器顶部100px,左侧50px。
public class MyView extends View {
    public MyView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        setBackgroundColor(Color.RED); // 背景颜色设置为红色
    }

    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        // 写死测量尺寸为200x100
        setMeasuredDimension(200, 100);
    }

    @Override
    public void layout(int l, int t, int r, int b) {
        // 距离父容器顶部100px,左侧50px
        super.layout(l + 50, t + 100, r + 50, b + 100);
    }
}


效果如下。
View的绘制流程_第6张图片

  • Draw
Draw过程就是把View绘制在屏幕上,相对前面两个过程就简单很多了。它由draw()方法完成。
public void draw(Canvas canvas) {
        ...
    }


draw()方法传进了一个Canvas对象,表示一个画布,我们在画布上画出来的东西最后会作为View的内容显示在屏幕上。在draw()方法中完成了几个步骤:
1.绘制背景。background.draw(canvas)(背景图是在draw()方法里面绘制的).
2.绘制自己。调用onDraw(canvas).
3.绘制子控件。调用dispatchDraw(canvas).
4.绘制装饰。调用onDrawScrollBars(canvas).

当我们自定义一个非容器的View时,一般只需要重写onDraw()方法,在画布上绘图。View类中的dispatchDraw()方法是一个空方法,而ViewGroup的dispatchDraw()方法中就会有具体的绘制代码,绘制子元素。所以如果自定义了一个容器控件ViewGroup,一般情况下不需要我们去重写dispatchDraw()方法。

值得注意的是容器控件ViewGroup的绘制,当它没有背景时直接调用的是dispatchDraw()方法, 而绕过了onDraw()方法,这是系统做的优化。我们可以通过调用setWillNotDraw()方法显示关闭这个优化操作,则后续绘制就会调用onDraw()方法,无论是否设置了背景图。

现在我们继续改一下MyView,让它显示一个绿色的圆圈。
public class MyView extends View {

    private Paint mPaint = new Paint();

    public MyView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        setBackgroundColor(Color.RED); // 背景颜色设置为红色

        // 画笔设置
        mPaint.setStyle(Paint.Style.FILL); // 填充
        mPaint.setColor(Color.GREEN); // 绿色
    }

    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        // 写死测量尺寸为200x100
        setMeasuredDimension(200, 100);
    }

    @Override
    public void layout(int l, int t, int r, int b) {
        // 距离父容器顶部100px,左侧50px
        super.layout(l + 50, t + 100, r + 50, b + 100);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        canvas.drawCircle(50, 50, 50, mPaint); // 绿色圆圈
    }
}


效果如下。

View的绘制流程_第7张图片


至此,view的绘制流程就讲的差不多了,明白了原理后,自定义View就简单多了,其实就是根据想要的效果在相应的onMeasure、layout\onLayout、onDraw方法实现即可。


这里还需要说明的一点是,虽然invalidate()和requestLayout()方法都会导致performtravals方法被调用,但调用invalidate()时view没有设置强制重新测量,而且大小也没有发生变化,所以这时只有draw阶段才真正得到执行,view的内容也就被刷新了。而requestLayout() 会重走view绘制过程的三大流程,setLayoutParams()内部就是调用了requestLayout()发方法。还有,这两个方法调用时,并没有马上进入绘制流程,而向ui线程的消息队列发送一条绘制消息,等待消息处理。如果消息队列中已经存在绘制消息,那么则不发送绘制消息,避免重复绘制。这样设计有它的好处,不然在一段代码里每一个涉及到ui更新的代码都要马上绘制一次,太浪费了,何不汇总起来,等待ui线程处理消息时一起绘制呢?(想问我怎么知道的,看源码呀,哈哈哈)


最后再给一个例子,加深一下上面的知识。这个例子比较简单,自定义给一个容器组件MyLinearLayout,实现下面的效果,让MyLinearLayout里面的子控件水平线性排列。

View的绘制流程_第8张图片


代码如下。

/**
 * 简单的容器类:让子组件水平排列
 */
public class MyLinearLayout extends ViewGroup {
    public MyLinearLayout(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
    }

    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        // 调用ViewGroup的measureChildren()方法测量子控件
        measureChildren(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
    }

    @Override
    protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {
        int childLeft = 0; // 子控件距离左侧的位置

        for (int i = 0; i < getChildCount(); i++) {
            View child = getChildAt(i);
            child.layout(childLeft, 0, childLeft + child.getMeasuredWidth(), child.getMeasuredHeight());

            childLeft += child.getMeasuredWidth(); // 下一个子控件在上一个子控件的右边
        }
    }
}

代码很简单,在onMeasure方法里面直接调用ViewGroup.measureChildren()方法进行测量,该方法内部又遍历了容器下的所有子控件,对所有子控件调用measureChild()方法进行测量。layout里面方法实现了水平线性排列。


布局文件。




    

        

        

        
    

如果我想要子控件的宽度平分容器的宽度呢?向下面那样。

View的绘制流程_第9张图片


修改onMearsure方法,测量时动点手脚就行啦。

 @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        int parentWidth = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec); // 获取容器宽度

        final int size = getChildCount();
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            final View child = getChildAt(i);
            final LayoutParams lp = child.getLayoutParams();
            child.measure(
                    MeasureSpec.makeMeasureSpec(parentWidth / size, MeasureSpec.EXACTLY), // 子控件平分容器的宽度
                    getChildMeasureSpec(heightMeasureSpec, 0, lp.height));
        }
        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
    }

getChildMeasure()是ViewGroup的方法,获取子控件的MeasureSpec。其实很多功能都已经封装好了,就看我们会不会使用,组合不同的方法实现自己想要的效果。

其实真正的容器布局的规则是没那么简单的,需要考虑到margin、padding等属性对布局的影响。这里仅仅是演示了如果要自定义一个容器,需要从哪里入手。但开发中,更多的是自定义一个非容器类型View,通常是在onLayout方法里面获宽高,然后在onDraw方法里面绘制出需要显示的内容。

总得来说,自定义view时需要的注意的地方:

1.如果我们要干涉Viewmeasure测量过程,重写onMeasure()方法即可,在里面加上我们的测量规则.自定义view是容器类,即继承自ViewGroup,在onMeasure()方法中除了要完成自己的测量过程以外,还需要调用所有子控件的measure()方法,帮忙计算好MeasureSpec,通知子控件完成测量。

2.自定义一个非容器view时,重写layout()方法确定布局位置即可;如果是容器控件ViewGroup则还需要重写onLayout()方法去确定子控件的布局位置。在onLayout()方法里面获取宽高,此时布局位置已经确定。

3.自定义一个非容器的View时,一般只需要重写onDraw()方法,在画布上绘图。View类中的dispatchDraw()方法是一个空方法,而ViewGroupdispatchDraw()方法中就会有具体的绘制代码,绘制子元素。所以如果自定义了一个容器控件ViewGroup,一般情况下不需要我们去重写dispatchDraw()方法。




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