Android UI绘制流程及原理

2021-09-23 00:31:43

一、绘制流程源码路径

1、Activity加载ViewRootImpl

ActivityThread.handleResumeActivity()

--> WindowManagerImpl.addView(decorView, layoutParams)

--> WindowManagerGlobal.addView()

2、ViewRootImpl启动View树的遍历

ViewRootImpl.setView(decorView, layoutParams, parentView)

-->ViewRootImpl.requestLayout()

-->scheduleTraversals()

-->TraversalRunnable.run()

-->doTraversal()

-->performTraversals()（performMeasure、performLayout、performDraw）

二、View绘制流程

1、measure

（1）MeasureSpec是什么？

重写过onMeasure()方法都知道，测量需要用到MeasureSpec类获取View的测量模式和大小，那么这个类是怎样存储这两个信息呢？

留心观察的话会发现，onMeasure方法的两个参数实际是32位int类型数据，即：

00 000000 00000000 00000000 00000000

而其结构为 mode + size ，前2位为mode，而后30位为size。

==> getMode()方法（measureSpec --> mode）：
private static final int MODE_SHIFT = 30;

// 0x3转换为二进制即为：11

// 左移30位后：11000000 00000000 00000000 00000000

private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT;

public static int getMode(int measureSpec) {

    // 与MODE_MASK按位与运算后，即将低30位清零，结果为mode左移30位后的值

    return (measureSpec & MODE_MASK);

}

getSize()方法同理。

==> makeMeasureSpec()方法（mode + size --> measureSpec）：
public static int makeMeasureSpec(

    @IntRange(from = 0,

        to = (1 << MeasureSpec.MODE_SHIFT) - 1) int size,

    @MeasureSpecMode int mode) {

    if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {

        return size + mode;

    } else {

        return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);

    }

}

这里解释一下，按位或左侧为size的高2位清零后的结果，右侧为mode的低30位清零后的结果，两者按位或运算的结果正好为高2位mode、低30位size，例：

01000000 00000000 00000000 00000000 |

00001000 00001011 11110101 10101101 =

01001000 00001011 11110101 10101101

二进制计算规则可参考：https://www.cnblogs.com/joahyau/p/6420619.html

==> 测量模式：
public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;

public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;

public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;

UNSPECIFIED：父容器不对View作任何限制，系统内部使用。

EXACTLY：精确模式，父容器检测出View大小，即为SpecSize；对应LayoutParams中的match_parent和指定大小的情况。

AT_MOST：最大模式，父容器指定可用大小，View的大小不能超出这个值；对应wrap_content。

（2）ViewGroup的测量流程

回到ViewRootImpl的performMeasure方法，这里传入的参数为顶层DecorView的测量规格，其测量方式为：

private static int getRootMeasureSpec(int windowSize, int rootDimension) {

    int measureSpec;

    switch (rootDimension) {

    case ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT:

        measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.EXACTLY);

        break;

    case ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT:

        measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.AT_MOST);

        break;

    default:

        measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(rootDimension, MeasureSpec.EXACTLY);

        break;

    }

    return measureSpec;

}

match_parent和具体数值大小为EXACTLY模式，wrap_content则为AT_MOST模式。

往下走，performMeasure方法中调用了DecorView的onMeasure方法，而DecorView继承自FrameLayout，可以看到FL的onMeasure方法中调用了measureChildWithMargins方法，并传入自身的测量规格：

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);

}

即测量子控件的大小，测量规则详情可看getChildMeasureSpec方法，总结如下：

childLayoutParams\parentSpecMode EXACTLY AT_MOST UNSPECIFIED
dp EXACTLY/childSize EXACTLY/childSize EXCATLY/childSize
match_parent EXACTLY/parentSize AT_MOST/parentSize UNSPECIFIED/0
wrap_content AT_MOST/parentSize AT_MOST/parentSize UNSPECIFIED/0

