Android框架层

View绘制

控件树的创建、测量、布局、绘制、销毁

Posted by candy1126xx on April 10, 2017

重要的类

  • PhoneWindow：自定义内容与DecorView、WMS之间的桥梁。
  • Callback/OnWindowDismissedCallback：WMS回调。
  • mWindowManager(WindowManagerImpl)：向WMS发送信息的装饰层对象。
  • mDecor(DecorView)：控件树的根节点。
  • mContentRoot(ViewGroup)：DecorView的唯一子结点，根据mWindowStyle的不同解析不同xml文件生成。
  • mContentParent(ViewGroup)：mContentRoot中ID为ID_ANDROID_CONTENT的ViewGroup；自定义内容的根节点。
  • mWindowAttributes(WindowManager.LayoutParams)：窗口参数；随PhoneWindow创建默认值。
  • WindowManagerGlobal：进程单例；应用进程向WMS发送信息的客户端Session.Proxy的装饰类。
  • mViews：应用进程中所有窗口的DecorView集合。
  • mRoots：应用进程中所有窗口的ViewRootImpl集合
  • mParams：应用进程中所有窗口的WindowManager.LayoutParams集合。
  • 以上3者以索引一一对应。
  • ViewRootImpl：WMS与View框架之间协议的实现类；WindowManagerGlobal的细节实现；封装了一棵控件树的信息。
  • mWindow(ViewRootImpl.W)：窗口唯一标示；其他组件向ViewRootImpl发送信息的服务端。
  • mView(DecorView)：控件树的根节点。
  • mWindowAttributes：
  • mAttachInfo：View所属窗口信息；随ViewRootImpl创建；控件树中所有View都持有它的引用。
  • mWinFrame；和WMS中窗口的位置尺寸是同步的，在ViewRootImpl.W的回调中被更新。
  • mWidth/mHeight：DecorView的尺寸，不是随WMS实时更新的；每次relayout时从mWinFrame读取数据更新。
  • mDirty：脏区域。
  • mLayoutRequested：在发送测布绘消息前置为true；在执行测布绘时作为进入“控件树布局”的条件之一；在进入“控件树布局”之后置为false。
  • mStoped：所属窗口是否处于“停止”状态；在Activity.onStop()后置为true；在Activity.onResume()后置为false；作为进入“控件树布局”的条件之一；
  • mLayoutRequesters：当某控件调用requestLayout()，便会把该控件的引用加入mLayoutRequesters；
  • mSuface：当前窗口的Surface。
  • Surface：代表保存在Native的一个”raw buffer”，”raw buffer”的内容是屏幕上的一块画面；并提供了操作”raw buffer”的方法。
  • mLockedObject：保存了Native层”raw buffer”的地址。
  • View.AttachInfo：View所属窗口信息。
  • mWindowLeft/mWindowTop：View所属窗口的位置，不是随WMS实时更新的；每次relayout时从mWinFrame读取数据更新；是View的绝对坐标的原点。
  • mGivenInternalInsets：
  • mHardwareAccelerated/mHardwareAccelerationRequest：这两者决定是否启用“硬件绘制”。
  • mHardwareRenderer：
  • ThreadedRender：硬件绘制的工具类。
  • mRootNodeNeedsUpdate：当需要绘制控件树时置为true；作为真正开始绘制(updateRootDisplayList())的条件之一。
  • mRootNode：“作用相当于”复制当前处理的DecorView的RenderNode，粘贴给Native层的“绘制执行者”。
  • mSurfaceWidth/mSurfaceHeight：当前操作的Surface的尺寸；在DecorView再测量后，取DecorView.mWidth/DecorView.mHeight。
  • mInsetTop/mInsetLeft：当前绘制操作的坐标系原点；在DecorView再测量后，取ViewRootImpl.mWindowAttributes.surfaceInsets。
  • Choreographer：Android刷新机制在Java层的实现者。
  • View：
  • mRenderNode：只有根View的才有用；由它创建的DisplayListCanvas是这棵控件树的所有绘制操作的记录者。
  • mLayerPaint：
  • RenderNode：对应一个Native层的“绘制节点”；封装了所属控件的引用，和Native层的“一组绘制动作”的地址。
  • mNativeRenderNode：Native层“一组绘制动作”的地址。
  • start()：创建一个DisplayListCanvas，并设置Viewport；意味着开始记录“绘制操作”。
  • end()：通知Native层绘制结束，并回收DisplayListCanvas；意味着结束记录并开始执行“绘制操作”。
  • DisplayListCanvas：对应一个RenderNode；Canvas的硬件绘制实现，把“绘制动作”记录在对应的RenderNode.mNativeRenderNode；使用了对象池技术。

