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Android View的绘制流程三部曲


View的绘制流程从ViewRootImpl的performTraversals方法开始,在performTraversals方法中会调用performMeasure、performLayout、performDraw三个方法来遍历完成整棵视图树的绘制

measure过程

MeasureSpec

performMeasure方法是这样被调用的:

performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);

接收了两个参数,很好奇这两个参数是什么。看名字是“子View宽测量说明书”和“子View高测量说明书”?应该先来了解一下MeasureSpec。

MeasureSpec是一个32位的int值,高2位是specMode记录的是测量模式,低30位是specSize记录的是测量大小。

specMode有三种类型:

EXACTLY : 精确值模式,表示父视图希望子视图的大小应该是由specSize的值来决定的,这个时候View的最终大小就是specSize所记录的大小。对应于LayoutParams中的 match_parent和具体数值这两种模式。比如 android:layout_width=”match_parent”,android:layout_width=”50dp”

AT_MOST : 最大值模式,表示父容器指定了一个可用大小specSize,子视图最多只能是specSize中指定的大小,不能大于这个值。对应于LayoutParams中的 wrap_content的形式。

UNSPECIFIED :父容器不对View有任何限制,View想多大就多大,一般不会用到

MeasureSpec到底是用来干嘛的? 
系统是通过View的MeasureSpec来确定View的测量宽高的

MeasureSpec是怎么来的? 
对于普通的View来说,其MeasureSpec由父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams共同确定。对于顶级View(DecorView),其MeasureSpec由窗口的尺寸和其自身的LayoutParams共同确定。

我们回到performMeasure方法,来看看传入的参数childWidthMeasureSpec和childHeightMeasureSpec,这两个MeasureSpec是顶级View的,它们由窗口的尺寸和其自身的LayoutParams共同确定。那它们又是怎么产生的?在ViewRootImpl的measureHierarchy方法中,有两行代码是这样的:

childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowWidth, lp.width);
childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowHeight, lp.height);

getRootMeasureSpec方法获取到根View(DecorView)的MeasureSpec。传入的参数desiredWindowWidth和desiredWindowHeight是屏幕的尺寸。lp.width 和lp.height都是MATCH_PARENT。

那么探探getRootMeasureSpec方法,如下:

private static int getRootMeasureSpec(int windowSize, int rootDimension) {    
        int measureSpec;    
        switch (rootDimension) {    
            case ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT:        // Window can't resize. Force root view to be windowSize.
                    measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.EXACTLY);        
            break;    case ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT:        // Window can resize. Set max size for root view.
                    measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.AT_MOST);       
            break;    default:        // Window wants to be an exact size. Force root view to be that size.
                measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(rootDimension, MeasureSpec.EXACTLY);        
            break;
        }    
        return measureSpec;
}

会转到MeasureSpec的makeMeasureSpec方法,而makeMeasureSpec方法就是将SpecSize和SpecMode包装成32位的int值。 
那makeMeasureSpec方法是怎么组装MeasureSpec的呢?如下:

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);
    }
}

这时,根View的MeasureSpec就诞生了。它将参与构成子元素的MeasureSpec。

而对于普通的View,其MeasureSpec由父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams共同构成。我们知道刚才getRootMeasureSpec方法获取到的是顶级View的MeasureSpec,顶级View本身就是父容器。 
那现在看看ViewGroup的measureChildWithMargins方法,这个方法是用来测量子View的。如下:

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);
}

首先是调用子元素的getLayoutParams方法获取到子元素的LayoutParams,之后调用了getChildMeasureSpec方法来获取到子元素的MeasureSpec,可以看到传入了父元素的MeasureSpec。

getChildMeasureSpec方法很重要,能让我们了解子元素MeasureSpec的产生过程,如下:

public static int getChildMeasureSpec(int spec, int padding, int childDimension) {
    int specMode = MeasureSpec.getMode(spec);
    int specSize = MeasureSpec.getSize(spec);

    int size = Math.max(0, specSize - padding);

    int resultSize = 0;
    int resultMode = 0;

    switch (specMode) {
        // Parent has imposed an exact size on us
        case MeasureSpec.EXACTLY:
            if (childDimension >= 0) {
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size. So be it.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size. It can't be
                // bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            }
            break;

