View 的绘制原理

基本概念

ViewRoot

ViewRoot对应于ViewRootImpl类，它是连接WindowManager和DecorView的纽带。View的三大流程都是通过ViewRoot来完成的。

在ActivityThread中，当Activity对象被创建完毕后，会将DecorView添加到Window中，同时也会创建ViewRootImpl对象，并将ViewRootImpl对象与DecorView建立关联。

View的三大绘制流程

View的绘制流程主要有measure、layout和draw过程。

  1. measure：用来确定View的测量宽高。
  2. layout：用来确定View的最终宽高以及四个顶点的位置。
  3. draw：将View绘制在屏幕上。

View的绘制流程由ViewRoot的performTraversals方法开始。

performTraversals方法会依次调用performMeasure、performLayout、performDraw方法。这三个方法会分别完成顶层View的measure、layout、draw过程。

其中、performMeasure方法会调用其中的measure方法，在measure方法中又会调用onMeasure方法，在onMeasure方法中会对所有的子元素进行measure过程，这个时候measure的流程就从父容器传递到了子元素中，这样就完成了一轮measure过程。不断的对子元素进行measure过程。如此反复便完成了对View树的遍历。

其中，performMeasure方法位于ViewRootImpl中的measureHierarchy方法中(hierarchy：n.层次结构)。

performLayout方法、performDraw方法的流程与之同理，需要注意一点的是，draw流程的传递是通过draw方法中的dispatchDraw实现的，不过并无本质的区别。

DecorView

DecorView作为顶层View，继承自FrameLayout。一般情况下它的内部都会包含一个LinearLayout。而LinearLayout中有上下两个部分，分别为标题栏和内容栏。我们平时设置指定布局文件的方法setContentView，就是指的是内容栏中的布局。

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通过源码，我们可以得知，DecorView 其实是一个 LinearLayout，View 层的事件都先通过 DecorView，然后才传递给我们的 View。

MeasureSpec

spec 英[spek]n.规格 vt.按特定标准设计并制造

MeasureSpec参与了View的measure过程。在测量过程中，系统将View的LayoutParams根据父容器所施加的规则转换成对应的MeasureSpec，然后再根据这个MeasureSpec来测量出View的测量宽/高。

MeasureSpec代表一个32位的int值，高两位代表 测量模式SpecMode，低30位代表 该测量模式下的规格大小SpecSize。

MeasureSpec与SpecMode、SpecSize之间可以通过位运算互相求出。

每个View的measure过程之前都会先计算其MeasureSpec的值，然后再对其进行measure。

注意：View的宽和高各有一个MeasureSpec值，分别为widthMeasureSpec和heightMeasureSpec。

SpecMode的三种状态

  1. UNSPECIFIED

    父容器不对View做任何的限制，要多大给多大。这种情况一般用于系统的内部，表示一种测量方式的状态。

  2. EXACTLY

    父容器已经测出了View所需要的精确大小，此时的大小就是View的最终大小。

    它对应于LayoutParams的match_parent和具体的数值这两种模式。

  3. AT_MOST

    父容器指定了一个可用的大小，View的大小不能大于这个值。

    它对应于LayoutParams中的wrap_content。

MeasureSpec和LayoutParams的对应关系

对于DecorView和普通View来说，MeasureSpec的转化过程略有不同。

对于DecorView：

DecorView的MeasureSpec由窗口的大小和DecorView自身的LayoutParams共同决定的。

通过在ViewRootImpl中的measureHierarchy方法中，调用getRootMeasureSpec方法，获得DecorView的MeasureSpec。

其中getRootMeasureSpec方法中，根据自身LayoutParams的不同大小，共有三种情况：

  1. LayoutParams.MATCH_PARENT：精确模式，大小就是窗口的大小。
  2. LayoutParams.WRAP_CONTENT：最大模式，大小不定，但是不能超过窗口的大小。
  3. 固定大小(比如100dp)：精确模式，大小为LayoutParams中指定的大小。

对于普通View：

普通View的MeasureSpec由父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams共同决定的。

