安卓面试题(19/30)View绘制流程全解析

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本人是2020年毕业于广东工业大学研究生:许乔丹,有国内大厂CVTE和世界500强企业安卓开发经验,该专栏整理本人对常见安卓高频开发面试题的理解;

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正文开始⬇

View的绘制流程是Android开发的核心知识,也是实现自定义View的基础知识。我们看看面试官可能会问什么吧:

  1. 请介绍View的三大绘制流程 ⭐⭐⭐⭐⭐
  2. 你知道View绘制前的准备流程吗?⭐
  3. 什么是MeasureSpec?⭐⭐⭐
  4. 测量模式有哪三种?⭐⭐
  5. 为什么有时候getMeasuredWidth获取值为0?⭐⭐
  6. 绘制的顺序是怎么样?⭐⭐

其实上面关于View绘制相关的面试题,估计面试官就只问View的三大绘制流程。如果可以简单的叙述出来,应该就过关了。然后面试官就会问你自定义View相关的问题,自定义View会另外写一篇。至于其他问题,比较细,较少有面试官会问,但还是需要过一遍整体的流程:

看完以下的解析,一定可以让面试官眼前一亮。

目录

  • 1、View绘制前的流程
  • 2、View绘制 - Measure(测量)
    • 2.1 Measure源码流程
    • 2.2 什么是MeasureSpec
      • 2.2.1 测量模式
      • 2.2.2 MeasureSpec如何确定
    • 2.3 ViewGroup的测量
    • 2.4 Measure总结
  • 3、View绘制 - Layout(布局)
    • 3.1 Layout源码流程
    • 3.2 LinearLayout的onLayout()
    • 3.3 Layout流程图
  • 4、View绘制 - Draw(绘制)
    • 4.1 Draw源码流程
    • 4.2 Draw的步骤
    • 4.3 Draw的流程图
  • 5、总结

1、View绘制前的流程

入门一段时间的同学都会知道,View绘制流程就是Measure() -> Laytou() -> Draw(),这三大方法。没错,不过在进行这三个方法之前,系统又做了什么准备工作呢?这就是本小节解决的问题。以下的图,是贯穿全文的总结图,放在文章开头,我们一步一步分析。

alt

以下内容与本系列《Activity、Window、DecorView以及ViewRoot层级关系》(以下简称为《参考文档1》)一文内容重复较多,特别是源码分析,故具体源码请看参考文档1。从Activity创建到View的绘制,经过以下步骤:

  • Step1:初始化PhoneWindow和WindowManager

之前一节说过,Activity 是在 ActivityThread 的 performLaunchActivity 中进行创建的,并在attach()方法中创建了PhoneWindow,并初始化WindowManager。attach()方法详情见参考文档1的第2小节。

  • Step2:初始化DecorView

系统执行完attach()方法后,会执行onCreate()方法,在onCreate()方法中执行setContentView()方法将布局xml文件解析为View并设置到DecorView里面的ContentViews控件。这里的源码也对应参考文档1的第2小节。

  • Step3:ViewRootImpl创建和关联DecorView

接着在handleResumeActivity()方法中,通过WindowManager的addView()方法将DecorView添加到WindoManager里面。通过源码分析,WindowManager的addView()方法最终通过WindowManagerGlobal的实例去addView(),在 WindowManagerGlobal()方法中,会创建一个ViewRootImpl,也就是最后会把DecorView传给了ViewRootImpl中的setView()方法。ViewRootImpl是DecorView的管理者,是WindowManager与DecorView之间的连接器。源码详情见参考文档1的第4小节。

  • Step4:建立 PhoneWindow 和 WindowManagerService 之间的连接

WindowManagerService是所有Window窗口的管理者,负责Window的添加删除、事件派发等。每一个Activity都有一个PhoneWindow对象,操作PhoneWindow对象进行显示等操作,都需要和WindowManagerService进行交互。在上面第三步中的ViewRootImpl的setView()方法中,会执行setView()方法,会调用 requestLayout()方法,并且通过 WindowSession 的 addToDisplay()方法 与 WindowManagerService 进行交互。WindowManagerService 会为每一个 Window 关联一个 WindowStatus。到此,我们已经把DecorView加载到Window中了。

  • Step5:建立与SurfaceFlinger的链接

SurfaceFlinger主要对图层数据进行合成,然后发送到屏幕渲染。在第4步中,WindowStatus会创建一个SurfaceSession,SurfaceSession 会在 Native 层构造一个 SurfaceComposerClient 对象,它是应用程序与 SurfaceFlinger 沟通的桥梁。

  • Step6:申请Surface

View绘制会从ViewRoot的performTraversals(),按照Measure() -> Layout() -> Draw()经典流程完成View绘制。不过在此之前还会执行一个重要的函数relayoutWindow()。代码如下:

//frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java
private void performTraversals() {
    relayoutResult = relayoutWindow(params, viewVisibility, insetsPending); //1
    ...
    int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);
    int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);
    ...
    //执行测量流程
    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec); //2
    ...
    //执行布局流程
    performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight); //3
    ...
    //执行绘制流程
    performDraw(); //4
}

调用[注释1]的relayoutWindow()方法,通过 WindowSession与WindowManagerService交互,即把Java层的Surface和Native层的Surface关联在一起。

  • Step7:正式进入View绘制

接下来就是正式绘制View的整体流程,即[注释2-4]三步走。绘制会根视图ViewRoot的performTraversals()方法开始,从上到下遍历整个视图树,每个ViewGroup会负责通知自己的子View进行绘制,而每个子View控件则负责绘制自己。大致的工作流程图如下:

alt

从上面的图,可以看到有onMeasure(),onLayout(),onDraw()这三个函数,是我们在实现自定义View最常接触的三个函数,接下来以这三个函数为思路进行讲解。