控件树结构实现

  • View.mParent(ViewParent)：该控件的父节点；
  • ViewGroup.mChildren(View[])：该控件的所有子节点；

创建控件树

分为两个过程，一是DecorView加入WMS，二是自定义内容接到DecorView。这两个过程不分先后。

DecorView加入WMS

在Activity.handleResumeActivity()中：

  1. Activity生命周期onNewIntents() -> onActivityResult() -> onResume()；
  2. 获取(有则返回没有创建)Activity中的PhoneWindow；
  3. 获取(有则返回没有创建)PhoneWindow中的DecorView；
  4. 获取(有则返回没有创建)PhoneWindow中的WindowManager；
  5. 获取(有则返回没有创建)PhoneWindow中的WindowManager.LayoutParams；
  6. 把WindowManager.LayoutParams的type设置为TYPE_BASE_APPLICATION；
  7. 构造ViewRootImpl；
  8. 把WindowManager.LayoutParams设置给DecorView；
  9. 把DecorView加入WindowManager.mViews；
  10. 把ViewRootImpl加入WindowManager.mRoots；
  11. 把WindowManager.LayoutParams加入WindowManager.mParams；
  12. 用DecorView、WindowManager.LayoutParams初始化ViewRootImpl的成员变量；
  13. 发送测布绘消息；
  14. 向WMS发送信息“用参数mWindowAttributes，向mDisplay添加一个窗口，窗口唯一标示为mWindow，窗口所属组件标示为mWindowAttributes.token”；
  15. 进行第一次完整测布绘。

自定义内容接到DecorView

在Activity.setContainView() -> PhoneWindow.setContainView()中：

  1. 如果DecorView为null，构造DecorView；
  2. 根据mWindowStyle的不同解析不同xml文件生成mContentRoot；
  3. 找到mContentRoot中ID为ID_ANDROID_CONTENT的mContentParent；
  4. 把自定义内容加入mContentParent。

测布绘的驱动力

Choreographer

测量控件树

测量控件树分为三步：自测量、窗口resize、再测量。测量后，控件树中每个控件(包括DecorView)的最终尺寸被赋值到View.measuredWidth/View.measuredHeight。

自测量

  1. 确定DecorView的指导尺寸。如果是第一次测布绘，应用进程和WMS进程都没有窗口尺寸，如果是系统窗口，取DisplayInfo.logical；如果不是，取DisplayMatrix；如果不是第一次测布绘，应用进程和WMS进程都有上次协商的窗口尺寸，取这个尺寸；
  2. 开始后根遍历控件树。
  3. 第一步确定子控件的指导尺寸。
  4. 如果父控件的指导尺寸是“EXACTLY”，
    • 子控件的mLayoutParams是精确数据，那么子控件的指导尺寸是“mLayoutParams的数据，EXACTLY”；
    • 子是“MATCH“，那么子的指导尺寸是“父的数据 - padding，EXACTLY”；
    • 子是“WRAP“，那么子的指导尺寸是“父的数据 - padding，AT_MOST”；
  5. 如果父控件的指导尺寸是“AT_MOST”，
    • 子控件的mLayoutParams是精确数据，那么子控件的指导尺寸是“mLayoutParams的数据，EXACTLY”；
    • 子是“MATCH“，那么子的指导尺寸是“父的数据 - padding，AT_MOST”；
    • 子是“WRAP“，那么子的指导尺寸是“父的数据 - padding，AT_MOST”；
  6. 如果父控件的指导尺寸是“UNSPECIFIED”，
    • 子控件的mLayoutParams是精确数据，那么子控件的指导尺寸是“mLayoutParams的数据，EXACTLY”；
    • 子是“MATCH“，那么子的指导尺寸是“父的数据 - padding，UNSPECIFIED”；
    • 子是“WRAP“，那么子的指导尺寸是“父的数据 - padding，UNSPECIFIED”；
  7. 第二步，如果子控件有PFLAG_FORCE_LAYOUT标记且可见，
    • 如果子控件是ViewGroup，递归3；
    • 如果子控件是View，计算尺寸并设置到measuredWidth/measuredHeight。默认的计算方法是，如果指导尺寸是“AT_MOST”或“EXACTLY”，则计算结果为指导尺寸的数据部分；否则为mMinWidth/mMinHeight。View的子类会重写onMeasure()以实现自己特定的计算方法。
  8. 第三步，根据子控件的计算结果、父控件的指导尺寸，计算父控件的尺寸。ViewGroup没有默认实现方法，子类必须重写onMeasure()以实现自己特定的计算方法。

