從Android源碼分析View繪制

    在開發過程中，我們常常會來自定義View。它是用戶交互組件的基本組成部分，負責展示圖像和處理事件，通常被當做自定義組件的基類繼承。那么今天就通過源碼來仔細分析一下View是如何被創建以及在繪制過程中發生了什么。

創建

    首先，View公有的構造函數的重載形式就有四種：

• View(Context context)    通過代碼創建view時使用此構造函數，通過context參數，可以獲取到需要的主題，資源等等。
• View(Context context, AttributeSet attrs)    當通過xml布局文件創建view時會使用此構造函數，調用了3個參數的構造方法。
• View(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr)     通過xml布局文件創建view，並采用在屬性中指定的style。這個view的構造函數允許其子類在創建時使用自己的style。調用了下面四參的構造方法。
• View(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr, int defStyleRes)    該構造函數可以通過xml布局文件創建view，可以采用theme屬性或者style資源文件指定的style。

    參數：

• Context : view運行的上下文信息，從中可以獲取到當前theme，資源文件等信息。
• AttributeSet： xml布局文件中view標簽下指定的屬性集合。
• defStyleAttr： 當前theme中的一條屬性，它包含一條指向theme資源文件中style的引用。默認值為0。
• defStyleRes： 一個style資源文件的標示，表示style的ID，當值為0或者找不到對應的theme資源時候采用默認值。

 

    綜上所述，單參的構造函數從代碼創建view，其余都調用四參的構造函數根據xml布局文件創建view。我們可以在不同的地方指定屬性值，例如：

直接在xml標簽中中指定的attrs值，可以從AttributeSet中獲取。

• 通過在標簽屬性“style”中指定的資源文件。
• 默認的defStyleAttr。
• 默認的defStyleRes。
• 當前theme中的默認值。

    構造函數的代碼過長，就不在這里貼了，主要進行的工作是：獲取各項系統定義的屬性，然后根據屬性值初始化view的各項成員變量和事件。

    一般情況下，我們自定義view的時候，根據實際情況重寫構造函數時，如果只從code創建，則只用實現單參數的即可。如果需要從xml布局文件中創建，則需要實現單參數和一個多參數的就好了，因為多參數的默認調用了四參數的構造函數；然后再獲取到自定義的屬性進行處理就OK了。

    至此，view的創建以及初始化工作完畢，然后開始繪制view的工作。那么Android系統是如何對view進行繪制的呢？

繪制

    在activity獲取到焦點后，會請求Android Framework根據它的布局文件進行繪制，activity需要提供所繪布局文件的根節點，然后對布局的樹結構一邊遍歷一邊進行繪制。我們都知道，ViewGroup是View的子類，它可以擁有若干子view，它的很多操作和view相同，不同的是ViewGroup負責繪制其子節點，而view則負責繪制其自身。整個遍歷過程從上到下，在整個過程中，需要進行大小測量(measure函數)和定位(layout函數)，然后再進行繪制。下面我們來看這些工作是如何進行的：

測定尺寸

    在Android中，所有view被組織成樹狀結構，最頂層measure的主要工作就是負責遞歸測量出整個view樹結構的尺寸大小，每個View的控件的實際寬高都是由父視圖和本身視圖決定的。

    在研究源碼之前，我先從整體上概況一下整個遞歸調用過程。從根view開始，使用measure方法中計算整個view樹的大小，在該方法中調用子view的onMeasure方法。在onMeasure中主要進行兩個工作：

1. 調用setMeasuredDimension設置view自身的尺寸（mMeasureWidth和mMeasuredHeight）,具體會在下面看到。
2. 如果該view是ViewGroup，則需要繼續遞歸調用其onMeasure方法來計算ViewGroup的子view大小。

    根view通常就是一個ViewGroup，需要計算子view尺寸。首先獲取到所有子view，然后調用measureChildWithMargins方法來計算子view的尺寸。在這個方法中調用了子view的measure方法。下面我們來看具體源碼。

 

    首先在measure方法中確定view的大小。這個方法被定義為final類型，不可被子類重寫。在View中有一個靜態內部類MeasureSpec封裝了父view要傳遞給子View的布局參數，由size 和 mode共同組成。size即是大小，mode表示模式。（其實就是一個int值高2位表示mode，低30位表示size）. mode總共有三種模式：

• UNSPECIFIED：父view並未指定子view的大小，可隨意根據開發人員需求指定view大小。
• EXACTLY： 父view嚴格指定了子view的大小
• AT_MOST： 子view的大小不超過該值

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        boolean optical = isLayoutModeOptical(this);//是否使用視覺邊界布局 
        if (optical != isLayoutModeOptical(mParent)) {// 當view和它的父viewGroup就是否采用視覺邊界布局不一致時
            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
    }