2、View绘制 - Measure(测量)

2.1 Measure源码流程

Measure翻译过来即是“测量”的意思,在此测量的是每个控件的宽和高。在代码层面,则是给每个View的mMeasuredWidth和mMeasuredHeight变量进行赋值。在测量时遵循:

  • 如果是ViewGroup,则遍历测量子View的宽高,再根据子View宽高算出自身的宽高;
  • 如果是子View,则直接测量出自身宽高;

现在从[注释2]的performMeasure()方法开始:

//frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java
private void performMeasure(int childWidthMeasureSpec, int childHeightMeasureSpec) {
    if (mView == null) {
        return;
    }
    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "measure");
    try {
        mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec); //5
    } finally {
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
    }
}

逻辑很清晰,可发现实际起作用的是[注释5]mView.measure()方法,

//frameworks/base/core/java/android/view/View.java
public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    ...
    if (forceLayout || needsLayout) {
       if (cacheIndex < 0 || sIgnoreMeasureCache) {
            onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec); //6
        } else {
            setMeasuredDimensionRaw((int) (value >> 32), (int) value);
        }
    }
    ...
}

measure()方法使用final修饰,代表不可重写。在measure()方法中会进行一系列逻辑处理后,调用[注释6]的onMeasure()方法,真正的测量都在onMeasure()方法中实现。

//frameworks/base/core/java/android/view/View.java
 protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
     setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
             getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec)); //7
 }

可以看到onMeasure()方法使用protected修饰,代表我们可以重写该方法。因此如果需要实现自己的测量逻辑,只能通过子View重写onMeasure()方法,而不能重写measure()方法。onMeasure()最后调用[注释7]setMeasuredDimension()设置View的宽高信息,完成View的测量操作。

看看getDefaultSize()的源码:

public static int getDefaultSize(int size, int measureSpec) {
    int result = size;
    //通过MeasureSpec解析获取mode与size
    int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
    int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);

    switch (specMode) {
    case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
        result = size;
        break;
    case MeasureSpec.AT_MOST: //8
    case MeasureSpec.EXACTLY: //8
        result = specSize;
        break;
    }
    return result;
}

这是系统设置默认的尺寸,在[注释8]可以看到如果specMode是AT_MOST或者EXACTLY,则返回的就是specSize。至于 UNSPECIFIED 的情况,则会返回一个建议的最小值,这个值和子元素设置的最小值它的背景大小有关(这一段话可先看看2.2小节再回来继续看)。

从一开始执行的performMeasure()到最后设置宽高的setMeasuredDimension()方法,流程都比较清晰。并且可以发现有两个贯穿整个流程的变量,widthMeasureSpec和heightMeasureSpec,理解这两个变量才是关键。

2.2 什么是MeasureSpec

MeasureSpec是一个32位的int型数据,由两部分组成,SpecMode(测量模式,高2位) + SpecSize(测量尺寸,低30位)。将这两者打包为一个int数据可以起到节省内存的作用。有打包当然也有解包的方法:

//获取测量模式
public static int getMode(int measureSpec) {
    return (measureSpec & MODE_MASK);
}
//获取测量尺寸
public static int getSize(int measureSpec) {
    return (measureSpec & ~MODE_MASK);
}

名词解析:控件的布局参数LayoutParams是指控件设定为match_parent或者wrap_content或具体数值之中的一种。

2.2.1 测量模式

  • EXACTLY:确定大小,父View希望子View的大小是确定的。对应LayoutParams中的match_parent和具体数值这两种模式。检测到View所需要的精确大小,这时候View的最终大小就是SpecSize所指定的值;
  • AT_MOST :最大大小,父View希望子View的大小最多是specSize指定的值。对应LayoutParams中的wrap_content。View的大小不能大于父容器的大小。
  • UNSPECIFIED :不确定大小,父View完全依据子View的设计值来决定。系统不对View进行任何限制,要多大给多大,一般用于系统内部。

具体详见2.2.2小节的图。

2.2.2 MeasureSpec如何确定

  • DecorView:通过屏幕大小和自身布局参数LayoutParams,只要将自身大小和屏幕大小相比,设置一个不超过屏幕大小的宽高和对应测量模式即可;
  • ViewGroup和View:需要通过父布局的MeasureSpec和自身的布局参数LayoutParams确定,具体如下:

alt

2.3 ViewGroup的测量

上面说过ViewGroup需要测量其包含的子View的宽高后,根据子View宽高算出自身的宽高。所以在ViewGroup中定义了measureChildren(), measureChild(), measureChildWithMargins()方法来对子视图进行测量,measureChildren()内部实质只是循环调用measureChild()。

//frameworks/base/core/java/android/view/ViewGroup.java
protected void measureChildren(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    final int size = mChildrenCount;
    final View[] children = mChildren;
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        final View child = children[i];
        if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) != GONE) {
            measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec); //调用measureChild()对子View进行测量
        }
    }
}

protected void measureChild(View child, int parentWidthMeasureSpec,
        int parentHeightMeasureSpec) {
    //获取子视图的LayoutParams
    final LayoutParams lp = child.getLayoutParams();
    
    //通过这两个参数以及子视图本身的LayoutParams来共同决定子视图的测量规格
    final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,
            mPaddingLeft + mPaddingRight, lp.width);
    final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSp

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全部评论
View.drawio.png看不到
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发布于 2023-09-22 14:04 北京
为什么说 “ViewRootImpl是DecorView的管理者,是WindowManager与DecorView之间的连接器” 呢?
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发布于 2023-11-16 21:11 广东

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