View体系（一）——体系概览及绘制流程

（注：源代码为android-8.1）

0. 前言

　　本文主要分析Android的View体系及绘制流程。
　　

1. View体系

　　在一个窗口里的所有View会被统一管理在一个树状结构内，如图所示：
控件树状结构
　　继承自ViewGroup的控件可以拥有子节点，而继承自View的控件一般只能作为叶节点。在实现自定义控件的时候需要注意到这一点。下图是部分系统自带控件的关系图。
系统自带控件继承关系
　　
　　

2. 代码解析

　　ViewGroup添加一个View的具体执行内容。

(frameworks/base/core/java/android/view/ViewGroup.java)

public void addView(View child, int index, LayoutParams params) {
    ...
    if (child == null) {
        throw new IllegalArgumentException("Cannot add a null child view to a ViewGroup");
    }

    requestLayout();
    invalidate(true);
    addViewInner(child, index, params, false);
}

　　分别看两种重绘方法：requestLayout方式和invalidate方式。

2.1 requestLayout方式

(frameworks/base/core/java/android/view/View.java)

@CallSuper
public void requestLayout() {
    ...
    if (mAttachInfo != null && mAttachInfo.mViewRequestingLayout == null) {
        ViewRootImpl viewRoot = getViewRootImpl();
        if (viewRoot != null && viewRoot.isInLayout()) {
            if (!viewRoot.requestLayoutDuringLayout(this)) {
                return;
            }
        }
        mAttachInfo.mViewRequestingLayout = this;
    }
    mPrivateFlags |= PFLAG_FORCE_LAYOUT;
    mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
    if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
        // 调用父节点的requestLayout方法
        mParent.requestLayout();
    }
    if (mAttachInfo != null && mAttachInfo.mViewRequestingLayout == this) {
        mAttachInfo.mViewRequestingLayout = null;
    }
}

　　可以看出requestLayout方法所做的就是一路向上调用父节点的requestLayout方法。那么很明显，最终的执行内容要看根节点所重写的requestLayout方法内做了什么特殊的操作。文章《Android源码阅读分析：从Activity开始（二）——加载布局》中分析过，Activity加载布局，视图树的根节点是一个DecorView。但是我们查看DecorView的源码发现，它根本就没有重写requestLayout方法，这说明DecorView仍然不是处理requestLayout的最终根节点。那么我们就需要找到DecorView的mParent是什么。
　　

2.1.1 寻找根节点

　　DecorView继承自View，而View的mParent则是在assignParent方法中进行设置的。经过查找，调用了View.assignParent方法的地方不多，唯一符合我们查找条件的则是在ViewRootImpl类的setView方法调用的。

(frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java)

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
    ...
    view.assignParent(this);
    ...
}

　　ViewRootImpl.setView方法在WindowManagerGlobal的addView方法内被调用。

(frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerGlobal.java)

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params, Display display, Window parentWindow) {
    ...
    root.setView(view, wparams, panelParentView);
    ...
}

　　继续向上跟踪。

(frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl.java)

@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
    ...
    applyDefaultToken(params);
    mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);
    ...
}

　　这个方法在ActivityThread类的handleResumeActivity方法中被调用了。

(frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java)

final void handleResumeActivity(IBinder token, boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
    ...
    View decor = r.window.getDecorView();
    ViewManager wm = a.getWindowManager();
    ...
    wm.addView(decor, l);
    ...
}

　　所以，DecorView的mParent其实是一个ViewRootImpl类的对象。也就是说，最终处理requestLayout的根节点。

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(frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java)

@Override
public void requestLayout() {
    if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
        checkThread();
        mLayoutRequested = true;
        scheduleTraversals();
    }
}

　　scheduleTraversals方法经过异步调用，最后会执行ViewRootImpl的performTraversals方法。

(frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java)

private void performTraversals() {
    ...
    boolean layoutRequested = mLayoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
    if (layoutRequested) {
        ...
        windowSizeMayChange |= measureHierarchy(host, lp, res, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
    }
    ...
    if (mFirst || windowShouldResize || insetsChanged || viewVisibilityChanged || params != null || mForceNextWindowRelayout) {
        ...
        relayoutResult = relayoutWindow(params, viewVisibility, insetsPending);
        ...
        if (!mStopped || mReportNextDraw) {
            if (focusChangedDueToTouchMode || mWidth != host.getMeasuredWidth()
                    || mHeight != host.getMeasuredHeight() || contentInsetsChanged ||
                    updatedConfiguration) {
                ...
                // 测量host需求的尺寸
                performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
                ...
            }
        }
    }
    ...
    final boolean didLayout = layoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
    ...
    if (didLayout) {
        performLayout(lp, mWidth, mHeight);
        ...
    }
    ...
    boolean cancelDraw = mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnPreDraw() || !isViewVisible;
    if (!cancelDraw && !newSurface) {
        ...
        performDraw();
    }
    ...
}