    方法接收的兩個參數widthMeasureSpec和heightMeasureSpec表示view的寬高，由上一層父view計算后傳遞過來。view大小的測量工作在標紅的onMeasure方法中進行。我們在自定義view時往往需要重寫該方法，根據傳入的view大小以及其內容來設定view最終顯示的尺寸。

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
                getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
    }

    重寫該方法時，我們需要調用setMeasuredDimension這個方法來存儲已經測量好的尺寸（這里默認使用getDefalutSize），只有在調用過此方法后，才能通過getMeasuredWidth方法和getMeasuredHeight方法獲取到尺寸。同時，我們要保證最后得到的尺寸不小於view的最小尺寸。我們需要注意的是，setMeasuredDimension方法必須在OnMeasure方法中調用，否則會拋出異常。

    OK，measure方法至此完畢。然而，我們可以發現真正測量view大小的工作並不在此方法中進行，這里僅僅是一個測量框架，根據各種不同的情況進行判斷，完成一些必要的步驟。這些步驟是必須的也是無法被開發者更改的，需要根據情況自定義的工作放在了onMeasure中由開發者完成。這樣既保證了繪制流程的執行，又靈活的滿足了各種需求，是典型的模板方法模式。

    由於一個父view下可能有多個子view，所以measure方法不僅僅執行一次，而是在父view（viewGroup）中獲取到所有子view，然后遍歷調用子view的measure方法。

 

定位

    當view的大小已經設定完畢，則需要確定view在其父view中的位置，也就是把子view放在合理的位置上。因為只有ViewGroup才包含子view，所以一般我們說起父view，肯定是在說ViewGroup。完成布局工作主要分為兩部分，也是遞歸實現的：

1. 在layout方法中調用setFrame設置該View視圖位於父視圖的坐標。
2. 如果view是ViewGroup類型，則調用其onLayout方法完成子view布局工作。

    下面來看具體源碼，父view調用了子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;
 // 判斷是否布局是否發生過改變，是否需要重繪。
        boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?
                setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);

         // 需要重繪。 if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
            onLayout(changed, l, t, r, b); // 確定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;
    }

    該方法接收四個參數是子view相對於父view而言的上下左右位置。然而我們發現其中調用到的onLayout方法默認的實現是空的。這是因為確定view在布局的位置這個操作應該由Layout根據自身特點來完成。任何布局的定義都要重寫其onLayout方法，並在其中設定子view的位置。

繪制

    在進行完測定尺寸和定位之后，終於可以開始繪制了。這里的工作仍是通過遞歸來完成的。view調用draw方法來進行繪制，里面調用onDraw來繪制自身，如果還有子view則需要調用dispatchDraw來繪制子view。

    繪制需要調用draw方法，總共分為六個步驟：

1. 繪制背景
2. 如果需要，保存canvas的層次准備邊緣淡化。
3. 繪制view的內容
4. 繪制子view
5. 如果需要，繪制淡化的邊緣並存儲圖層。
6. 繪制裝飾部分，例如滾動條等。

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, 繪制背景
        int saveCount;

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

        // 如果不需要，跳過步驟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, 繪制內容
            if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);

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

            // Step 6, 繪制裝飾部分
            onDrawScrollBars(canvas);

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

            // 完成
            return;
        }

    }

    我們選擇常規的繪制過程，不介紹2,5步驟。

    第一步，調用drawBackground繪制背景圖案：

private void drawBackground(Canvas canvas) {
        final Drawable background = mBackground;

         // 獲取到當前view的背景，是一個drawable對象 if (background == null) {
            return;
        }

        if (mBackgroundSizeChanged) {// 判斷背景大小是否變化，是則設置背景邊界
            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;
            }
        }
 // 調用drawable對象的繪制方法完成繪制
        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，調用onDraw方法繪制view的內容，由於不同的view內容不同，所以需要子類進行重寫。

    第四步，繪制子view，這里仍然需要當前layout的dispatchDraw方法來完成對各子view的繪制。

    第六步，繪制滾動條。

    通常情況下，我們自定義view，復寫onDraw方法來繪制我們定義的view的內容即可。

 

總結

    通過研究view類的源碼，我們可以發現，在整個view的繪制流程中我們需要完成測定尺寸，布局定位，繪制這三個步驟。Android在設計過程中，將固定不變的流程設計為不可更改的模板方法，然而需要根據不同情況而定的內容則交給開發者來完成重寫，在模板方法中調用即可。這樣設計即保證了整個流程的完整，又給開發工作帶來了靈活。同時，在類中又根據不同情況定義了不同的flag，來滿足不同情況的繪制需求，以后有機會再具體研究這些flag的具體意義。