Android DecorView 與 Activity 綁定原理分析

一年多之前，曾經覺得本身對 View 的添加顯示邏輯已經有所瞭解了，過後發現也只是懂了些皮毛而已。通過一年多的實戰，Android 和 Java 基礎都有了提高，是時候該去看看 DecorView 的添加顯示。

概論

Android 中 Activity 是做爲應用程序的載體存在，表明着一個完整的用戶界面，提供了一個窗口來繪製各類視圖，當 Activity 啓動時，咱們會經過 setContentView 方法來設置一個內容視圖，這個內容視圖就是用戶看到的界面。那麼 View 和 activity 是如何關聯在一塊兒的呢 ？

 上圖是 View 和 Activity 之間的關係。先解釋圖中一些類的做用以及相關關係：

• Activity : 對於每個 activity 都會有擁有一個 PhoneWindow。

• PhoneWindow ：該類繼承於 Window 類，是 Window 類的具體實現，即咱們能夠經過該類具體去繪製窗口。而且，該類內部包含了一個 DecorView 對象，該 DectorView 對象是全部應用窗口的根 View。

• DecorView 是一個應用窗口的根容器，它本質上是一個 FrameLayout。DecorView 有惟一一個子 View，它是一個垂直 LinearLayout，包含兩個子元素，一個是 TitleView（ ActionBar 的容器），另外一個是 ContentView（窗口內容的容器）。

• ContentView ：是一個 FrameLayout（android.R.id.content)，咱們日常用的 setContentView 就是設置它的子 View 。

• WindowManager : 是一個接口，裏面經常使用的方法有：添加View，更新View和刪除View。主要是用來管理 Window 的。WindowManager 具體的實現類是WindowManagerImpl。最終，WindowManagerImpl 會將業務交給 WindowManagerGlobal 來處理。

• WindowManagerService (WMS) ： 負責管理各 app 窗口的建立，更新，刪除， 顯示順序。運行在 system_server 進程。

ViewRootImpl ：擁有 DecorView 的實例，經過該實例來控制 DecorView 繪製。ViewRootImpl 的一個內部類 W，實現了 IWindow 接口，IWindow 接口是供 WMS 使用的，WSM 經過調用 IWindow 一些方法，經過 Binder 通訊的方式，最後執行到了 W 中對應的方法中。一樣的，ViewRootImpl 經過 IWindowSession 來調用 WMS 的 Session 一些方法。Session 類繼承自 IWindowSession.Stub，每個應用進程都有一個惟一的 Session 對象與 WMS 通訊。

DecorView 的建立 

先從 Mainactivity 中的代碼看起，首先是調用了 setContentView；

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
}

該方法是父類 AppCompatActivity 的方法，最終會調用 AppCompatDelegateImpl 的 setContentView 方法：

// AppCompatDelegateImpl  
public void setContentView(int resId) {
        this.ensureSubDecor();
        ViewGroup contentParent = (ViewGroup)this.mSubDecor.findViewById(16908290);
        contentParent.removeAllViews();
        LayoutInflater.from(this.mContext).inflate(resId, contentParent);
        this.mOriginalWindowCallback.onContentChanged();
    }

ensureSubDecor 從字面理解就是建立 subDecorView，這個是根據主題來建立的，下文也會講到。建立完之後，從中獲取 contentParent，再將從 activity 傳入的 id xml 佈局添加到裏面。不過你們注意的是，在添加以前先調用 removeAllViews() 方法，確保沒有其餘子 View 的干擾。

    private void ensureSubDecor() {
        if (!this.mSubDecorInstalled) {
            this.mSubDecor = this.createSubDecor(); 
            ......
        }
        ......
    }        

 最終會調用 createSubDecor() ，來看看裏面的具體代碼邏輯：

 private ViewGroup createSubDecor() {
        // 一、獲取主題參數，進行一些設置，包括標題，actionbar 等 
        TypedArray a = this.mContext.obtainStyledAttributes(styleable.AppCompatTheme);
        if (!a.hasValue(styleable.AppCompatTheme_windowActionBar)) {
            a.recycle();
            throw new IllegalStateException("You need to use a Theme.AppCompat theme (or descendant) with this activity.");
        } else {
            if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowNoTitle, false)) {
                this.requestWindowFeature(1);
            } else if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowActionBar, false)) {
                this.requestWindowFeature(108);
            }

            if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowActionBarOverlay, false)) {
                this.requestWindowFeature(109);
            }

            if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowActionModeOverlay, false)) {
                this.requestWindowFeature(10);
            }