回到onMeasure方法，测完子控件之后，ViewGroup会经过一些计算，得出自身大小：

// 加上padding

maxWidth += getPaddingLeftWithForeground() + getPaddingRightWithForeground();

maxHeight += getPaddingTopWithForeground() + getPaddingBottomWithForeground();

// 检查是否小于最小宽度、最小高度

maxHeight = Math.max(maxHeight, getSuggestedMinimumHeight());

maxWidth = Math.max(maxWidth, getSuggestedMinimumWidth());

// 检查Drawable的最小高度和宽度

final Drawable drawable = getForeground();

if (drawable != null) {

    maxHeight = Math.max(maxHeight, drawable.getMinimumHeight());

    maxWidth = Math.max(maxWidth, drawable.getMinimumWidth());

}

setMeasuredDimension(resolveSizeAndState(maxWidth, widthMeasureSpec, childState),

        resolveSizeAndState(maxHeight, heightMeasureSpec,

                childState << MEASURED_HEIGHT_STATE_SHIFT));

综上，ViewGroup的测量需要先测量子View的大小，而后结合padding等属性计算得出自身大小。

（3）View的测量流程
View.performMeasure()

-->onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)

-->setMeasuredDimension(int measuredWidth, int measuredHeight)

-->setMeasuredDimensionRaw(int measuredWidth, int measuredHeight)

可以看到setMeasuredDimensionRaw()方法：

private void setMeasuredDimensionRaw(int measuredWidth, int measuredHeight) {

    // 存储测量结果

    mMeasuredWidth = measuredWidth;

    mMeasuredHeight = measuredHeight;

    // 设置测量完成的标志位

    mPrivateFlags |= PFLAG_MEASURED_DIMENSION_SET;

}

View不需要考虑子View的大小，根据内容测量得出自身大小即可。

另外，View中的onMeasure方法中调用到getDefaultSize方法：

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

    setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),

            getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));

}

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:

        // 最终测量的结果都是父容器的大小

        result = specSize;

        break;

    }

    return result;

}

这里看到精确模式和最大模式，最终测量的结果都是父容器的大小，即布局中的wrap_content、match_parent以及数值大小效果都一样，这也就是自定义View一定要重写onMeasure方法的原因。

2、layout

布局相对测量而言要简单许多，从ViewRootImpl的performLayout方法出发，可以看到其中调用了DecorView的layout方法：

// 实则为DecorView的left, top, right, bottom四个信息

host.layout(0, 0, host.getMeasuredWidth(), host.getMeasuredHeight());

进入layout方法，发现l、t、r、b被传递到了setFrame方法中，并设置给了成员变量：

mLeft = left;

mTop = top;

mRight = right;

mBottom = bottom;

所以，布局实际为调用View的layout方法，设置自身的l、t、r、b值。另外，layout方法中往下走，可以看到调用了onLayout方法，进入后发现为空方法。因而查看FrameLayout的onLayout方法：

@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();

    // 省略

    for (int i = 0; i < count; i++) {

        final View child = getChildAt(i);

        if (child.getVisibility() != GONE) {

            final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();

            // 省略

            child.layout(childLeft, childTop, childLeft + width, childTop + height);

        }

    }

}

可以看到，进行一系列计算后，调用了child的layout方法，对子控件进行布局，同时子控件又会继续往下对自己的子控件布局，从而实现遍历。

综上，布局实际为调用layout方法设置View位置，ViewGroup则需要另外实现onLayout方法摆放子控件。

3、draw

（1）绘制过程入口
ViewRootImpl.performDraw()

-->ViewRootImpl.draw()

-->ViewRootImpl.drawSoftware()

-->View.draw()
（2）绘制步骤

进入到View的draw方法中，可以看到以下一段注释：

/*

 * 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)

 */

结合draw方法的源码，绘制过程的关键步骤如下：

==> 绘制背景：drawBackground(canvas)

==> 绘制自己：onDraw(canvas)

==> 绘制子view：dispatchDraw(canvas)

==> 绘制滚动条、前景等装饰：onDrawForeground(canvas)

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