整个遍历过程总结为：先从根开始进行广度优先遍历，计算所有控件的指导尺寸；再从叶子结点回溯，计算所有控件的准确尺寸。

窗口resize

进入条件

满足以下任意一条。

  • 第一次测布绘；
  • DecorView完成自测量；&&(窗口尺寸与协商尺寸不同；   指导尺寸是WRAP；   自测量尺寸与协商尺寸不同)
  • WMS进程中Insets与应用进程不同；
  • DecorView可见性发生变化；
  • mWindowAttributes有变化；
  • 软键盘有变化；
过程
  1. 向WMS发送信息“唯一标示为mWindow的窗口请求重新布局，参数为params，宽高为DecorView自测量尺寸”；
  2. 在WMS中，根据mWindow找到WindowState；
  3. 根据params和DecorView自测量尺寸修改WindowState的宽高、可见性等；
  4. 全局窗口排序布局(performLayoutAndPlaceSurfacesLocked())；
  5. 处理Native层Surface；
  6. 向应用进程发送信息“窗口的位置和尺寸改变了”；
  7. 在应用进程中，更新ViewRootImpl.mWinFrame；

再测量

进入条件

窗口resize后，ViewRootImpl.mWidth/mHeight与ViewRootImpl.mWinFrame不同

过程
  1. 根据ViewRootImpl.mWinFrame更新ViewRootImpl.mWidth/mHeight、View.AttachInfo.mWindowLeft/mWindowTop；
  2. 以ViewRootImpl.mWidth/mHeight为DecorView的指导尺寸，再次后根遍历控件树(与自测量相同)。

布局控件树

布局后，控件树中每个控件(包括DecorView)的mLeft、mTop、mRight、mBottom被赋值。

进入条件

ViewRootImpl.mLayoutRequested为true，且所属窗口不处于“停止”状态。

过程
  1. 先根遍历控件树；
  2. 第一步，设置父控件自己的mLeft、mTop、mRight、mBottom。DecorView的取值是0，0，measuredWidth，measuredHeight;
  3. 第二步，在onLayout()中计算并设置子控件的mLeft、mTop、mRight、mBottom。ViewGroup没有默认实现，子类必须重写onLayout()以实现自己特定的计算方法。
  4. 第三步，如果子控件是ViewGroup，递归3。

绘制控件树(Java层)

硬件绘制

  1. mRootNodeNeedsUpdate置为true；
  2. 重置mDirty；
  3. 创建一个DisplayListCanvas；
  4. DisplayListCanvas记录：设置Viewport为DecorView.mWidth/DecorView.mHeight；
  5. DisplayListCanvas记录：坐标系对齐到ViewRootImpl.mWindowAttributes.surfaceInsets；
  6. DisplayListCanvas记录：Reorder分界线；
  7. 先根遍历控件树，依次调用View.draw()，参数是DecorView的RenderNode创建的DisplayListCanvas；最终控件树中所有绘制操作记录在DecorView的RenderNode下；
  8. DisplayListCanvas记录：绘制操作是DecorView的RenderNode记录的“一组绘制操作”；
  9. DisplayListCanvas记录：Inorder分界线；
  10. 通知Native层绘制结束，并回收DisplayListCanvas。

软件绘制

  1. 为mDirty区域创建一个”raw buffer”，并返回操作”raw buffer”的接口Canvas；
  2. Canvas操作：设置屏幕分辨率；
  3. Canvas操作：清除原来的数据；
  4. 重置mDirty；
  5. Canvas操作：坐标系对齐到ViewRootImpl.mWindowAttributes.surfaceInsets；
  6. 先根遍历控件树，依次调用View.draw()；最终”raw buffer”就是屏幕上应该显示的内容；
  7. 把”raw buffer”复制到帧缓存，并释放”raw buffer”。

一些小问题

对透明区域的处理方法

先假设整个窗口是透明的；在布局DecorView之后，遍历所有控件，如果控件没有PFLAG_SKIP_DRAW标记，就把它从透明区域中减去，否则，把View的背景、前景中不透明的部分减去。背景/前景是Drawable类，getTransparentRegion()可以获得它的透明区域。

滑动列表是否会引起测布绘

不会引起列表控件及其父控件的测量、布局，会引起列表控件的绘制、和其内子控件的布局。因为改变mScroll实际上是在改变ViewPort。

requestLayout()的作用

从此View回溯到DecorView，mPrivateFlags加上PFLAG_FORCE_LAYOUT、PFLAG_INVALIDATED；调用ViewRootImpl的requestLayout()，发送测布绘消息。

invalidate()的作用

为此View的mPrivateFlags加上PFLAG_DIRTY；回溯到DevorView，调用invalidateChildInParent()，最终把此View加入ViewRootImpl的mDirty；发送测布绘消息。当测布绘时会进入绘制阶段。

invalidate()和postInvalidate()的区别

  • 在UI线程中可以使用invalidate()，也可以使用postInvalidate()；
  • 在子线程中必须使用postInvalidate()；postInvalidate()实质上是利用Handler机制向UI线程发送一个Runnable，执行体中调用了invalidate()。

View排序

绘制过程中会依次遍历ViewGroup.mChildren，并比较子View的Z值。因此Z值越大越在上面；Z值相同的，在ViewGroup.mChildren中索引越大越在上面。

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