Android View繪製原理：繪製流程調度、測算等

時間  2021-08-14
標籤 java android git github bash markdown app ide 函數 oop 欄目 Android 简体版
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本文主要關注View的測量、佈局、繪製三個步驟，討論這三個步驟的執行流程。本文暫不涉及View和Window之間的交互以及Window的管理。再論述完這三個步驟以後，文末以自定義TagGroup爲例，講述如何自定義ViewGroup。java

View 樹的繪圖流程

View樹的繪圖流程是由核心類：ViewRootImpl 來處理的，ViewRootImpl做爲整個控件樹的根部，它是控件樹正常運做的動力所在，控件的測量、佈局、繪製以及輸入事件的派發處理都由ViewRootImpl觸發。android

核心成員變量

這裏我主要講幾個Handler：git

ViewRootHandler

這是ViewRootImpl調度的核心，其處理的消息事件主要有： MSG_INVALIDATE、MSG_INVALIDATE_RECT、MSG_RESIZED、MSG_DISPATCH_INPUT_EVENT、MSG_CHECK_FOCUS、MSG_DISPATCH_DRAG_EVENT、MSG_CLOSE_SYSTEM_DIALOGS、MSG_UPDATE_CONFIGURATION等github

主要有如下幾類：View繪製相關、輸入焦點等用戶交互相關、系統通知相關。bash

有經驗的同窗確定遇到過這樣的場景：動態建立一個View以後，想要直接獲取measureWidth 和 measureHeight每每取不到，這個時候咱們會經過view.postDelayed()方法去獲取。那麼，問題來了，爲何這樣就能取到呢？markdown

答案就在ViewRootImpl中的ViewRootHandler，view.post--> attachInfo.mHandler.post --> ViewRootImpl ViewRootHandler. 這個Handler保證了當你post的runable被執行到時，view早就測量好了。app

public boolean post(Runnable action) {
    final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
    if (attachInfo != null) {
        return attachInfo.mHandler.post(action);
    }

    // Postpone the runnable until we know on which thread it needs to run.
    // Assume that the runnable will be successfully placed after attach.
    getRunQueue().post(action);
    return true;
}
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Choreographer.FrameHandler

Choreographer這個類來控制同步處理輸入(Input)、動畫(Animation)、繪製(Draw)三個UI操做，這裏不得不提一下Choreographer.FrameHandler目的就在於ViewRootImpl中涉及到到的View繪製流程，是經過Choreographer.FrameHandler來進行調度的。具體的調度過程以下：ide

一、 ViewRootImpl.scheduleTraversals函數

這個方法會往Choreographer註冊類型爲Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL的Callback。oop

// ViewRootImpl.scheduleTraversals 註冊callback
mChoreographer.postCallback(
        Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
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二、 Choreographer.FrameHandler

Choreographer.FrameHandler源碼以下，主要處理三個信號： MSG_DO_FRAME：開始渲染下一幀的操做 MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC：請求Vsync信號 MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK：請求執行callback

對於這三個信號，Choreographer是有一個調度過程的，最終callback的回調執行都是落實到doFrame()方法上面的。

private final class FrameHandler extends Handler {
    public FrameHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case MSG_DO_FRAME:
                doFrame(System.nanoTime(), 0);
                break;
            case MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC:
                doScheduleVsync();
                break;
            case MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK:
                doScheduleCallback(msg.arg1);
                break;
        }
    }
}
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doFrame執行回調有一個順序的，順序依次以下： Choreographer.CALLBACK_INPUT Choreographer.CALLBACK_ANIMATION Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL Choreographer.CALLBACK_COMMIT

Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "Choreographer#doFrame"); 
mFrameInfo.markInputHandlingStart(); 
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos); 
mFrameInfo.markAnimationsStart(); 
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos); 
mFrameInfo.markPerformTraversalsStart(); 
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos); 
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameTimeNanos);
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關於Choreographer，讀者能夠參考下這篇文章，講的很是詳細：Android Choreographer 源碼分析