通过在父容器的measureChildWithMargins中的getChildMeasureSpec方法获得View的MeasureSpec。

其中getChildMeasureSpec方法的参数中使用到了父容器的MeasureSpec。在这个方法中通过switch和if语句，对View的MeasureSpec进行了决定。结果如下：

childLayoutParams \ parentMeasureSpec EXACTLY AT_MOST UNSPECIFIED
dp/px EXACTLY
childSize		 EXACTLY
childSize		 EXACTLY
childSize
match_parent EXACTLY
parentSize		 AT_MOST
parentSize		 UNSPECIFIED
0
wrap_content AT_MOST
parentSize		 AT_MOST
parentSize		 UNSPECIFIED
0

上图可以简单记为：除了dp/px的精确模式情况外，三种MeasureSpec的级别为：EXACTLY < AT_MOST < UNSPECIFIED 且childMeasureSpec = max(childLayoutParams , parentMeasureSpec)。（实际上并无级别之分）

通过上面的表格，可以更加直观的看出：普通View的MeasureSpec由父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams共同决定的。

View的工作流程

measure过程

measure过程分为两种情况：

  1. View的measure过程：只需要测量自身即可。
  2. ViewGroup的measure过程：则除了完成自己的测量外，还需要遍历去调用所有子元素的measure过程。

以下对这两种情况分别讨论。

View的measure过程

View的measure方法是final类型的方法，不可以重写，measure方法里面调用了onMeasure方法。

在onMeasure方法里面也只调用了一个setMeasuredDimension方法来设置View的宽/高的测量值。

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protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMininumWidth(), 
                                        widthMeasureSpec), 
                         getDefaultSize(getSuggestedMininumHeight(), 
                                        heightMeasureSpec));
}

而在setMeasureDimension方法的参数中，则使用了getDefaultSize的方法。

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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:
            result = specsize;
            break;
    }
    return result;
}

对于AT_MOST和EXACTLY的情况

通过代码可以看出，最终返回的值就是传入的MeasureSpec的中View测量后的大小（View的最终的大小是在layout阶段确定的，但是几乎所有情况下，View的测量大小和最终大小都是相同的）。

对于UNSPECIFIED的情况

getDefaultSize方法返回的值是getsuggestedMininumWidth方法和getsuggestedMininumHeight方法决定的。

这里只讨论getsuggestedMininumWidth方法的逻辑，另一个方法同理：

  1. 如果View没有设置背景，那么此方法的返回值就是android:minWidth这个属性所指定的值，这个值默认为0。
  2. 如果View设置了背景，则返回android:minWidth和背景的最小宽度这两者中的最大值。

对于自定义View的情况

对于直接继承View的自定义View来说，需要重写onMeasure方法并设置在wrap_content情况时的自身大小，否则在布局中使用wrap_content就相当于使用match_parent。

因为当自定义View处于wrap_content时，它的SpecMode为AT_MOST模式，由前文可知，当父容器无论为AT_MOST还是ECACTLY模式时，自定义View都为AT_MOST模式且尺寸大小为parentSize，也就是父容器的剩余空间，即自定义View的大小变得与父容器的剩余空间大小一致，显然不是我们需要的。

解决方法：

解决方法也是非常简单的。我们只需要在onMeasure方法中对

  1. 仅width方向为AT_MOST模式
  2. 仅height方向为AT_MOST模式
  3. width方向以及height方向都为AT_MOST模式
  4. 其他的情况

这四个状态单独判断，分别使用setMeasuredDimension方法直接为自定义View设置我们需要的值即可。

源码中对于TextView、ImageView等控件的wrap_content也做了特殊的处理。

ViewGroup的measure过程

对于ViewGroup来说，处理要完成它自己的measure过程，还需要遍历去调用所有子元素的measure方法，对子元素也进行measure过程。

由于ViewGroup是一个抽象类，不能重写View的onMeasure方法，但是他提供了一个measureChildren的方法：

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protected void measureChildren(int widthMeasureSepc, int heightMeasureSpec) {
    final int size = mChildrenCount;
    final View[] children = mChildren;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        final View child = children[i];
        if (...) {
            measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
        }
    }
}

从代码中，可以清晰的看出，measureChildren方法遍历了所有的子元素，并对他们使用了measureChild方法。

在measureChild方法中，通过

  1. 参数child获得了child.LayoutParams；
  2. measureChild方法中的getChildMeasureSpec方法配合参数中父容器的两个MeasureSpec值，得到子元素的两个MeasureSpec值。

接着将子元素的两个MeasureSpec值传递给child.measure方法来进行测量，到此便结束了一轮的measure过程。

注意：不同的ViewGroup有着不同的布局特性，不易写出通用的供ViewGroup使用的onMeasure方法。故设置成抽象类，需要测量过程中的各个子类（如LinearLayout、RelativeLayout等）自己去具体实现onMeasure方法。

