Android中View绘制流程以及invalidate()等相关方法分析

前言： 本文是我读《Android内核剖析》第13章----View工作原理总结而成的，在此膜拜下作者 。同时真挚地向渴望了解

     Android 框架层的网友，推荐这本书，希望你们能够在Android开发里学到更多的知识 。

            整个View树的绘图流程是在ViewRoot.java类的performTraversals()函数展开的，该函数做的执行过程可简单概况为根据之前

    设置的状态，判断是否需要重新计算视图大小(measure)、是否重新需要安置视图的位置(layout)、以及是否需要重绘(draw)，其

    框架过程如下：

     

          

      接下来温习一下整个View树的结构，对每个具体View对象的操作，其实就是个递归的实现。

                  

流程一：      mesarue()过程

        主要作用：为整个View树计算实际的大小，即设置实际的高(对应属性：mMeasuredHeight)和宽(对应属性：mMeasureWidth)，

    每个View的控件的实际宽高都是由父视图和本身视图决定的。

     具体的调用链如下：

          ViewRoot根对象地属性mView(其类型一般为ViewGroup类型)调用measure()方法去计算View树的大小，回调View/ViewGroup

  对象的onMeasure()方法，该方法实现的功能如下：   

          1、设置本View视图的最终大小，该功能的实现通过调用setMeasuredDimension()方法去设置实际的高(对应属性： 

                mMeasuredHeight)和宽(对应属性：mMeasureWidth)   ；

           2 、如果该View对象是个ViewGroup类型，需要重写该onMeasure()方法，对其子视图进行遍历的measure()过程。

               2.1  对每个子视图的measure()过程，是通过调用父类ViewGroup.java类里的measureChildWithMargins()方法去实现，

                 该方法内部只是简单地调用了View对象的measure()方法。(由于measureChildWithMargins()方法只是一个过渡层，更简单

                的做法是直接调用View对象的measure()方法)

             

     整个measure调用流程就是个树形的递归过程

      measure函数原型为 View.java 该函数不能被重载

 <span style="font-size:16px;"></span><pre class="java" name="code">    public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
              //....

              //回调onMeasure()方法
             onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

              //more
     }

  为了大家更好的理解，采用“二B程序员”的方式利用伪代码描述该measure流程

      

 // measure()过程  ViewRoot.java
     // 发起measure()的"发号者"在ViewRoot.java里的performTraversals()方法， mView.measure()
     private  void  performTraversals(){
      //...

     View mView  ;
     mView.measure(h,l) ;

      //....
    }

    //回调View视图里的onMeasure过程
    private  void onMeasure(int height , int width){
     //设置该view的实际宽(mMeasuredWidth)高(mMeasuredHeight)
     //1、该方法必须在onMeasure调用，否者报异常。
    setMeasuredDimension(h , l) ;

     //2、如果该View是ViewGroup类型，则对它的每个子View进行measure()过程
     int childCount = getChildCount() ;

     for(int i=0 ;i<childCount ;i++){
         //2.1、获得每个子View对象引用
        View child = getChildAt(i) ;

         //整个measure()过程就是个递归过程
         //该方法只是一个过滤器，最后会调用measure()过程 ;或者 measureChild(child , h, i)方法都
        measureChildWithMargins(child , h, i) ;

         //其实，对于我们自己写的应用来说，最好的办法是去掉框架里的该方法，直接调用view.measure()，如下：
         //child.measure(h, l)
    }
   }

    //该方法具体实现在ViewGroup.java里 。
    protected  void measureChildWithMargins(View v, int height , int width){
    v.measure(h,l)
   }

  
  
 

 

流程二 、 layout布局过程：

      主要作用 ：为将整个根据子视图的大小以及布局参数将View树放到合适的位置上。

     具体的调用链如下：

        host.layout()开始View树的布局 ，继而回调给View/ViewGroup类中的layout()方法。 具体流程如下

 

          1 、layout方法会设置该View视图位于父视图的坐标轴，即mLeft，mTop，mLeft，mBottom(调用setFrame()函数去实现)，

               接下来回调onLayout()方法(如果该View是ViewGroup对象，需要实现该方法，对每个子视图进行布局) ；

          2、如果该View是个ViewGroup类型，需要遍历每个子视图chiildView，调用该子视图的layout()方法去设置它的坐标值。

   layout函数原型为 View.java

 /* final 标识符 ， 不能被重载 ， 参数为每个视图位于父视图的坐标轴
 * @param l Left position, relative to parent
 * @param t Top position, relative to parent
 * @param r Right position, relative to parent
 * @param b Bottom position, relative to parent
 */
 public final void layout(int l, int t, int r, int b) {
      boolean changed = setFrame(l, t, r, b); //设置每个视图位于父视图的坐标轴
      if (changed || (mPrivateFlags & LAYOUT_REQUIRED) == LAYOUT_REQUIRED) {
          if (ViewDebug.TRACE_HIERARCHY) {
             ViewDebug.trace(this, ViewDebug.HierarchyTraceType.ON_LAYOUT);
         }

         onLayout(changed, l, t, r, b);//回调onLayout函数 ，设置每个子视图的布局
         mPrivateFlags &= ~LAYOUT_REQUIRED;
     }
     mPrivateFlags &= ~FORCE_LAYOUT;
 }