如何動態去檢測APP卡頓

這裏簡單說一個小竅門，經過Choreographer.getInstance().postFrameCallback() 註冊回調，並計算先後兩幀的時間差，咱們能夠測算出APP的掉幀數，從而動態檢測APP 卡頓。

Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {

            long lastFrameTimeNanos = 0;
            long currentFrameTimeNanos = 0;

            @Override
            public void doFrame(long frameTimeNanos) {
                if (lastFrameTimeNanos == 0) {
                    lastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
                }
                currentFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
                long diffMs = TimeUnit.MILLISECONDS.convert(currentFrameTimeNanos - lastFrameTimeNanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
                long droppedCount = 0;
                if (diffMs > 100) {
                    droppedCount = (int) (diffMs / 16.6);
                    String anrLog = collectAnrLog(applicationContext);
                    DjLog.e("Block occur, droppedCount: " + droppedCount + ", anrLog: " + anrLog);
                }
                lastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
                Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);
            }
        });
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View樹流程控制：performTraversals

整個 View 樹的繪圖流程在ViewRoot.java類的performTraversals()函數展開，該函數所作 的工做可簡單概況爲是否須要從新計算視圖大小(measure)、是否須要從新安置視圖的位置(layout)、以及是否須要重繪(draw)，流程圖以下：

更詳細的圖示以下：

View樹繪製過程.png

performTraversals 方法很是龐大，整個源碼在800行左右，看起來會讓人吐血。這個方法主要的過程有四個：

預測量階段 這是進入performTraversals()方法後的第一個階段，它會對控件樹進行第一次測量。測量結果能夠經過mView. getMeasuredWidth()/Height()得到。在此階段中將會計算出控件樹爲顯示其內容所需的尺寸，即指望的窗口尺寸。在這個階段中，View及其子類的onMeasure()方法將會沿着控件樹依次獲得回調。

佈局窗口階段 根據預測量的結果，經過IWindowSession.relayout()方法向WMS請求調整窗口的尺寸等屬性，這將引起WMS對窗口進行從新佈局，並將佈局結果返回給ViewRootImpl。

最終測量階段 預測量的結果是控件樹所指望的窗口尺寸。然而因爲在WMS中影響窗口布局的因素不少(參考第4章)，WMS不必定會將窗口準確地佈局爲控件樹所要求的尺寸，而迫於WMS做爲系統服務的強勢地位，控件樹不得不接受WMS的佈局結果。所以在這一階段，performTraversals()將以窗口的實際尺寸對控件進行最終測量。在這個階段中，View及其子類的onMeasure()方法將會沿着控件樹依次被回調。

佈局控件樹階段 完成最終測量以後即可以對控件樹進行佈局了。測量肯定的是控件的尺寸，而佈局則是肯定控件的位置。在這個階段中，View及其子類的onLayout()方法將會被回調。

繪製階段 這是performTraversals()的最終階段。肯定了控件的位置與尺寸後，即可以對控件樹進行繪製了。在這個階段中，View及其子類的onDraw()方法將會被回調。

那問題來了，這個方法何時會被觸發，或者說Android系統何時會對整個View樹進行一次全量的操做呢？從源碼中，咱們能夠看到如下幾個核心的方法會觸發：

  1. requestLayout: 注意在View中也有一樣的一個requestLayout方法，view中的requestLayout方法調用的就是ViewRootImpl中的requestLayout，最終觸發View樹的繪製流程，即 measure-layout-draw；
  2. invalidate：一樣的View中也有一個invalidate方法，View中該方法的調用最終調用的也是ViewRootImpl中的方法。有經驗的同窗確定知道，invalidate只會觸發draw，不會觸發measure和 layout。具體的ViewRootImpl會經過變量mLayoutRequested控制是否要進行measure和layout，invalidate操做時這個變量爲false
@Override
public void requestLayout() {
    if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
        checkThread();
        mLayoutRequested = true;
        scheduleTraversals();
    }
}

void invalidate() {

   	...

