Android進階知識：繪製流程（上）

時間 2019-12-06

原文原文鏈接

一、前言

以前寫過一篇Android進階知識：事件分發與滑動衝突，主要研究的是關於Android中View事件分發與響應的流程。關於View除了事件傳遞流程還有一個很重要的就是View的繪製流程。一個Activity界面從啓動到繪製完成出如今眼前，這中間經歷了哪些過程。每個View的大小、位置、形狀是怎麼肯定的。這些也都是自定義View的必備知識，因此也是頗有必要來學習一下。由於要從Window初始化一直到子View繪製結束，涉及的內容有點多因此分紅幾篇來寫。這第一篇先是一些基礎知識，主要包括View基礎，Android中的座標系，MeasureSpec類和Window相關知識總結。bash

二、View基礎

2.1 View是什麼？

View是Android中全部控件的基類，不管是TextView、ImageView仍是Button、CheckBox都是繼承自View，能夠說咱們的應用界面就是由各式各樣的View組成的。app

//ImageView繼承了View
public class TextView extends View implements ViewTreeObserver.OnPreDrawListener {
}
//ImageView繼承了View
public class ImageView extends View {
}
//ImageView繼承了TextView
public class Button extends TextView {
}
//ImageView繼承了CompoundButton
public class CheckBox extends CompoundButton {
}
//ImageView繼承了Button
public abstract class CompoundButton extends Button implements Checkable {
}
複製代碼

2.2 ViewGroup是什麼？

ViewGroup從名字就能夠看出來表示一組View，它能夠包含多個View。平時經常使用的LinearLayout、RelativeLayout、FrameLayout等都是繼承自ViewGroup,而且ViewGroup也是繼承自View。ide

//LinearLayout繼承了ViewGroup
public class LinearLayout extends ViewGroup {
}
//RelativeLayout繼承了ViewGroup
public class RelativeLayout extends ViewGroup {
}
//FrameLayout繼承了ViewGroup
public class FrameLayout extends ViewGroup {
}
//ViewGroup繼承了View
public abstract class ViewGroup extends View implements ViewParent, ViewManager {
}
複製代碼

又由於不一樣的應用界面都由不一樣的View或ViewGroup組成，因此最終的結構會造成一個樹，以下圖。佈局

三、座標系

Android中有兩種座標系，一個Android座標系，一個是View座標系。Android座標系以屏幕左上角爲原點，向右爲x軸正方向，向下爲y軸正方向。View座標系以父View的左上角爲原點，一樣向右爲x軸正方向，向下爲y軸正方向。Android中也提供了獲取所在座標的方法。在View中，有mLeft、mTop、mRight、mBottom四個成員變量而且提供對應的get獲取方法，這四個值就存儲了這個View相對於父佈局的所在位置座標。除此以外，在View的事件響應方法onTouchEvent中會返回一個MotionEvent對象，這個對象提供了兩對方法getX、getY和getRawX、getRawY，分別得到當前觸摸點在所在View內的座標和當前觸摸點在Android座標系內的座標。具體能夠看下面這張圖。post

View中的方法：學習

getLeft()： 獲取View的左邊到其父佈局左邊的距離。
getTop()： 獲取View上邊到其父佈局上邊的距離。
getRight()： 獲取View右邊到其父佈局左邊的距離。
getBottom()： 獲取View下邊到其父佈局上邊的距離。ui
MotionEvent中的方法：this

getX()： 獲取觸摸點距離所在View左邊的距離。
getY()： 獲取觸摸點距離所在View上邊的距離。
getRawX()： 獲取觸摸點到整個屏幕左邊的距離。
getRawY()： 獲取觸摸點到整個屏幕頂邊的距離。spa

四、MeasureSpec類

MeasureSpec是View類裏的一個內部類，表示測量規格，它的做用是封裝了從父佈局傳遞到子級的佈局需求。每一個MeasureSpec表明寬度或高度的要求。MeasureSpec由測量尺寸size和測量模式mode組成。3d