   同样地， 将上面layout调用流程，用伪代码描述如下：

  

 // layout()过程  ViewRoot.java
 // 发起layout()的"发号者"在ViewRoot.java里的performTraversals()方法， mView.layout()

 private void  performTraversals(){

      //...

     View mView  ;
        mView.layout(left,top,right,bottom) ;

      //....
 }

 //回调View视图里的onLayout过程 ,该方法只由ViewGroup类型实现
 private void onLayout(int left , int top , right , bottom){

 //如果该View不是ViewGroup类型
 //调用setFrame()方法设置该控件的在父视图上的坐标轴

 setFrame(l ,t , r ,b) ;

 //--------------------------

 //如果该View是ViewGroup类型，则对它的每个子View进行layout()过程
 int childCount = getChildCount() ;

 for(int i=0 ;i<childCount ;i++){
    //2.1、获得每个子View对象引用
   View child = getChildAt(i) ;
    //整个layout()过程就是个递归过程
   child.layout(l, t, r, b) ;
 }
 }

流程三、 draw()绘图过程

          由ViewRoot对象的 performTraversals()方法调用draw()方法发起绘制该View树，值得注意的是每次发起绘图时，并不会重新

    绘制每个View树的视图，而只会重新绘制那些“需要重绘”的视图，View类内部变量包含了一个标志位DRAWN，当该视图需要

    重绘时，就会为该View添加该标志位。

  调用流程 ：

      mView.draw()开始绘制 ，draw()方法实现的功能如下：

           1 、绘制该View的背景

           2 、为显示渐变框做一些准备操作(见5，大多数情况下，不需要改渐变框)          

           3、调用onDraw()方法绘制视图本身   (每个View都需要重载该方法，ViewGroup不需要实现该方法)

           4、调用dispatchDraw ()方法绘制子视图(如果该View类型不为ViewGroup，即不包含子视图，不需要重载该方法。)值得

           说明的是，ViewGroup类已经为我们重写了dispatchDraw ()的功能实现，应用程序一般不需要重写该方法，但可以重载父类

           函数实现具体的功能。

             4.1 dispatchDraw()方法内部会遍历每个子视图，调用drawChild()去重新回调每个子视图的draw()方法(注意，这个地方“需要

         重绘”的视图才会调用draw()方法)。值得说明的是，ViewGroup类已经为我们重写了dispatchDraw()的功能实现，应用程序一

         般不需要重写该方法，但可以重载父类函数实现具体的功能。

    

      5、 绘制滚动条

  于是，整个调用链就这样递归下去了。

   

     同样地，使用伪代码描述如下：

 // draw()过程     ViewRoot.java
 // 发起draw()的"发号者"在ViewRoot.java里的performTraversals()方法， 该方法会继续调用draw()方法开始绘图
 private void  draw(){

      //...
 View mView  ;
     mView.draw(canvas) ;

      //....
 }

 //回调View视图里的onLayout过程 ,该方法只由ViewGroup类型实现
 private void draw(Canvas canvas){
 //该方法会做如下事情
 //1 、绘制该View的背景
 //2、为绘制渐变框做一些准备操作
 //3、调用onDraw()方法绘制视图本身
 //4、调用dispatchDraw()方法绘制每个子视图，dispatchDraw()已经在Android框架中实现了，在ViewGroup方法中。
        // 应用程序程序一般不需要重写该方法，但可以捕获该方法的发生，做一些特别的事情。
 //5、绘制渐变框
 }

 //ViewGroup.java中的dispatchDraw()方法，应用程序一般不需要重写该方法
 @Override
 protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
 //
 //其实现方法类似如下：
 int childCount = getChildCount() ;

 for(int i=0 ;i<childCount ;i++){
   View child = getChildAt(i) ;
    //调用drawChild完成
   drawChild(child,canvas) ;
 }
 }
 //ViewGroup.java中的dispatchDraw()方法，应用程序一般不需要重写该方法
 protected void drawChild(View child,Canvas canvas) {
 // ....
 //简单的回调View对象的draw()方法，递归就这么产生了。
 child.draw(canvas) ;