            this.mIsFloating = a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_android_windowIsFloating, false);
            a.recycle();
            // 二、確保優先初始化 DecorView
            this.mWindow.getDecorView();
            LayoutInflater inflater = LayoutInflater.from(this.mContext);
            ViewGroup subDecor = null;
            // 三、根據不一樣的設置來對 subDecor 進行初始化
            if (!this.mWindowNoTitle) {
                if (this.mIsFloating) {
                    subDecor = (ViewGroup)inflater.inflate(layout.abc_dialog_title_material, (ViewGroup)null);
                    this.mHasActionBar = this.mOverlayActionBar = false;
                } else if (this.mHasActionBar) {
                    TypedValue outValue = new TypedValue();
                    this.mContext.getTheme().resolveAttribute(attr.actionBarTheme, outValue, true);
                    Object themedContext;
                    if (outValue.resourceId != 0) {
                        themedContext = new ContextThemeWrapper(this.mContext, outValue.resourceId);
                    } else {
                        themedContext = this.mContext;
                    }

                    subDecor = (ViewGroup)LayoutInflater.from((Context)themedContext).inflate(layout.abc_screen_toolbar, (ViewGroup)null);
                    this.mDecorContentParent = (DecorContentParent)subDecor.findViewById(id.decor_content_parent);
                    this.mDecorContentParent.setWindowCallback(this.getWindowCallback());
                    if (this.mOverlayActionBar) {
                        this.mDecorContentParent.initFeature(109);
                    }

                    if (this.mFeatureProgress) {
                        this.mDecorContentParent.initFeature(2);
                    }

                    if (this.mFeatureIndeterminateProgress) {
                        this.mDecorContentParent.initFeature(5);
                    }
                }
            } else {
                if (this.mOverlayActionMode) {
                    subDecor = (ViewGroup)inflater.inflate(layout.abc_screen_simple_overlay_action_mode, (ViewGroup)null);
                } else {
                    subDecor = (ViewGroup)inflater.inflate(layout.abc_screen_simple, (ViewGroup)null);
                }

                if (VERSION.SDK_INT >= 21) {
                    ViewCompat.setOnApplyWindowInsetsListener(subDecor, new OnApplyWindowInsetsListener() {
                        public WindowInsetsCompat onApplyWindowInsets(View v, WindowInsetsCompat insets) {
                            int top = insets.getSystemWindowInsetTop();
                            int newTop = AppCompatDelegateImpl.this.updateStatusGuard(top);
                            if (top != newTop) {
                                insets = insets.replaceSystemWindowInsets(insets.getSystemWindowInsetLeft(), newTop, insets.getSystemWindowInsetRight(), insets.getSystemWindowInsetBottom());
                            }

                            return ViewCompat.onApplyWindowInsets(v, insets);
                        }
                    });
                } else {
                    ((FitWindowsViewGroup)subDecor).setOnFitSystemWindowsListener(new OnFitSystemWindowsListener() {
                        public void onFitSystemWindows(Rect insets) {
                            insets.top = AppCompatDelegateImpl.this.updateStatusGuard(insets.top);
                        }
                    });
                }
            }

            if (subDecor == null) {
                throw new IllegalArgumentException("AppCompat does not support the current theme features: { windowActionBar: " + this.mHasActionBar + ", windowActionBarOverlay: " + this.mOverlayActionBar + ", android:windowIsFloating: " + this.mIsFloating + ", windowActionModeOverlay: " + this.mOverlayActionMode + ", windowNoTitle: " + this.mWindowNoTitle + " }");
            } else {
                if (this.mDecorContentParent == null) {
                    this.mTitleView = (TextView)subDecor.findViewById(id.title);
                }

                ViewUtils.makeOptionalFitsSystemWindows(subDecor);
                ContentFrameLayout contentView = (ContentFrameLayout)subDecor.findViewById(id.action_bar_activity_content);
                ViewGroup windowContentView = (ViewGroup)this.mWindow.findViewById(16908290);
                if (windowContentView != null) {
                    while(windowContentView.getChildCount() > 0) {
                        View child = windowContentView.getChildAt(0);
                        windowContentView.removeViewAt(0);
                        contentView.addView(child);
                    }

                    windowContentView.setId(-1);
                    contentView.setId(16908290);
                    if (windowContentView instanceof FrameLayout) {
                        ((FrameLayout)windowContentView).setForeground((Drawable)null);
                    }
                }
                // 將 subDecor 添加到 DecorView 中
                this.mWindow.setContentView(subDecor);
                contentView.setAttachListener(new OnAttachListener() {
                    public void onAttachedFromWindow() {
                    }

                    public void onDetachedFromWindow() {
                        AppCompatDelegateImpl.this.dismissPopups();
                    }
                });
                return subDecor;
            }
        }
    }
                    