    if (!mWillDrawSoon) {
       scheduleTraversals();
    }
}
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View 繪製流程函數調用鏈

有幾點注意： • invalidate/postInvalidate 只會觸發 draw； • requestLayout，會觸發 measure、layout 和 draw 的過程； • 它們都是走的 scheduleTraversals -> performTraversals，用不一樣的標記位來進行區分； • resume 會觸發 invalidate； • dispatchDraw 是用來繪製 child 的，發生在本身的 onDraw 以後，child 的 draw 以前 Measure 和 Layout 的具體過程

Measure 和 Layout 的具體過程

關於Measure過程，不得不詳細提一下MeasureSpec。MeasureSpec是一個複合整型變量（32bit），用於指導控件對自身進行測量，它有兩個份量：前兩位表示SPEC_MODE，後30位表示SPEC_SIZE。SPEC_MODE的取值取決於此控件的LayoutParams.width/height的設置，SPEC_SIZE則是父視圖給定的指導大小。

SPEC_MODE有三種模式，具體的計算以下：

MeasureSpec.UNSPECIFIED： 表示控件在進行測量時，能夠無視SPEC_SIZE的值。控件能夠是它所指望的任意尺寸。

MeasureSpec.EXACTLY: 表示子控件必須爲SPEC_SIZE所制定的尺寸。當控件的LayoutParams.width/height爲一肯定值，或者是MATCH_PARENT時，對應的MeasureSpec參數會使用這個SPEC_MODE。

MeasureSpec.AT_MOST: 表示子控件能夠是它所指望的尺寸，可是不得大於SPEC_SIZE。當控件的LayoutParams.width/height爲WRAP_CONTENT時，對應的MeasureSpec參數會使用這個SPEC_MODE。

自定義一個TagGroup

講了這麼多，下面咱們來實操一下。

需求：自定義一個TagGroup，用來顯示一系列標籤元素。要求標籤樣式徹底能夠自定義，標籤間距可在xml中指定，要有最多顯示多少行的控制，顯示不全時要展現「更多 ...」

樣式協定

在attrs.xml中協定樣式：

<declare-styleable name="DjTagGroup">
    <attr name="tag_horizontalSpacing" format="dimension" />
    <attr name="tag_verticalSpacing" format="dimension" />
    <attr name="max_row" format="integer"/>
</declare-styleable>
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協定接口，用來提供具體的標籤元素：

public interface TagViewHolder {
    View getView();
}
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自定義Measure過程

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

    measureChildren(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

    int width = 0;
    int height = 0;

    int row = 0; // The row counter.
    int rowWidth = 0; // Calc the current row width.
    int rowMaxHeight = 0; // Calc the max tag height, in current row.

    if (moreTagHolder != null) {
        moreTagMeasureWidth = moreTagHolder.getView().getMeasuredWidth();
        moreTagMeasureHeight = moreTagHolder.getView().getMeasuredHeight();
    }

    final int count = getChildCount();
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        final View child = getChildAt(i);
        final int childWidth = child.getMeasuredWidth();
        final int childHeight = child.getMeasuredHeight();

        if (child.getVisibility() != GONE) {
            // judge the max_row
            if (row + 1 >= maxRow && rowWidth + childWidth  > widthSize) {
                break;
            }
            rowWidth += childWidth;
            if (rowWidth > widthSize) { // Next line.
                rowWidth = childWidth; // The next row width.
                height += rowMaxHeight + verticalSpacing;
                rowMaxHeight = childHeight; // The next row max height.
                row++;
            } else { // This line.
                rowMaxHeight = Math.max(rowMaxHeight, childHeight);
            }
            rowWidth += horizontalSpacing;
        }
    }