如上圖，MeasureSpec裏表明了一個32位的int類型。高兩位表示測量模式，低30位表示測量大小。其中測量模式分爲如下三種：

UNSPECIFIED 模式
UNSPECIFIED模式下，父View不會約束子View大小，通常用於系統內部例如ListView、ScrollView等。
EXACTLY 模式
EXACTLY模式下，父View爲子View測量出所須要的大小，通常對應match_parent屬性，強制大小充滿父佈局和父佈局同樣大，或者具體數值，好比100dp。
AT_MOST 模式
AT_MOST模式下，父View爲子View提供一個最大的尺寸大小，子View大小能夠任意由本身決定，可是最大不能超過這個尺寸，通常對應wrap_content屬性，自適應大小。

MeasureSpec類的源碼不是不少，具體以下。

public static class MeasureSpec {
        //移位大小
        private static final int MODE_SHIFT = 30;
        //0x3二進制爲11,11 << 30 結果爲：11 00000000 00000000 00000000 000000 （30個0）用於後面作與運算
        private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT;
        //UNSPECIFIED模式：父View沒有對子View施加任何約束。它能夠是任意大小。
        //0 << 30 結果爲：00 00000000 00000000 00000000 000000 
        public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;
        //EXACTLY模式：父View已經爲子View肯定了確切的大小。無論子View想要多大，他都會獲得這些界限。
        //1 << 30 結果爲：01 00000000 00000000 00000000 000000
        public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;
        //AT_MOST模式：子View能夠任意大，但不能超過父View的大小
        //2 << 30 結果爲：10 00000000 00000000 00000000 000000
        public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;
        /**
         * 根據size和mode建立一個MeasureSpec
         */
        public static int makeMeasureSpec(@IntRange(from = 0, to = (1 << MeasureSpec.MODE_SHIFT) - 1) int size,
                                          @MeasureSpecMode int mode) {
           //sUseBrokenMakeMeasureSpec的值API小於17位true大於17位false
            if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
                //兼容API17之前的，經過size+mode得到一個32位int的MeasureSpec
                return size + mode;
            } else {
              //API17之後更加嚴格，採用位運算，防止溢出
              //例如：             size:4  mode：AT_MOST
              //~MODE_MASK爲：     00 11111111 11111111 11111111 111111
              //size & ~MODE_MASK：00 00000000 00000000 00000000 000100
              //mode ：            10 00000000 00000000 00000000 000000
              //MODE_MASK：        11 00000000 00000000 00000000 000000
              //mode & MODE_MASK:  10 00000000 00000000 00000000 000000 
              //(size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK) 最終結果：
              //                   10 00000000 00000000 00000000 000100 
              return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
            }
        }

        /**
         * Like {@link #makeMeasureSpec(int, int)}, but any spec with a mode of UNSPECIFIED
         * will automatically get a size of 0. Older apps expect this.
         *
         * @hide internal use only for compatibility with system widgets and older apps
         */
        public static int makeSafeMeasureSpec(int size, int mode) {
            if (sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec && mode == UNSPECIFIED) {
                return 0;
            }
            return makeMeasureSpec(size, mode);
        }

        /**
         * 從MeasureSpec中獲取mode
         */
        @MeasureSpecMode
        public static int getMode(int measureSpec) {
            //noinspection ResourceType
            return (measureSpec & MODE_MASK);
        }