上面的代碼總結來講就是在作一件事，就是建立 subDecor。攤開來講具體以下：

一、根據用戶選擇的主題來設置一些顯示特性，包括標題，actionbar 等。

二、根據不一樣特性來初始化 subDecor；對 subDecor 內部的子 View 進行初始化。

三、最後添加到 DecorView中。

添加的具體代碼以下：此處是經過調用 

 // AppCompatDelegateImpl   this.mWindow.getDecorView();

 // phoneWindow    public final View getDecorView() {
        if (mDecor == null || mForceDecorInstall) {
            installDecor();
        }
        return mDecor;
    }
 

private void installDecor() {
        mForceDecorInstall = false;
        if (mDecor == null) {
 // 生成 DecorView             mDecor = generateDecor(-1);
            mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
            mDecor.setIsRootNamespace(true);
            if (!mInvalidatePanelMenuPosted && mInvalidatePanelMenuFeatures != 0) {
                mDecor.postOnAnimation(mInvalidatePanelMenuRunnable);
            }
        } else {
 // 這樣 DecorView 就持有了window             mDecor.setWindow(this);
        }
      ......
}


   protected DecorView generateDecor(int featureId) {
        // System process doesn't have application context and in that case we need to directly use // the context we have. Otherwise we want the application context, so we don't cling to the // activity.
        Context context;
        if (mUseDecorContext) {
            Context applicationContext = getContext().getApplicationContext();
            if (applicationContext == null) {
                context = getContext();
            } else {
                context = new DecorContext(applicationContext, getContext());
                if (mTheme != -1) {
                    context.setTheme(mTheme);
                }
            }
        } else {
            context = getContext();
        }
        return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes());
   }

到此，DecorView 的建立就講完了。但是咱們彷佛並無看到 DecorView 是被添加的，何時對用戶可見的。

 WindowManager

View 建立完之後，那 Decorview 是怎麼添加到屏幕中去的呢？固然是 WindowManager 呢，那麼是如何將 View 傳到 WindowManager 中呢。

看 ActivityThread 中的 handleResumeActivity 方法：

// ActivityThread
public void handleResumeActivity(IBinder token, boolean finalStateRequest, boolean isForward,
            String reason) {
        ...... 
        final int forwardBit = isForward
                ? WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_IS_FORWARD_NAVIGATION : 0;

        // If the window hasn't yet been added to the window manager,
        // and this guy didn't finish itself or start another activity,
        // then go ahead and add the window.
        boolean willBeVisible = !a.mStartedActivity;
        if (!willBeVisible) {
            try {
                willBeVisible = ActivityManager.getService().willActivityBeVisible(
                        a.getActivityToken());
            } catch (RemoteException e) {
                throw e.rethrowFromSystemServer();
            }
        }
        if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
            r.window = r.activity.getWindow();
            View decor = r.window.getDecorView();
            decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
            ViewManager wm = a.getWindowManager();
            WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
            a.mDecor = decor;
            l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
            l.softInputMode |= forwardBit;
            ......
            if (a.mVisibleFromClient) {
                if (!a.mWindowAdded) {
                    a.mWindowAdded = true;
                    wm.addView(decor, l);
                } else {
                    // The activity will get a callback for this {@link LayoutParams} change
                    // earlier. However, at that time the decor will not be set (this is set
                    // in this method), so no action will be taken. This call ensures the
                    // callback occurs with the decor set.
                    a.onWindowAttributesChanged(l);
                }
            }

            // If the window has already been added, but during resume
            // we started another activity, then don't yet make the
            // window visible.
        } else if (!willBeVisible) {
            if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Launch " + r + " mStartedActivity set");
            r.hideForNow = true;
        }

        // Get rid of anything left hanging around.
        cleanUpPendingRemoveWindows(r, false /* force */);

        // The window is now visible if it has been added, we are not
        // simply finishing, and we are not starting another activity.
        if (!r.activity.mFinished && willBeVisible && r.activity.mDecor != null && !r.hideForNow) {
            if (r.newConfig != null) {
                performConfigurationChangedForActivity(r, r.newConfig);
                if (DEBUG_CONFIGURATION) {
                    Slog.v(TAG, "Resuming activity " + r.activityInfo.name + " with newConfig "
                            + r.activity.mCurrentConfig);
                }
                r.newConfig = null;
            }
            if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Resuming " + r + " with isForward=" + isForward);
            WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
            if ((l.softInputMode
                    & WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_IS_FORWARD_NAVIGATION)
                    != forwardBit) {
                l.softInputMode = (l.softInputMode
                        & (~WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_IS_FORWARD_NAVIGATION))
                        | forwardBit;
                if (r.activity.mVisibleFromClient) {
                    ViewManager wm = a.getWindowManager();
                    View decor = r.window.getDecorView();
                    wm.updateViewLayout(decor, l);
                }
            }

            r.activity.mVisibleFromServer = true;
            mNumVisibleActivities++;
            if (r.activity.mVisibleFromClient) {
　　　　　　　　　　// 這裏也會調用addview
                r.activity.makeVisible();
            }
        }

        r.nextIdle = mNewActivities;
        mNewActivities = r;
        if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Scheduling idle handler for " + r);
        Looper.myQueue().addIdleHandler(new Idler());
    }

