Android|Android View绘制原理（绘制流程调度、测算等）
本文主要关注View的测量、布局、绘制三个步骤，讨论这三个步骤的执行流程。本文暂不涉及View和Window之间的交互以及Window的管理。在论述完这三个步骤之后，文末以自定义TagGroup为例，讲述如何自定义ViewGroup。
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目录 View 树的绘图流程 View树的绘图流程是由核心类：ViewRootImpl 来处理的，ViewRootImpl作为整个控件树的根部，它是控件树正常运作的动力所在，控件的测量、布局、绘制以及输入事件的派发处理都由ViewRootImpl触发。
核心成员变量
这里我主要讲几个Handler：
ViewRootHandler
这是ViewRootImpl调度的核心，其处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
主要有以下几类：View绘制相关、输入焦点等用户交互相关、系统通知相关。
有经验的同学肯定遇到过这样的场景：动态创建一个View之后，想要直接获取measureWidth 和 measureHeight往往取不到，这个时候我们会通过view.postDelayed()方法去获取。那么，问题来了，为什么这样就能取到呢？
答案就在ViewRootImpl中的ViewRootHandler，view.post--> attachInfo.mHandler.post --> ViewRootImpl ViewRootHandler. 这个Handler保证了当你post的runable被执行到时，view早就测量好了。
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;
}
Choreographer.FrameHandler
Choreographer这个类来控制同步处理输入(Input)、动画(Animation)、绘制(Draw)三个UI操作，这里不得不提一下Choreographer.FrameHandler目的就在于ViewRootImpl中涉及到到的View绘制流程，是通过Choreographer.FrameHandler来进行调度的。具体的调度过程如下：
1、 ViewRootImpl.scheduleTraversals
这个方法会往Choreographer注册类型为Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL的Callback。
// ViewRootImpl.scheduleTraversals 注册callback
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
2、 Choreographer.FrameHandler
Choreographer.FrameHandler源码如下，主要处理三个信号：
MSG_DO_FRAME：开始渲染下一帧的操作
MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC：请求Vsync信号
MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK：请求执行callback
对于这三个信号，Choreographer是有一个调度过程的，最终callback的回调执行都是落实到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;
}
}
}
doFrame执行回调有一个顺序的，顺序依次如下：
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);
关于Choreographer，读者可以参考下这篇文章，讲的非常详细：Android Choreographer 源码分析
如何动态去检测APP卡顿
这里简单说一个小窍门，通过Choreographer.getInstance().postFrameCallback() 注册回调，并计算前后两帧的时间差，我们可以测算出APP的掉帧数，从而动态检测APP 卡顿。
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);
}
});
View树流程控制：performTraversals
整个 View 树的绘图流程在ViewRoot.java类的performTraversals()函数展开，该函数所做 的工作可简单概况为是否需要重新计算视图大小(measure)、是否需要重新安置视图的位置(layout)、以及是否需要重绘(draw)，流程图如下：
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image 更详细的图示如下：
View树绘制过程.png performTraversals 方法非常庞大，整个源码在800行左右，看起来会让人吐血。这个方法主要的过程有四个：
预测量阶段
这是进入performTraversals()方法后的第一个阶段，它会对控件树进行第一次测量。测量结果可以通过mView. getMeasuredWidth()/Height()获得。在此阶段中将会计算出控件树为显示其内容所需的尺寸，即期望的窗口尺寸。在这个阶段中，View及其子类的onMeasure()方法将会沿着控件树依次得到回调。
布局窗口阶段
根据预测量的结果，通过IWindowSession.relayout()方法向WMS请求调整窗口的尺寸等属性，这将引发WMS对窗口进行重新布局，并将布局结果返回给ViewRootImpl。
最终测量阶段
预测量的结果是控件树所期望的窗口尺寸。然而由于在WMS中影响窗口布局的因素很多(参考第4章)，WMS不一定会将窗口准确地布局为控件树所要求的尺寸，而迫于WMS作为系统服务的强势地位，控件树不得不接受WMS的布局结果。因此在这一阶段，performTraversals()将以窗口的实际尺寸对控件进行最终测量。在这个阶段中，View及其子类的onMeasure()方法将会沿着控件树依次被回调。