　　performTraversals方法会依次调用performMeasure、performLayout和performDraw方法。

(frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java)

private void performMeasure(int childWidthMeasureSpec, int childHeightMeasureSpec) {
    ...
    mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    ...
}

private void performLayout(WindowManager.LayoutParams lp, int desiredWindowWidth, int desiredWindowHeight) {
    ...
    final View host = mView;
    ...
    host.layout(0, 0, host.getMeasuredWidth(), host.getMeasuredHeight());
    ...
}

private void performDraw() {
    ...
    draw(fullRedrawNeeded);
    ...
}

private void draw(boolean fullRedrawNeeded) {
    ...
    if (!drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset, yOffset, scalingRequired, dirty)) {
        return;
    }
    ...
}

private boolean drawSoftware(Surface surface, AttachInfo attachInfo, int xoff, int yoff, boolean scalingRequired, Rect dirty) {
    ...
    mView.draw(canvas);
    ...
}

　　这三个方法内的代码很多，这里只将最关键的代码提出来。可以看到，ViewRootImpl的这个三个方法，分别调用了View的measure、layout和draw方法。

2.1.2 measure相关

(frameworks/base/core/java/android/view/View.java)

// 该方法用于计算视图大小，父节点提供宽高参数的限制条件
// 实际的测量工作会在onMeasure方法中执行
public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    ...
    // 调整widthMeasureSpec和heightMeasureSpec参数
    ...
    final boolean forceLayout = (mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT;
    ...
    final boolean needsLayout = specChanged && (sAlwaysRemeasureExactly || !isSpecExactly || !matchesSpecSize);
    if (forceLayout || needsLayout) {
        ...
        onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
        ...
    }
}

// View的子类需要重写该方法来计算其内容的精确有效的测量值
// 要注意的是，重写该方法需要调用setMeasuredDimension(int, int)方法来记录测量的宽高
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
            getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}

　　measure方法用于计算视图大小，主要作用是提供父节点的限制条件，其内部会调用onMeasure方法，而onMeasure方法是实际进行测量的方法。View的子类（包括TextView、FrameLayout等framework自带的控件以及我们自定义的控件）都需要重写onMeasure方法，来测量精确有效的宽高值。
　　这里我们分别用继承自View和ViewGroup的两个典型子类来做为示例：TextView和FrameLayout。

(frameworks/base/core/java/android/widget/TextView.java)

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    int widthMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
    int heightMode = MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec);
    int widthSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
    int heightSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);

    int width;
    int height;
    ...
    // 计算宽度
    if (widthMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
        // 父节点已经指定了该控件大小，直接使用
        width = widthSize;
    } else {
        ...
        // 根据参数设置计算TextView的宽度
        ...
    }
    ...
    // 高度的计算与宽度计算类似
    // 对于TextView来说，高度计算简单很多
    ...
    // 记录测量的宽高
    setMeasuredDimension(width, height);
}

(frameworks/base/core/java/android/widget/FrameLayout.java)

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    int count = getChildCount();
    ...
    int maxHeight = 0;
    int maxWidth = 0;
    int childState = 0;
    // 计算所有子节点的尺寸
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        final View child = getChildAt(i);
        if (mMeasureAllChildren || child.getVisibility() != GONE) {
            // 该方法会调用子节点的measure方法
            measureChildWithMargins(child, widthMeasureSpec, 0, heightMeasureSpec, 0);
            final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
            maxWidth = Math.max(maxWidth, child.getMeasuredWidth() + lp.leftMargin + lp.rightMargin);
            maxHeight = Math.max(maxHeight, child.getMeasuredHeight() + lp.topMargin + lp.bottomMargin);
            ...
        }
    }
    // 根据参数调整宽高参数
    ...
    setMeasuredDimension(resolveSizeAndState(maxWidth, widthMeasureSpec, childState),
                         resolveSizeAndState(maxHeight, heightMeasureSpec, childState << MEASURED_HEIGHT_STATE_SHIFT));
    ...
}

　　对于继承自View的子类只需要对自身进行测量，而对于继承自ViewGroup的子类来说，则需要先测量所有子节点，然后在根据子节点的测量值和自身参数设置来测量自身。在实现自定义控件时，需要注意到这一点。