上面的代碼主要作了如下幾件事：

一、獲取到 DecorView，設置不可見，而後經過 wm.addView(decor, l) 將 view 添加到 WindowManager；

二、在某些狀況下，好比此時點擊了輸入框調起了鍵盤，就會調用 wm.updateViewLayout(decor, l) 來更新 View 的佈局。

三、這些作完之後，會調用 activity 的  makeVisible ，讓視圖可見。若是此時 DecorView 沒有添加到 WindowManager，那麼會添加。 

// Activity
 void makeVisible() {
        if (!mWindowAdded) {
            ViewManager wm = getWindowManager();
            wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());
            mWindowAdded = true;
        }
        mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);
    }

 接下來，看下 addview 的邏輯。 WindowManager 的實現類是 WindowManagerImpl，而它則是經過 WindowManagerGlobal 代理實現 addView 的，咱們看下 addView 的方法：

// WindowManagerGlobal  
 public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
            Display display, Window parentWindow) {
           // ......
    
            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
            view.setLayoutParams(wparams);

            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);
           // do this last because it fires off messages to start doing things
            try {
                root.setView(view, wparams, panelParentView);
            } catch (RuntimeException e) {
                // BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
                if (index >= 0) {
                    removeViewLocked(index, true);
                }
                throw e;
            } 
}

在這裏，實例化了 ViewRootImpl 。同時調用 ViewRootImpl 的 setView 方法來持有了 DecorView。此外這裏還保存了 DecorView ，Params，以及 ViewRootImpl 的實例。

如今咱們終於知道爲啥 View 是在 OnResume 的時候可見的呢。

 ViewRootImpl

實際上，View 的繪製是由 ViewRootImpl 來負責的。每一個應用程序窗口的 DecorView 都有一個與之關聯的 ViewRootImpl 對象，這種關聯關係是由 WindowManager 來維護的。

先看 ViewRootImpl 的 setView 方法，該方法很長，咱們將一些不重要的點註釋掉：

   /**
     * We have one child
     */
    public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
            if (mView == null) {
                mView = view;
                ......
               
                mAdded = true;
                int res; /* = WindowManagerImpl.ADD_OKAY; */

                // Schedule the first layout -before- adding to the window
                // manager, to make sure we do the relayout before receiving
                // any other events from the system.

                requestLayout();
                ......
            }
        }
    }

這裏先將 mView 保存了 DecorView 的實例，而後調用 requestLayout() 方法，以完成應用程序用戶界面的初次佈局。

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

由於是 UI 繪製，因此必定要確保是在主線程進行的，checkThread 主要是作一個校驗。接着調用 scheduleTraversals 開始計劃繪製了。

void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = true;
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            if (!mUnbufferedInputDispatch) {
                scheduleConsumeBatchedInput();
            }
            notifyRendererOfFramePending();
            pokeDrawLockIfNeeded();
        }
    }

這裏主要關注兩點：

mTraversalBarrier : Handler 的同步屏障。它的做用是能夠攔截 Looper 對同步消息的獲取和分發，加入同步屏障以後，Looper 只會獲取和處理異步消息，若是沒有異步消息那麼就會進入阻塞狀態。也就是說，對 View 繪製渲染的處理操做能夠優先處理（設置爲異步消息）。

mChoreographer: 編舞者。統一動畫、輸入和繪製時機。也是這章須要重點分析的內容。

mTraversalRunnable ：TraversalRunnable 的實例，是一個Runnable，最終確定會調用其 run 方法：

final class TraversalRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            doTraversal();
        }
    }

doTraversal，如其名，開始繪製了，該方法內部最終會調用 performTraversals 進行繪製。

  void doTraversal() {
        if (mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = false;
            mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

            if (mProfile) {
                Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
            }

            performTraversals();

            if (mProfile) {
                Debug.stopMethodTracing();
                mProfile = false;
            }
        }
    }

到此，DecorView 與 activity 之間的綁定關係就講完了，下一章，將會介紹 performTraversals 所作的事情，也就是 View 繪製流程。