布局控件树阶段
完成最终测量之后便可以对控件树进行布局了。测量确定的是控件的尺寸，而布局则是确定控件的位置。在这个阶段中，View及其子类的onLayout()方法将会被回调。
绘制阶段
这是performTraversals()的最终阶段。确定了控件的位置与尺寸后，便可以对控件树进行绘制了。在这个阶段中，View及其子类的onDraw()方法将会被回调。
那问题来了，这个方法什么时候会被触发，或者说Android系统什么时候会对整个View树进行一次全量的操作呢？从源码中，我们可以看到以下几个核心的方法会触发：
- requestLayout: 注意在View中也有同样的一个requestLayout方法，view中的requestLayout方法调用的就是ViewRootImpl中的requestLayout，最终触发View树的绘制流程，即 measure-layout-draw；
- invalidate：同样的View中也有一个invalidate方法，View中该方法的调用最终调用的也是ViewRootImpl中的方法。有经验的同学肯定知道，invalidate只会触发draw，不会触发measure和 layout。具体的ViewRootImpl会通过变量mLayoutRequested控制是否要进行measure和layout，invalidate操作时这个变量为false
@Override
public void requestLayout() {
if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
checkThread();
mLayoutRequested = true;
scheduleTraversals();
}
}void invalidate() {...if (!mWillDrawSoon) {
scheduleTraversals();
}
}
View 绘制流程函数调用链
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image 有几点注意：
? invalidate/postInvalidate 只会触发 draw；
? requestLayout，会触发 measure、layout 和 draw 的过程；
? 它们都是走的 scheduleTraversals -> performTraversals，用不同的标记位来进行区分；
? resume 会触发 invalidate；
? dispatchDraw 是用来绘制 child 的，发生在自己的 onDraw 之后，child 的 draw 之前
Measure 和 Layout 的具体过程
Measure 和 Layout 的具体过程
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image 关于Measure过程，不得不详细提一下MeasureSpec。MeasureSpec是一个复合整型变量（32bit），用于指导控件对自身进行测量，它有两个分量：前两位表示SPEC_MODE，后30位表示SPEC_SIZE。SPEC_MODE的取值取决于此控件的LayoutParams.width/height的设置，SPEC_SIZE则是父视图给定的指导大小。
SPEC_MODE有三种模式，具体的计算如下：
MeasureSpec.UNSPECIFIED： 表示控件在进行测量时，可以无视SPEC_SIZE的值。控件可以是它所期望的任意尺寸。
MeasureSpec.EXACTLY: 表示子控件必须为SPEC_SIZE所制定的尺寸。当控件的LayoutParams.width/height为一确定值，或者是MATCH_PARENT时，对应的MeasureSpec参数会使用这个SPEC_MODE。
MeasureSpec.AT_MOST: 表示子控件可以是它所期望的尺寸，但是不得大于SPEC_SIZE。当控件的LayoutParams.width/height为WRAP_CONTENT时，对应的MeasureSpec参数会使用这个SPEC_MODE。
自定义一个TagGroup 讲了这么多，下面我们来实操一下。
需求：自定义一个TagGroup，用来显示一系列标签元素。要求标签样式完全可以自定义，标签间距可在xml中指定，要有最多显示多少行的控制，显示不全时要展示“更多 ...”
样式协定
在attrs.xml中协定样式：
协定接口，用来提供具体的标签元素：
public interface TagViewHolder {
View getView();
}
自定义Measure过程
@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);
}
自定义layout过程
@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) {
// 预留一个空位放置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);
}
}
使用
在xml中直接引用
定义自己的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, "点击了：" + content, Toast.LENGTH_SHORT).show());
}@Override
public View getView() {
return rootView;
}
}
往DjTagGroup直接设置tags
private void initDjTags() {
String[] tags = TagGenarator.generate(10, 6);
List 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);
}
实际的效果
文章图片
源码地址： Github: 自定义View辑录DjCustomView
【Android|Android View绘制原理（绘制流程调度、测算等）】参考文章
Hencoder: 自定义View相关
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