        // Parent has imposed a maximum size on us
        case MeasureSpec.AT_MOST:
            if (childDimension >= 0) {
                // Child wants a specific size... so be it
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size, but our size is not fixed.
                // Constrain child to not be bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size. It can't be
                // bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            }
            break;

        // Parent asked to see how big we want to be
        case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
            if (childDimension >= 0) {
                // Child wants a specific size... let him have it
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size... find out how big it should
                // be
                resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
                resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size.... find out how
                // big it should be
                resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
                resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
            }
            break;
    }
    //noinspection ResourceType
    return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
}

经过了getChildMeasureSpec方法,子元素的MeasureSpec也诞生了。这个方法代码虽然长长的,但逻辑并不复杂,就是根据父容器的MeasureSpec和子元素的LayoutParams来组装子元素的MeasureSpec。所以说普通View的MeasureSpec由父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams共同决定。

那么现在已经搞定了MeasureSpec,跟进performMeasure方法看看到底View的测量过程是怎样的。

View的测量

performMeasure方法源码如下:

private void performMeasure(int childWidthMeasureSpec, int childHeightMeasureSpec) {
    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "measure");
    try {
        mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    } finally {
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
    }
}

转到了View的measure方法,如下:

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

    //代码省略

    final boolean forceLayout = (mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT;

    //代码省略
    if (forceLayout || needsLayout) {
        // first clears the measured dimension flag
        mPrivateFlags &= ~PFLAG_MEASURED_DIMENSION_SET;

        resolveRtlPropertiesIfNeeded();

        int cacheIndex = forceLayout ? -1 : mMeasureCache.indexOfKey(key);
        if (cacheIndex < 0 || sIgnoreMeasureCache) {
            // measure ourselves, this should set the measured dimension flag back
            onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
            mPrivateFlags3 &= ~PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT;
        }

        //代码省略

        mOldWidthMeasureSpec = widthMeasureSpec;
        mOldHeightMeasureSpec = heightMeasureSpec;

        mMeasureCache.put(key, ((long) mMeasuredWidth) << 32 |
                (long) mMeasuredHeight & 0xffffffffL); // suppress sign extension
    }
}

可以看到View的measure方法是带final的,不允许子类重写。经过一系列的处理,会转到onMeasure方法,那就跟进View的onMeasure方法探探:

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
            getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}

调用了setMeasuredDimension将测量的宽高设置进去,好像很简单的说。getDefaultSize方法用于获取测量宽高,源码如下:

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;
}

其实内部逻辑是很简单的,从measureSpec中取出specMode和specSize,然后就是AT_MOST和EXACTLY的情况下,都返回specSize,这个specSize就是测量的值了。

以上就是View的测量过程。

补充:对于TextView、Button、ImageView等,它们都是重写了onMeasure方法的,可以阅读一下它们的onMeasure方法源码

ViewGroup的测量

那么接下来是ViewGroup的测量过程,ViewGroup中是没有重写onMeasure方法的,为什么ViewGroup不像View一样对其onMeasure方法做统一的实现呢? 
我们可以想一下的,怎么能定义出一个符合多种ViewGroup的onMeasure方法呢?很显然LinearLayout和RelativeLayout的onMeasure方法实现是不一样的。所以需要由子类去实现,这也是很合理的。

ViewGroup除了完成自身的测量,还会遍历子元素,如此循环完成整棵视图树的测量过程。在ViewGroup中定义了一个measureChildren方法去遍历子元素,如下:

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

会转到measureChild方法中去测量子元素。

protected void measureChild(View child, int parentWidthMeasureSpec,
                            int parentHeightMeasureSpec) {
    final LayoutParams lp = child.getLayoutParams();

    final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,
            mPaddingLeft + mPaddingRight, lp.width);
    final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentHeightMeasureSpec,
            mPaddingTop + mPaddingBottom, lp.height);

    child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
}

就这样,ViewGroup将measure过程传递到了子元素。如此反复完成整棵视图树的绘制。

以上就是ViewGroup的测量过程,至此,View的测量过程已经分析结束。当measure过程完成后,就可以调用getMeasuredWidth/getMeasuredHeight方法来获取测量宽高了。理解ViewGroup的测量,可以阅读下LinearLayout的onMeasure方法源码。

layout过程

在performLayout方法中转到layout方法来完成View布局过程。那就来看看View的layout方法,如下:

public void layout(int l, int t, int r, int b) {
    if ((mPrivateFlags3 & PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT) != 0) {
        onMeasure(mOldWidthMeasureSpec, mOldHeightMeasureSpec);
        mPrivateFlags3 &= ~PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT;
    }

    int oldL = mLeft;
    int oldT = mTop;
    int oldB = mBottom;
    int oldR = mRight;

    boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?
            setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);

    if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
        onLayout(changed, l, t, r, b);
        mPrivateFlags &= ~PFLAG_LAYOUT_REQUIRED;

        ListenerInfo li = mListenerInfo;
        if (li != null && li.mOnLayoutChangeListeners != null) {
            ArrayList<OnLayoutChangeListener> listenersCopy =
                    (ArrayList<OnLayoutChangeListener>)li.mOnLayoutChangeListeners.clone();
            int numListeners = listenersCopy.size();
            for (int i = 0; i < numListeners; ++i) {
                listenersCopy.get(i).onLayoutChange(this, l, t, r, b, oldL, oldT, oldR, oldB);
            }
        }
    }

    mPrivateFlags &= ~PFLAG_FORCE_LAYOUT;
    mPrivateFlags3 |= PFLAG3_IS_LAID_OUT;
}

首先会调用setFrame将 l, t, r, b 四个参数传入,确定View的四个顶点的位置。setFrame方法如下:

protected boolean setFrame(int left, int top, int right, int bottom) {
    boolean changed = false;

    //代码省略

    if (mLeft != left || mRight != right || mTop != top || mBottom != bottom) {
        changed = true;

        // Remember our drawn bit
        int drawn = mPrivateFlags & PFLAG_DRAWN;

        int oldWidth = mRight - mLeft;
        int oldHeight = mBottom - mTop;
        int newWidth = right - left;
        int newHeight = bottom - top;
        boolean sizeChanged = (newWidth != oldWidth) || (newHeight != oldHeight);

        // Invalidate our old position
        invalidate(sizeChanged);

        mLeft = left;
        mTop = top;
        mRight = right;
        mBottom = bottom;
        mRenderNode.setLeftTopRightBottom(mLeft, mTop, mRight, mBottom);

        //代码省略

        return changed;
    }

可以看到,其实就是初始化了mLeft、mTop、mRight、mBottom。经过了setFrame方法后,View在父容器中的位置也就确定了。

眼尖的你发现了layout方法中,调用了 onLayout方法,这个onLayout方法是父容器用来确定子元素的位置的。你也应该猜到了onLayout方法内又会遍历子元素,然后调用子元素的layout来确定子元素在父容器中的位置。

那我们跟进去onLayout方法看看:

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

咦?竟然是空的。其实onLayout方法和onMeasure方法相似,需要由子类去具体实现。 
我们看看DecorView的onLayout方法,DecorView也是一个ViewGroup嘛。

protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);

    //代码省略
}

转到了父类(FrameLayout)的onLayout方法,我们继续跟进去

protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    layoutChildren(left, top, right, bottom, false /* no force left gravity */);
}

又转到了layoutChildren方法去布局子元素。layoutChildren方法如下:

void layoutChildren(int left, int top, int right, int bottom, boolean forceLeftGravity) {
    final int count = getChildCount();

    final int parentLeft = getPaddingLeftWithForeground();
    final int parentRight = right - left - getPaddingRightWithForeground();

    final int parentTop = getPaddingTopWithForeground();
    final int parentBottom = bottom - top - getPaddingBottomWithForeground();