        /**
         * 從MeasureSpec中獲取size
         */
        public static int getSize(int measureSpec) {
            return (measureSpec & ~MODE_MASK);
        }
        static int adjust(int measureSpec, int delta) {
            final int mode = getMode(measureSpec);
            int size = getSize(measureSpec);
            if (mode == UNSPECIFIED) {
                // No need to adjust size for UNSPECIFIED mode.
                return makeMeasureSpec(size, UNSPECIFIED);
            }
            size += delta;
            if (size < 0) {
                Log.e(VIEW_LOG_TAG, "MeasureSpec.adjust: new size would be negative! (" + size +
                        ") spec: " + toString(measureSpec) + " delta: " + delta);
                size = 0;
            }
            return makeMeasureSpec(size, mode);
        }
        /**
         * Returns a String representation of the specified measure
         * specification.
         *
         * @param measureSpec the measure specification to convert to a String
         * @return a String with the following format: "MeasureSpec: MODE SIZE"
         */
        public static String toString(int measureSpec) {
            int mode = getMode(measureSpec);
            int size = getSize(measureSpec);
            StringBuilder sb = new StringBuilder("MeasureSpec: ");
            if (mode == UNSPECIFIED)
                sb.append("UNSPECIFIED ");
            else if (mode == EXACTLY)
                sb.append("EXACTLY ");
            else if (mode == AT_MOST)
                sb.append("AT_MOST ");
            else
                sb.append(mode).append(" ");
            sb.append(size);
            return sb.toString();
        }
    }
複製代碼

源碼裏已經加了註釋了，這裏再來講一下，首先是幾個成員變量。

MODE_SHIFT表示移位大小。
MODE_MASK是進行位運算的遮罩。
UNSPECIFIED、EXACTLY、AT_MOST分別對應三種測量模式。

下圖是這幾個值的二進制表示。

接着來看makeMeasureSpec、getSize、getMode這幾個主要的方法。

public static int makeMeasureSpec(@IntRange(from = 0, to = (1 << MeasureSpec.MODE_SHIFT) - 1) int size,
                                          @MeasureSpecMode int mode) {
           //sUseBrokenMakeMeasureSpec的值API小於17位true大於17位false
            if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
                //兼容API17之前的，經過size+mode得到一個32位int的MeasureSpec
                return size + mode;
            } else {
              //API17之後更加嚴格，採用位運算，防止溢出
              return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
            }
        }
複製代碼

makeMeasureSpec方法做用是根據size和mode建立一個MeasureSpec，能夠看到根據API等級不一樣，實現也不一樣，API17以前是直接將size和mode相加，API17以後是採用位運算的方式,位運算集體看下面這張圖。

public static int getMode(int measureSpec) {
            //noinspection ResourceType
            return (measureSpec & MODE_MASK);
        }

        public static int getSize(int measureSpec) {
            return (measureSpec & ~MODE_MASK);
        }
複製代碼

getSize、getMode這倆方法分別是從測量規格MeasureSpec中獲取到對應測量大小和測量模式，具體計算看下圖。

關於 MeasureSpec的內容就是這些，具體的運用等到看到繪製流程時再說。

五、Window相關

Window是一個抽象的窗體的概念，每一個Activity初始化默認會建立一個Window，界面上全部的View都會添加到這個Window上。Android中的Window類也是個抽象類，它的實現類是PhoneWindow。關於Window的知識點不少，這裏就簡單介紹下和Window有關的概念，瞭解下與Window有關的類的做用，主要是幫助理解後面View加載到Window過程。

與Window相關的有這幾個類和他們的做用：

Window：窗體抽象類。
PhoneWinow：Window的具體實現類，對View進行管理。
WindowManager：是個接口，用來管理Window。
WindowManagerImpl：WindowManager的實現類，包含對Window各類操做（添加、刪除、更新）的方法。
WindowManagerService（WMS）：WindowManager的管理者，負責對窗口的管理、Surface的管理等。
ViewRootImpl：全部View的根，將Window和View聯繫起來。
DecorView：頂級View。

由上面這張圖能夠清楚的看出應用界面的層級，其中 Window又由 WindowManager來管理，進而會經過 ViewRootImpl中的 IWindowSession進行 Binder通訊，最終經過 WMS把窗口 Surface進行繪製到屏幕上。下面這張圖簡單描述了這個邏輯。