Android学习笔记(五)| View的工作原理(上)

参考书籍:《Android开发艺术探索》 任玉刚
如有错漏,请批评指出!

View的工作原理其实主要就是关于View绘制的三大流程——measure、layout和draw过程,在了解这三大流程之前,我们还需要了解一些基本概念,作为铺垫。

ViewRoot 和 DecorView

ViewRoot对应于ViewRootImpl类,它是连接WindowManager和DecorView的纽带,View的三大流程均是通过ViewRoot来完成的。在ActivityThread中,当Activity对象被创建完毕后,会将DecorView添加到Window中,同时会创建ViewRootImpl对象,并将ViewRootImpl对象和DecorView建立关联,这个过程可参看源码:

  • root = new ViewRootImpl(View.getContext(), display);
    root.setView(view, wparams, panelParentView);    
    

关于Android控件架构的内容前面讲过 Android 控件架构与自定义控件,这里不再赘述。
View的绘制流程是从ViewRoot的 performTraversals 方法开始的,它经过 measure、layout、draw三个过程才能最终将一个View绘制出来。其中 measure 用来测量View的宽高,layout 用来确定View在父容器中的放置位置,而 draw 则负责将 View 绘制在屏幕上。具体可看下图:

从图中可以看到,整个页面的绘制是层层进行的,performMeasure 方法会调用 measure 方法,measure 方法中会调用 onMeasure 方法,在 onMeasure 方法中会对所有的子View进行 measure 过程,这个时候 measure 流程就从父容器传递到子元素中了,接着子 View会重复 和父容器相同的 measure 过程,这样反复之后就完成了整个 View 树的遍历。performLayout 和 performDraw 的传递流程也是如此,唯一不同的就是 performDraw 的传递过程是在 draw 方法中调用 dispatchDraw 方法从而对子View进行绘制。

  1. measure 过程决定了View的宽高,measure完成以后,可以通过 getMeasureWidth 和 getMeasureHeight 方法来获取到View测量后的宽 / 高,在大多情况下,它都等于View最终的宽 / 高(存在特殊情况)。
  2. layout 过程决定了View 的四个顶点坐标和实际的View宽高,完成之后,可以通过 getTop、getButtom、getLeft 和 getRight来拿到四个位置参数,并可以通过getWidth 和 getHeight方法拿到View的最终宽高。
  3. draw过程决定了View的显示,只有draw方法完成后,View的内容才能呈现在屏幕上。

关于 MeasureSpec

为了更好地理解 View 的测量过程,首先得理解 MeasureSpec 是个什么概念,从字面看,就是“测量规格”,在前面的博客中也简单的介绍过 MeasureSpec 是什么,下面从源码的角度具体进行分析。

  • MeasureSpec 是一个32位的int值,它的高2位用来表示SpecMode,即测量模式,低30位用来表示SpecSize,即规格大小。下面来看一下MeasureSpec类中主要方法及常量的定义:

    public static class MeasureSpec {
        // 移位
        private static final int MODE_SHIFT = 30;
        // 3的16进制表示 左移30位
        private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT;
        // 0 左移30位  表示 UNSPECIFIED 测量模式
        public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;
        // 1左移30位 表示 EXACTLY 测量模式
        public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;
        // 2左移30位 表示 AT_MOST 测量模式
        public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;
    
        public static int makeMeasureSpec(int size, int mode) {
            if (sUseBrokenMakeMeasureSpec) {
                return size + mode;
            } else {
                return (size & ~MODE_MASK) | (mode & MODE_MASK);
            }
        }
    
        @MeasureSpecMode
        public static int getMode(int measureSpec) {
            //noinspection ResourceType
            return (measureSpec & MODE_MASK);
        }
    
        public static int getSize(int measureSpec) {
            return (measureSpec & ~MODE_MASK);
        }
    }
    

    Measurespec通过将SpecMode 和 SpecSize打包成一个 int 值来避免过多的对象内存分配,并且提供了相应的打包和解包方法。 SpecSize 和 SpecMode其实都是int值,通过二进制位的方式记录为一个 MeasureSpec 值。

    SpecMode有三种,分别如下:

    1. UNSPECIFIED
      父容器不对 View 有任何限制,要多大给多大,这种情况一般用于系统内部,表示一种测量的状态。
    2. EXACTLY
      父容器已经测量出View所需要的精确大小,这个时候View的最终大小就是SpecSize所指定的值。它对应于LayoutParams中的 match_parent 和 具体的数值这两种情况。
      3.AT_MOST
      父容器指定了一个可用大小,View的SpecSize不能大于这个值,具体是多大要看不同View自身的实现。它对应于LayoutParams中的 wrap_content。
  • MeasureSpec 和 LayoutParams对应关系
    我们需要知道,MeasureSpec并不是唯一由LayoutParams 决定的,LayoutParams需要和父容器一起才能决定View的MeasureSpec,即在View测量的时候,系统会将LayoutParams在父容器的约束下转换成对应的MeasureSpec,然后再根据这个MeasureSpec来测量View的宽高。这一点可以通过阅读源码来验证,下面来进行分析。

    首先当然要从顶级View(即DecorView)着手,对于DecorView,它的MeasureSpec由窗口的尺寸和其自身的Layoutparams来共同确定。

    在ViewRootimpl类中的 measureHierarchy 方法中有一段代码:

    int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowWidth, lp.width);
    int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowHeight, lp.height);
    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    