 //.........
 }

       强调一点的就是，在这三个流程中，Google已经帮我们把draw()过程框架已经写好了，自定义的ViewGroup只需要实现

measure()过程和layout()过程即可 。

   引起View树重新绘制的因素有如下几种：

         1、 导致视图大小发生变化 ；

         2、导致ViewGroup重新为子视图分配位置

         3、视图显示情况发生变化需要重绘

          这三种情况，最终会直接或间接调用到三个函数，分别为invalidate()，requsetLaytout()以及requestFocus() ，接着这三个

     函数最终会调用到ViewRoot中的schedulTraversale()方法，该函数然后发起一个异步消息，消息处理中调用performTraverser()

     方法对整个View进行遍历。

   invalidate()方法

      说明：请求重绘View树，并且只绘制那些“需要重绘的”视图，即谁(View的话，只绘制该View ；ViewGroup，则绘制整个

          ViewGroup)请求invalidate()方法，就绘制该视图。

     一般引起invalidate()操作的函数如下：

                1、直接调用invalidate()方法，请求重新draw()，但只会绘制调用者本身。

                2、setSelection()方法 ：请求重新draw()，但只会绘制调用者本身。

                3、setVisibility()方法 ： 当View可视状态在INVISIBLE转换VISIBLE时，会间接调用invalidate()方法，继而绘制该View。

                4 、setEnabled()方法 ： 请求重新draw()，但不会重新绘制任何视图包括该调用者本身。

requestLayout()方法

            说明 ：对View树重新布局layout过程，draw()过程，但不会重新绘制任何视图包括该调用者本身。

            一般引起invalidate()操作的函数如下：

                 1、setVisibility()方法 ：

                       当View的可视状态在INVISIBLE / VISIBLE 转换为 GONE状态时，会间接调用requestLayout() 和invalidate方法。同时，

                由于整个个View树大小发生了变化，会请求measure()过程以及draw()过程，同样地，只绘制需要“重新绘制”的视图。

requestFocus()函数说明：

           说明：请求View树的draw()过程，但只绘制“需要重绘”的视图。

下面写个简单的小Demo吧，主要目的是给大家演示绘图的过程以及每个流程里该做的一些功能。截图如下 ：

                                                     

1、    MyViewGroup.java  自定义ViewGroup类型

 package com.qin.customviewgroup;

 import android.content.Context;
 import android.graphics.Canvas;
 import android.util.AttributeSet;
 import android.util.Log;
 import android.view.View;
 import android.view.ViewGroup;
 import android.widget.Button;
 import android.widget.ImageView;
 import android.widget.TextView;

 /**
 * @author http://http://blog.csdn.net/qinjuning
 */
 //自定义ViewGroup 对象
 public class MyViewGroup  extends ViewGroup{


      private  static String TAG = "MyViewGroup" ;
      private Context mContext ;

      public MyViewGroup(Context context) {
          super(context);
         mContext = context ;
         init() ;
     }

      //xml定义的属性,需要该构造函数
      public MyViewGroup(Context context , AttributeSet attrs){
          super(context,attrs) ;
         mContext = context ;
         init() ;
     }

      //为MyViewGroup添加三个子View
      private  void init(){
          //调用ViewGroup父类addView()方法添加子View

          //child 对象一 ： Button
         Button btn=  new Button(mContext) ;
         btn.setText("I am Button") ;
          this.addView(btn) ;

          //child 对象二 : ImageView
         ImageView img =  new ImageView(mContext) ;
         img.setBackgroundResource(R.drawable.icon) ;
          this.addView(img) ;

          //child 对象三 : TextView
         TextView txt =  new TextView(mContext) ;
         txt.setText("Only Text") ;
          this.addView(txt) ;

          //child 对象四 ： 自定义View
         MyView myView =  new MyView(mContext) ;
          this.addView(myView) ;
     }

      @Override
      //对每个子View进行measure():设置每子View的大小，即实际宽和高
      protected  void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec){
          //通过init()方法，我们为该ViewGroup对象添加了三个视图 ， Button、 ImageView、TextView
          int childCount = getChildCount() ;
         Log.i(TAG,  "the size of this ViewGroup is ----> " + childCount) ;

         Log.i(TAG,  "**** onMeasure start *****") ;

          //获取该ViewGroup的实际长和宽  涉及到MeasureSpec类的使用
          int specSize_Widht = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec) ;
          int specSize_Heigth = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec) ;

         Log.i(TAG,  "**** specSize_Widht " + specSize_Widht+ " * specSize_Heigth   *****" + specSize_Heigth) ;