在Activity启动时获得一个View的宽/高信息的方法

由于Activity的启动和View的测量过程并不是同步进行的，因此无法保证在Activity启动时某个View已经测量完毕了。所以我们在Activity启动的时候，如果直接通过getMeasuredWidth/getMeasuredHeight方法获得的值可能为0。

以下有四种方法可以解决这个问题（详细代码见《Android开发艺术探索》190页）。

  1. Activity/View#onWindowFocusChanged

    在Activity的onResume和onPause方法启动时，onWindowFocusChanged方法也会同时被调用，可以重写里面的内容，使之计算View的宽高。

    注意：onWindowFocusChanged方法会在View已经初始化完毕后才开始调用。

  2. view.post(runnable)

    通过post可以将一个runnable投递都消息队列的尾部，然后等待Looper调用此runnable的时候，View也已经初始化好了。

  3. ViewTreeObserver

    ViewTreeObserver中的众多回调可以完成这个功能。

    比如OnGlobalLayoutListener接口，当View树的状态发生改变或者View树内部的View的可见性发生改变的时候，onGlobalLayout方法将被回调，此时就可以获取View的宽高了。

  4. view.measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)

    可以主动调用该方法开始计算view的宽高。

    1. match_parent

      由于正常的measure过程中，我们需要父容器的MeasureSpec的值，而此时父容器并没开始计算，我们无从得知这两个值的大小。故我们无法对match_parent的view计算其宽高。

    2. dp/px

      因为有精确的数值了，所以我们可以直接使用这个精确的数值通过MeasureSpec.makeMeasureSpec方法构建view的MeasureSpec。

    3. wrap_content

      直接将MeasureSpec.makeMeasureSpec方法中参数的值设置为(1<<30)-1即可，这是View理论上可以支持的最大值，所以这样构建MeasureSpec是合理的。

layout过程

layout的作用是ViewGroup用来确定子元素的位置。当调用一个View的layout方法时，它会在layout方法中通过setFrame方法确定自身的位置，然后调用onLayout方法确定子元素的位置。

在onLayout方法中，会遍历所有子元素，对它们计算各自的位置后，调用子元素的layout方法，完成一轮layout过程。

View中实现了layout方法，但是由于onLayout的实现与不同View各自的布局有关，所以源码中仅给出了一个空onLayout方法。需要每个View和ViewGroup自己去重写。

注意：单一View一般不需要重写onLayout方法。

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/**
 * Assign a size and position to a view and all of its
 * descendants
 *
 * <p>This is the second phase of the layout mechanism.
 * (The first is measuring). In this phase, each parent calls
 * layout on all of its children to position them.
 * This is typically done using the child measurements
 * that were stored in the measure pass().</p>
 *
 * <p>Derived classes should not override this method.
 * Derived classes with children should override
 * onLayout. In that method, they should
 * call layout on each of their children.</p>
 
 * 为视图及其所有子体指定大小和位置
 * 
 * 这是布局机制的第二阶段。
 * （第一个是测量）。在此阶段中，每个父级调用其所有子级上的layout来定位它们。
 * 这通常使用存储在方法pass()中的子测量值来完成。
 * 
 * 派生类不应重写此方法。
 * 具有子级的派生类应重写onLayout。在该方法中，他们应该对每个子对象调用布局。  
 */
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
}

draw过程

draw过程就比较简单，它的作用是将View绘制到屏幕上面。

View的绘制过程遵循以下的4步：

  1. 绘制背景：background.draw(canvas)
  2. 绘制自己：onDraw方法
  3. 绘制children：dispatchDraw方法
  4. 绘制装饰：onDrawScrollBars方法

所有的绘制过程都在draw方法中进行。

其中，View绘制过程的传递是通过dispatchDraw方法实现的，dispatchDraw方法会遍历所有的子元素并调用他们的draw方法，完成一轮的draw过程。

注意：

  1. 单一View需要重写onDraw方法绘制自身。
  2. ViewGroup需要重写onDraw方法绘制自身以及遍历子元素对它们进行绘制。

View的工作流程图

Android
#View
View 的绘制原理
https://luoyuy.top/posts/bd6906438953/
作者
LuoYu-Ying
发布于
2022年4月18日
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