2.1.3 layout相关

(frameworks/base/core/java/android/view/View.java)

@SuppressWarnings({"unchecked"})
public void layout(int l, int t, int r, int b) {
    ...
    onLayout(changed, l, t, r, b);
    ...
}

protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
}

　　layout方法用于给控件极其子节点分配位置和尺寸。自定义控件或者系统自带控件都会重写onLayout方法来实际，如果是继承自ViewGroup类的控件，则还需要在onLayout方法内调用子节点的layout方法。

2.1.4 draw相关

(frameworks/base/core/java/android/view/View.java)

@CallSuper
public void draw(Canvas canvas) {
    ...
    final boolean dirtyOpaque = (privateFlags & PFLAG_DIRTY_MASK) == PFLAG_DIRTY_OPAQUE && (mAttachInfo == null || !mAttachInfo.mIgnoreDirtyState);
    ...
    if (!dirtyOpaque) {
        drawBackground(canvas);
    }
    ...
    if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);
    final int viewFlags = mViewFlags;
    boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
    boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;
    if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {
        if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);
        dispatchDraw(canvas);
        ...
    }
    ...
}

　　draw方法用于在给定的Canvas上绘制控件。在该方法调用时，该控件的layout相关方法必须完全执行完毕。draw方法绘制控件，先通过onDraw方法进行实际绘制，再通过调用dispatchDraw方法绘制子节点。我们实现自定义控件时，需要重写onDraw方法。View的dispatchDraw方法本身为空，而在ViewGroup类中重写了dispatchDraw方法。

(frameworks/base/core/java/android/view/ViewGroup.java)

@Override
protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
    ...
    for (int i = 0; i < childrenCount; i++) {
        ...
        final int childIndex = getAndVerifyPreorderedIndex(childrenCount, i, customOrder);
        final View child = getAndVerifyPreorderedView(preorderedList, children, childIndex);
        if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || child.getAnimation() != null) {
            more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);
        }
    }
    ...
}

protected boolean drawChild(Canvas canvas, View child, long drawingTime) {
    return child.draw(canvas, this, drawingTime);
}

2.1.5 调用流程

　　通过requestLayout方式绘制，可以总结为一下流程。
　　

2.2 invalidate方式

　　invalidate方法也是常用的重绘界面的方法，在ViewGroup的addView方法内，调用requestLayout方法后也调用了invalidate方法。

(frameworks/base/core/java/android/view/View.java)

public void invalidate(boolean invalidateCache) {
    invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true);
}

void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache, boolean fullInvalidate) {
    ...
    if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)) == (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)
            || (invalidateCache && (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)
            || (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != PFLAG_INVALIDATED
            || (fullInvalidate && isOpaque() != mLastIsOpaque)) {
        ...
        // 将损毁的矩形发送到父节点
        final AttachInfo ai = mAttachInfo;
        final ViewParent p = mParent;
        if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {
            final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;
            damage.set(l, t, r, b);
            p.invalidateChild(this, damage);
        }
        ...
    }
}

　　这里会调用ViewParent的invalidateChild方法。ViewGroup实现了ViewParent接口。来看一下ViewGroup的invalidateChild方法。

(frameworks/base/core/java/android/view/ViewGroup.java)

@Override
public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) {
    ...
    ViewParent parent = this;
    ...
    do {
        ...
        parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty);
        ...
    } while (parent != null);
    ...
}

　　ViewGroup的invalidateChild方法内会调用其父节点的invalidateChildInParent方法。而ViewGroup的invalidateChildInParent方法内只是对一些参数进行设置调整。那么按照惯例，查看ViewRootImpl的invalidateChildInParent重写方法。

(frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java)

@Override
public ViewParent invalidateChildInParent(int[] location, Rect dirty) {
    ...
    if (dirty == null) {
        invalidate();
        return null;
    }
    ...
    invalidateRectOnScreen(dirty);
    return null;
}

　　这里invalidate和invalidateRectOnScreen最后都会调用scheduleTraversals方法。根据上文的代码分析，这里最终会调用performTraversals方法。但是这里performTraversals方法只会调用performDraw方法，因为其mLayoutRequested变量此时为false，不会进入调用performLayout的逻辑。
　　那么剩下的调用逻辑则和requestLayout方式的一样了。

3. 总结

　　本文主要对控件体系进行概览，以及绘制流程的大致解析。后续文章中，会对控件体系进行详细的分析。

董小虫

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