          //设置本ViewGroup的宽高
         setMeasuredDimension(specSize_Widht , specSize_Heigth) ;




          for(int i=0 ;i<childCount ; i++){
             View child = getChildAt(i) ;    //获得每个对象的引用
             child.measure(50, 50) ;   //简单的设置每个子View对象的宽高为 50px , 50px
              //或者可以调用ViewGroup父类方法measureChild()或者measureChildWithMargins()方法
              this.measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec) ;
         }

     }

      @Override
      //对每个子View视图进行布局
      protected  void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {
          // TODO Auto-generated method stub
          //通过init()方法，我们为该ViewGroup对象添加了三个视图 ， Button、 ImageView、TextView
          int childCount = getChildCount() ;

          int startLeft = 0 ;//设置每个子View的起始横坐标
          int startTop = 10 ; //每个子View距离父视图的位置 ， 简单设置为10px吧 。 可以理解为 android:margin=10px ;

         Log.i(TAG,  "**** onLayout start ****") ;
          for(int i=0 ;i<childCount ; i++){
             View child = getChildAt(i) ;    //获得每个对象的引用
             child.layout(startLeft, startTop, startLeft+child.getMeasuredWidth(), startTop+child.getMeasuredHeight()) ;
             startLeft =startLeft+child.getMeasuredWidth() +  10;   //校准startLeft值，View之间的间距设为10px ;
             Log.i(TAG,  "**** onLayout startLeft ****" +startLeft) ;
         }
     }
      //绘图过程Android已经为我们封装好了 ,这儿只为了观察方法调用程
      protected  void dispatchDraw(Canvas canvas){
         Log.i(TAG,  "**** dispatchDraw start ****") ;

          super.dispatchDraw(canvas) ;
     }

      protected  boolean drawChild(Canvas canvas , View child, long drawingTime){
         Log.i(TAG,  "**** drawChild start ****") ;

          return  super.drawChild(canvas, child, drawingTime) ;
     }
 }

MyView.java  自定义View类型 ，重写onDraw()方法

 

 package com.qin.customviewgroup;

 import android.content.Context;
 import android.graphics.Bitmap;
 import android.graphics.BitmapFactory;
 import android.graphics.Canvas;
 import android.graphics.Color;
 import android.graphics.Paint;
 import android.graphics.Typeface;
 import android.graphics.Bitmap.Config;
 import android.util.AttributeSet;
 import android.util.Log;
 import android.view.View;

 //自定义View对象
 public class MyView extends View{

      private Paint paint  = new Paint() ;

      public MyView(Context context) {
          super(context);
          // TODO Auto-generated constructor stub
     }
      public MyView(Context context , AttributeSet attrs){
          super(context,attrs);
     }

      protected  void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec){
          //设置该View大小为 80 80
         setMeasuredDimension(50 , 50) ;
     }



      //存在canvas对象，即存在默认的显示区域
      @Override
      public  void onDraw(Canvas canvas) {
          // TODO Auto-generated method stub
          super.onDraw(canvas);

         Log.i("MyViewGroup", "MyView is onDraw ") ;
          //加粗
         paint.setTypeface(Typeface.defaultFromStyle(Typeface.BOLD));
         paint.setColor(Color.RED);
         canvas.drawColor(Color.BLUE) ;
         canvas.drawRect(0, 0, 30, 30, paint);
         canvas.drawText("MyView", 10, 40, paint);
     }
 }

   主文件布局main.xml

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
 <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
     android:orientation="vertical" android:layout_width="fill_parent"
     android:layout_height="fill_parent">


     <TextView android:id="@+id/txt" android:layout_width="fill_parent"
         android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/hello" />


     <Button android:id="@+id/btn" android:layout_width="fill_parent" android:layout_marginTop="20px"
         android:layout_height="wrap_content" android:text="点击我查看Log绘制流程"></Button>

     <com.qin.customviewgroup.MyViewGroup android:id="@+id/custemViewGroup"
         android:layout_height="fill_parent" android:layout_width="fill_parent">
     </com.qin.customviewgroup.MyViewGroup>
 </LinearLayout>

         主Activity只是显示了该xml文件 ，在此也不罗嗦了 。 大家可以查看该ViewGroup的Log仔细分析下View的绘制流程以及相关方

  法的使用。 第一次启动后捕获的Log如下，网上找了些资料 ，第一次View树绘制过程会走两遍，具体原因我也不得而知，

但这根本不影响我们的界面显示效果 。

           

              总的来说： 整个绘制过程还是十分十分复杂地，每个具体方法的实现都是我辈难以立即的，感到悲剧啊。 对Android提供

      的一些ViewGroup对象，比如LinearLayout、RelativeLayout布局对象的实现也很有压力。 本文重在介绍整个View树的绘制流 

      程，希望大家在此基础上，多接触源代码进行更深入地扩展。