    这段代码展示了DecorView的MeasureSpec的创建过程,其中 desiredWindowWidth 和 desiredWindowHeight 是屏幕的尺寸。

    下面再来看 getRootMeasureSpec 方法的实现:

    private static int getRootMeasureSpec(int windowSize, int rootDimension) {
        int measureSpec;
        switch (rootDimension) {
        case ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT:
            // Window can't resize. Force root view to be windowSize.
            measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.EXACTLY);
            break;
        case ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT:
            // Window can resize. Set max size for root view.
            measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(windowSize, MeasureSpec.AT_MOST);
            break;
        default:
            // Window wants to be an exact size. Force root view to be that size.
            measureSpec = MeasureSpec
                           .makeMeasureSpec(rootDimension, MeasureSpec.EXACTLY);
            break;
        }
        return measureSpec;
    }
    

    通过这段代码,可以根据DecorView的LayoutParams中的宽高参数来划分:

    1. LayoutParams.MATCH_PARENT:DecorView的宽高就是屏幕的宽高,SpecMode为精确模式(EXACTLY)。
    2. LayoutParams.WRAP_CONTENT:DecorView大小不定,但是不超过屏幕尺寸,SepcMode最大模式(AT_MOST)。
    3. 固定值:DecorView的宽高为LayoutParams中指定的宽高,SpecMode为精确模式(EXACTLY)。

    而对于普通View,它的Measurespec由其父容器的MeasureSpec和自身的LayoutParams共同决定。View的measure过程由父ViewGroup传递而来,因此,我们先来看ViewGroup的 measureChildWithMargins 方法:

    protected void measureChildWithMargins(View child,
            int parentWidthMeasureSpec, int widthUsed,
            int parentHeightMeasureSpec, int heightUsed) {
        final MarginLayoutParams lp = (MarginLayoutParams) child.getLayoutParams();
    
        final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,
                mPaddingLeft + mPaddingRight + lp.leftMargin + lp.rightMargin
                        + widthUsed, lp.width);
        final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentHeightMeasureSpec,
                mPaddingTop + mPaddingBottom + lp.topMargin + lp.bottomMargin
                        + heightUsed, lp.height);
    
        child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    }
    

    这个方法会对子元素进行 measure,在调用子元素的measure方法之前,会通过getChildMeasureSpec 方法来得到子元素的MeasureSpec。从getChildMeasureSpec 方法的参数来看,子元素的MeasureSpec的创建与父容器的MeasureSpec 、padding值以及子元素本身的LayoutParams和margin值有关(想想外边距内边距,很好理解)。

    接下来,看一下ViewGroup的 getChildMeasureSpec 方法:

    public static int getChildMeasureSpec(int spec, int padding, int childDimension) {
        int specMode = MeasureSpec.getMode(spec);
        int specSize = MeasureSpec.getSize(spec);
    
        int size = Math.max(0, specSize - padding);
    
        int resultSize = 0;
        int resultMode = 0;
    
        switch (specMode) {
        // Parent has imposed an exact size on us
        // LayoutParams.MATCH_PARENT = -1
        // LayoutParams.WRAP_CONTENT = -2
        case MeasureSpec.EXACTLY:
            if (childDimension >= 0) {
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size. So be it.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size. It can't be
                // bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            }
            break;
    
        // Parent has imposed a maximum size on us
        case MeasureSpec.AT_MOST:
            if (childDimension >= 0) {
                // Child wants a specific size... so be it
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size, but our size is not fixed.
                // Constrain child to not be bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size. It can't be
                // bigger than us.
                resultSize = size;
                resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
            }
            break;
    
        // Parent asked to see how big we want to be
        case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
            if (childDimension >= 0) {
                // Child wants a specific size... let him have it
                resultSize = childDimension;
                resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
                // Child wants to be our size... find out how big it should
                // be
                resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
                resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
            } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
                // Child wants to determine its own size.... find out how
                // big it should be
                resultSize = View.sUseZeroUnspecifiedMeasureSpec ? 0 : size;
                resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
            }
            break;
        }
        //noinspection ResourceType
        return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
    }
    

    这段代码比较长,需要仔细推敲,不过逻辑还是很好理解的,要注意这个方法传入的参数 padding 实际上是父容器的padding值与View自身的margin值的和。因此,当子View的测量模式为AT_MOST时,这个最大值,也就是子View的最大可用空间是需要用父容器的MeasureSpec减去这个padding的,即:

    int size = Math.max(0, specSize - padding);
    

    将这段代码的逻辑理清,其实就是下面这张表中的内容:

    表中的parentSize是指子View的最大可用空间(其实就是上面说的size)。总结一下,其实就是4条规则:

    1. 当View指定固定值作为宽高时,不管父容器的MeasureSpec为什么模式,View的SpecMode精确模式,并且都是宽高是指定值;
    2. 当View的宽高是match_parent时,如果父容器的SpecMode是精确模式,View的SpecMode也是精确模式,并且其宽高是父容器的可用空间,如果父容器是最大模式,那么View的SpecMode也是最大模式,并且宽高不超过父容器的可用空间;
    3. 当子View的宽高是wrap_content时,不管父容器的SpecMode精确模式还是最大模式,View的SpecMode都是最大模式,且其宽高不会超过父容器可用空间。
    4. 对于UNSPECIFIED模式,主要是系统内部会用到,我们暂时不需要关注。

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