    // Account for the last row height.
    height += rowMaxHeight;

    // Account for the padding too.
    height += getPaddingTop() + getPaddingBottom();

    // If the tags grouped in one row, set the width to wrap the tags.
    if (row == 0) {
        width = rowWidth;
        width += getPaddingLeft() + getPaddingRight();
    } else {// If the tags grouped exceed one line, set the width to match the parent.
        width = widthSize;
    }

    setMeasuredDimension(widthMode == MeasureSpec.EXACTLY ? widthSize : width,
            heightMode == MeasureSpec.EXACTLY ? heightSize : height);
}
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自定義layout過程

@Override
protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {
    final int parentLeft = getPaddingLeft();
    final int parentRight = r - l - getPaddingRight();
    final int parentTop = getPaddingTop();
    final int parentBottom = b - t - getPaddingBottom();

    int childLeft = parentLeft;
    int childTop = parentTop;

    int row = 0;
    int rowMaxHeight = 0;

    boolean showMoreTag = false;

    final int count = getChildCount();
    int unTagCount = count;
    if (moreTagHolder != null) {
        unTagCount--;
    }
    for (int i = 0; i < unTagCount; i++) {
        final View child = getChildAt(i);
        final int width = child.getMeasuredWidth();
        final int height = child.getMeasuredHeight();

        if (child.getVisibility() != GONE) {
            if (row + 1 >= maxRow && childLeft + width + (horizontalSpacing + moreTagMeasureWidth)  > parentRight) {
                // 預留一個空位放置moreTag
                showMoreTag = true;
                break;
            }
            if (childLeft + width > parentRight) { // Next line
                childLeft = parentLeft;
                childTop += rowMaxHeight + verticalSpacing;
                rowMaxHeight = height;
                row++;
            } else {
                rowMaxHeight = Math.max(rowMaxHeight, height);
            }

            // this is point
            child.layout(childLeft, childTop, childLeft + width, childTop + height);

            childLeft += width + horizontalSpacing;
        }
    }

    if (showMoreTag) {
        final View child = getChildAt(count - 1);
        final int width = child.getMeasuredWidth();
        final int height = child.getMeasuredHeight();
        child.layout(childLeft, childTop, childLeft + width, childTop + height);
    }
}
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使用

在xml中直接引用

<com.xud.tag.DjTagGroup
    android:id="@+id/dj_tag_group"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:padding="16dp"
    app:tag_horizontalSpacing="8dp"
    app:tag_verticalSpacing="8dp"
    app:max_row="4"/>
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定義本身的TagViewHolder

public class DjTagViewHolder implements DjTagGroup.TagViewHolder {

    public String content;

    public View rootView;

    public TextView tagView;

    public DjTagViewHolder(View itemView, String content) {
        this.rootView = itemView;
        tagView = itemView.findViewById(R.id.tag);
        tagView.setText(content);

        tagView.setOnClickListener(v -> Toast.makeText(context, "點擊了：" + content, Toast.LENGTH_SHORT).show());
    }

    @Override
    public View getView() {
        return rootView;
    }
}
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往DjTagGroup直接設置tags

private void initDjTags() {
    String[] tags = TagGenarator.generate(10, 6);
    List<DjTagGroup.TagViewHolder> viewHolders = new ArrayList<>();
    for (String tag: tags) {
        DjTagViewHolder viewHolder = new DjTagViewHolder(LayoutInflater.from(context).inflate(R.layout.view_tag, djTagGroup, false),
                tag);
        viewHolders.add(viewHolder);
    }
    DjTagViewHolder moreHolder = new DjTagViewHolder(LayoutInflater.from(context).inflate(R.layout.view_tag, djTagGroup, false),
            "更多 ...");
    djTagGroup.setTags(viewHolders, moreHolder);
}
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實際的效果

源碼地址： Github: 自定義View輯錄DjCustomView

參考文章

Hencoder: 自定義View相關

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