从Android源码分析View绘制

2020年3月10日13:25:49
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在开发过程中,我们常常会来自定义View。它是用户交互组件的基本组成部分,负责展示图像和处理事件,通常被当做自定义组件的基类继承。那么今天就通过源码来仔细分析一下View是如何被创建以及在绘制过程中发生了什么。

创建

首先,View公有的构造函数的重载形式就有四种:

View(Context context)    通过代码创建view时使用此构造函数,通过context参数,可以获取到需要的主题,资源等等。

View(Context context, AttributeSet attrs)    当通过xml布局文件创建view时会使用此构造函数,调用了3个参数的构造方法。

View(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr)    通过xml布局文件创建view,并采用在属性中指定的style。这个view的构造函数允许其子类在创建时使用自己的style。调用了下面四参的构造方法。

View(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr, int defStyleRes)    该构造函数可以通过xml布局文件创建view,可以采用theme属性或者style资源文件指定的style。

参数:

Context : view运行的上下文信息,从中可以获取到当前theme,资源文件等信息。

AttributeSet: xml布局文件中view标签下指定的属性集合。

defStyleAttr: 当前theme中的一条属性,它包含一条指向theme资源文件中style的引用。默认值为0。

defStyleRes: 一个style资源文件的标示,表示style的ID,当值为0或者找不到对应的theme资源时候采用默认值。

综上所述,单参的构造函数从代码创建view,其余都调用四参的构造函数根据xml布局文件创建view。我们可以在不同的地方指定属性值,例如:

直接在xml标签中中指定的attrs值,可以从AttributeSet中获取。

通过在标签属性“style”中指定的资源文件。

默认的defStyleAttr。

默认的defStyleRes。

当前theme中的默认值。

构造函数的代码过长,就不在这里贴了,主要进行的工作是:获取各项系统定义的属性,然后根据属性值初始化view的各项成员变量和事件。

一般情况下,我们自定义view的时候,根据实际情况重写构造函数时,如果只从code创建,则只用实现单参数的即可。如果需要从xml布局文件中创建,则需要实现单参数和一个多参数的就好了,因为多参数的默认调用了四参数的构造函数;然后再获取到自定义的属性进行处理就OK了。

至此,view的创建以及初始化工作完毕,然后开始绘制view的工作。那么Android系统是如何对view进行绘制的呢?

绘制

在activity获取到焦点后,会请求Android Framework根据它的布局文件进行绘制,activity需要提供所绘布局文件的根节点,然后对布局的树结构一边遍历一边进行绘制。我们都知道,ViewGroup是View的子类,它可以拥有若干子view,它的很多操作和view相同,不同的是ViewGroup负责绘制其子节点,而view则负责绘制其自身。整个遍历过程从上到下,在整个过程中,需要进行大小测量(measure函数)和定位(layout函数),然后再进行绘制。下面我们来看这些工作是如何进行的:

测定尺寸

在Android中,所有view被组织成树状结构,最顶层measure的主要工作就是负责递归测量出整个view树结构的尺寸大小,每个View的控件的实际宽高都是由父视图和本身视图决定的。

在研究源码之前,我先从整体上概况一下整个递归调用过程。从根view开始,使用measure方法中计算整个view树的大小,在该方法中调用子view的onMeasure方法。在onMeasure中主要进行两个工作:

调用setMeasuredDimension设置view自身的尺寸(mMeasureWidth和mMeasuredHeight),具体会在下面看到。

如果该view是ViewGroup,则需要继续递归调用其onMeasure方法来计算ViewGroup的子view大小。

根view通常就是一个ViewGroup,需要计算子view尺寸。首先获取到所有子view,然后调用measureChildWithMargins方法来计算子view的尺寸。在这个方法中调用了子view的measure方法。下面我们来看具体源码。

首先在measure方法中确定view的大小。这个方法被定义为final类型,不可被子类重写。在View中有一个静态内部类MeasureSpec封装了父view要传递给子View的布局参数,由size 和 mode共同组成。size即是大小,mode表示模式。(其实就是一个int值高2位表示mode,低30位表示size). mode总共有三种模式:

UNSPECIFIED:父view并未指定子view的大小,可随意根据开发人员需求指定view大小。

EXACTLY: 父view严格指定了子view的大小

AT_MOST: 子view的大小不超过该值

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        boolean optical = isLayoutModeOptical(this);//是否使用视觉边界布局
        if (optical != isLayoutModeOptical(mParent)) {// 当view和它的父viewGroup就是否采用视觉边界布局不一致时
            Insets insets = getOpticalInsets();
            int oWidth  = insets.left + insets.right;
            int oHeight = insets.top  + insets.bottom;
            widthMeasureSpec  = MeasureSpec.adjust(widthMeasureSpec,  optical ? -oWidth  : oWidth);
            heightMeasureSpec = MeasureSpec.adjust(heightMeasureSpec, optical ? -oHeight : oHeight);
        }

       
        long key = (long) widthMeasureSpec << 32 | (long) heightMeasureSpec & 0xffffffffL;
        if (mMeasureCache == null) mMeasureCache = new LongSparseLongArray(2);

        if ((mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT ||
                widthMeasureSpec != mOldWidthMeasureSpec ||
                heightMeasureSpec != mOldHeightMeasureSpec) {

            // first clears the measured dimension flag
            mPrivateFlags &= ~PFLAG_MEASURED_DIMENSION_SET;

            resolveRtlPropertiesIfNeeded();

            int cacheIndex = (mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT ? -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;
            } else {
                long value = mMeasureCache.valueAt(cacheIndex);
                // Casting a long to int drops the high 32 bits, no mask needed
                setMeasuredDimensionRaw((int) (value >> 32), (int) value);
                mPrivateFlags3 |= PFLAG3_MEASURE_NEEDED_BEFORE_LAYOUT;
            }

            // flag not set, setMeasuredDimension() was not invoked, we raise
            // an exception to warn the developer
            if ((mPrivateFlags & PFLAG_MEASURED_DIMENSION_SET) != PFLAG_MEASURED_DIMENSION_SET) {
                throw new IllegalStateException("onMeasure() did not set the"
                        + " measured dimension by calling"
                        + " setMeasuredDimension()");
            }

            mPrivateFlags |= PFLAG_LAYOUT_REQUIRED;
        }

        mOldWidthMeasureSpec = widthMeasureSpec;
        mOldHeightMeasureSpec = heightMeasureSpec;

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

方法接收的两个参数widthMeasureSpec和heightMeasureSpec表示view的宽高,由上一层父view计算后传递过来。view大小的测量工作在标红的onMeasure方法中进行。我们在自定义view时往往需要重写该方法,根据传入的view大小以及其内容来设定view最终显示的尺寸。

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {

setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),

getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));

}

重写该方法时,我们需要调用setMeasuredDimension这个方法来存储已经测量好的尺寸(这里默认使用getDefalutSize),只有在调用过此方法后,才能通过getMeasuredWidth方法和getMeasuredHeight方法获取到尺寸。同时,我们要保证最后得到的尺寸不小于view的最小尺寸。我们需要注意的是,setMeasuredDimension方法必须在OnMeasure方法中调用,否则会抛出异常。

OK,measure方法至此完毕。然而,我们可以发现真正测量view大小的工作并不在此方法中进行,这里仅仅是一个测量框架,根据各种不同的情况进行判断,完成一些必要的步骤。这些步骤是必须的也是无法被开发者更改的,需要根据情况自定义的工作放在了onMeasure中由开发者完成。这样既保证了绘制流程的执行,又灵活的满足了各种需求,是典型的模板方法模式。

由于一个父view下可能有多个子view,所以measure方法不仅仅执行一次,而是在父view(viewGroup)中获取到所有子view,然后遍历调用子view的measure方法。

定位

当view的大小已经设定完毕,则需要确定view在其父view中的位置,也就是把子view放在合理的位置上。因为只有ViewGroup才包含子view,所以一般我们说起父view,肯定是在说ViewGroup。完成布局工作主要分为两部分,也是递归实���的:

1.在layout方法中调用setFrame设置该View视图位于父视图的坐标。

2.如果view是ViewGroup类型,则调用其onLayout方法完成子view布局工作。

下面来看具体源码,父view调用了子view的layout方法:

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;
        // 判断是否布局是否发生过改变,是否需要重绘。
        boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?
                setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);
        // 需要重绘。 if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
            onLayout(changed, l, t, r, b); // 确定view在布局中的位置
            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;
    }

该方法接收四个参数是子view相对于父view而言的上下左右位置。然而我们发现其中调用到的onLayout方法默认的实现是空的。这是因为确定view在布局的位置这个操作应该由Layout根据自身特点来完成。任何布局的定义都要重写其onLayout方法,并在其中设定子view的位置。

绘制

在进行完测定尺寸和定位之后,终于可以开始绘制了。这里的工作仍是通过递归来完成的。view调用draw方法来进行绘制,里面调用onDraw来绘制自身,如果还有子view则需要调用dispatchDraw来绘制子view。

绘制需要调用draw方法,总共分为六个步骤:

  1. 绘制背景
  2. 如果需要,保存canvas的层次准备边缘淡化。
  3. 绘制view的内容
  4. 绘制子view
  5. 如果需要,绘制淡化的边缘并存储图层。
  6. 绘制装饰部分,例如滚动条等。

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;
        // Step 1, 绘制背景
        int saveCount;

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

        // 如果不需要,跳过步骤2和5
        final int viewFlags = mViewFlags;
        boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;
        boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;
        if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {
            // Step 3, 绘制内容
            if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);

            // Step 4, 绘制子view
            dispatchDraw(canvas);

            // Step 6, 绘制装饰部分
            onDrawScrollBars(canvas);

            if (mOverlay != null && !mOverlay.isEmpty()) {
                mOverlay.getOverlayView().dispatchDraw(canvas);
            }

            // 完成
            return;
        }

    }

我们选择常规的绘制过程,不介绍2,5步骤。

第一步,调用drawBackground绘制背景图案:

private void drawBackground(Canvas canvas) {
        final Drawable background = mBackground;
        // 获取到当前view的背景,是一个drawable对象 if (background == null) {
            return;
        }

        if (mBackgroundSizeChanged) {// 判断背景大小是否变化,是则设置背景边界
            background.setBounds(0, 0,  mRight - mLeft, mBottom - mTop);
            mBackgroundSizeChanged = false;
            mPrivateFlags3 |= PFLAG3_OUTLINE_INVALID;
        }

        // Attempt to use a display list if requested.
        if (canvas.isHardwareAccelerated() && mAttachInfo != null
                && mAttachInfo.mHardwareRenderer != null) {
            mBackgroundRenderNode = getDrawableRenderNode(background, mBackgroundRenderNode);

            final RenderNode displayList = mBackgroundRenderNode;
            if (displayList != null && displayList.isValid()) {
                setBackgroundDisplayListProperties(displayList);
                ((HardwareCanvas) canvas).drawRenderNode(displayList);
                return;
            }
        }
      // 调用drawable对象的绘制方法完成绘制
        final int scrollX = mScrollX;
        final int scrollY = mScrollY;
        if ((scrollX | scrollY) == 0) {
            background.draw(canvas);
        } else {
            canvas.translate(scrollX, scrollY);
            background.draw(canvas);
            canvas.translate(-scrollX, -scrollY);
        }
    }

第三步,调用onDraw方法绘制view的内容,由于不同的view内容不同,所以需要子类进行重写。

第四步,绘制子view,这里仍然需要当前layout的dispatchDraw方法来完成对各子view的绘制。

第六步,绘制滚动条。

通常情况下,我们自定义view,复写onDraw方法来绘制我们定义的view的内容即可。

总结

通过研究view类的源码,我们可以发现,在整个view的绘制流程中我们需要完成测定尺寸,布局定位,绘制这三个步骤。Android在设计过程中,将固定不变的流程设计为不可更改的模板方法,然而需要根据不同情况而定的内容则交给开发者来完成重写,在模板方法中调用即可。这样设计即保证了整个流程的完整,又给开发工作带来了灵活。同时,在类中又根据不同情况定义了不同的flag,来满足不同情况的绘制需求,以后有机会再具体研究这些flag的具体意义。

企鹅博客
  • 本文由 发表于 2020年3月10日13:25:49
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