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        final View child = getChildAt(i);
        if (child.getVisibility() != GONE) {
            final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();

            final int width = child.getMeasuredWidth();
            final int height = child.getMeasuredHeight();

            int childLeft;
            int childTop;

            int gravity = lp.gravity;
            if (gravity == -1) {
                gravity = DEFAULT_CHILD_GRAVITY;
            }

            final int layoutDirection = getLayoutDirection();
            final int absoluteGravity = Gravity.getAbsoluteGravity(gravity, layoutDirection);
            final int verticalGravity = gravity & Gravity.VERTICAL_GRAVITY_MASK;

            switch (absoluteGravity & Gravity.HORIZONTAL_GRAVITY_MASK) {
                case Gravity.CENTER_HORIZONTAL:
                    childLeft = parentLeft + (parentRight - parentLeft - width) / 2 +
                            lp.leftMargin - lp.rightMargin;
                    break;
                case Gravity.RIGHT:
                    if (!forceLeftGravity) {
                        childLeft = parentRight - width - lp.rightMargin;
                        break;
                    }
                case Gravity.LEFT:
                default:
                    childLeft = parentLeft + lp.leftMargin;
            }

            switch (verticalGravity) {
                case Gravity.TOP:
                    childTop = parentTop + lp.topMargin;
                    break;
                case Gravity.CENTER_VERTICAL:
                    childTop = parentTop + (parentBottom - parentTop - height) / 2 +
                            lp.topMargin - lp.bottomMargin;
                    break;
                case Gravity.BOTTOM:
                    childTop = parentBottom - height - lp.bottomMargin;
                    break;
                default:
                    childTop = parentTop + lp.topMargin;
            }

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

呐,总之就是会遍历出子元素,然后调用子元素的layout方法,然后在子元素的layout方法中又会调用setFrame方法来确定其在父容器中的位置。如此反复完成视图树的布局过程。

以上就是layout过程。

draw过程

在performDraw方法中,会调用draw方法的重载,之后会转到draw(Canvas canvas)方法,如下:

public void draw(Canvas canvas) {
    final int privateFlags = mPrivateFlags;
    final boolean dirtyOpaque = (privateFlags & PFLAG_DIRTY_MASK) == PFLAG_DIRTY_OPAQUE &&
            (mAttachInfo == null || !mAttachInfo.mIgnoreDirtyState);
    mPrivateFlags = (privateFlags & ~PFLAG_DIRTY_MASK) | PFLAG_DRAWN;

/*
 * 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)
 */

    // Step 1, draw the background, if needed
    int saveCount;

    if (!dirtyOpaque) {
        drawBackground(canvas);
    }

    // skip step 2 & 5 if possible (common case)
    final int viewFlags = mViewFlags;
    boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
    boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;
    if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {
        // Step 3, draw the content
        if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);

        // Step 4, draw the children
        dispatchDraw(canvas);

        // Overlay is part of the content and draws beneath Foreground
        if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {
            mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);
        }

        // Step 6, draw decorations (foreground, scrollbars)
        onDrawForeground(canvas);

        // we're done...
        return;
    }

    //代码省略

}

我们关注1,3,4,6步。 
第一步: drawBackground(canvas) 绘制背景 
第三步: onDraw(canvas) 绘制自己,具体如何绘制?需要由子类具体实现,可以阅读下TextView的onDraw方法源码 
第四步: dispatchDraw(canvas) 绘制子元素,既然是绘制子元素的话,那么ViewGroup实现了这个方法,来探探ViewGroup的dispatchDraw方法,如下:

protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {

    //代码省略

    for (int i = 0; i < childrenCount; i++) {
        while (transientIndex >= 0 && mTransientIndices.get(transientIndex) == i) {
            final View transientChild = mTransientViews.get(transientIndex);
            if ((transientChild.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE ||
                    transientChild.getAnimation() != null) {
                more |= drawChild(canvas, transientChild, drawingTime);
            }
            transientIndex++;
            if (transientIndex >= transientCount) {
                transientIndex = -1;
            }
        }

        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);
        }
    }

    //代码省略
}

在dispatchDraw方法中会遍历子元素,转到drawChild方法,在drawChild方法中又会调用View的draw方法来完成子元素的绘制过程,如此循环完成整个视图树的绘制。 
第六步:onDrawForeground(canvas) 绘制前景,ScroolBars。

以上就是draw过程。

至此,View的绘制流程已经全部分析完了。

转至Android View的绘制流程三部曲

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