探索 Android View 绘制流程

最近重新看了一下任玉刚大佬的《Android 开发艺术探索》，写了篇笔记，分享给大家。

1. ViewRootImpl 与 DecorView

接下来的讲解的源码版本为 Android 10 。

ViewRootImpl 是连接 WindowManager 和 DecorView 的纽带，测量、放置和绘制三大流程都是通过 ViewRootImpl 实现的。

在 ActivityThread 的 handleResumeActivity() 方法中，会调用 WindowManager 的 addView() 方法，而具体添加 DecorView 的操作是在 WindowManagerGlobal 中。

在 WindowManagerGlobal 的 addView() 方法中，会把 DecorView 添加到 Window 中，同时会创建 ViewRootImpl ，并调用 ViewRootImpl 的 setView() 方法 把 ViewRootImpl 和 DecorView 关联起来。

View 的绘制流程是从 ViewRootImpl 的 performTraversals() 方法开始的，它经过测量（measure）、放置（layout）和绘制（draw）三个过程才能把一个 View 绘制出来，measure() 方法用于测量 View 的宽高，layout() 用于确定 View 在父容器中的放置位置，draw() 负责做具体的绘制操作。

针对 performTraversals 的大致流程，可用下图表示。

View 绘制主要的三个方法就是 onMeasure()、 onLayout()、onDraw()，这三个方法要解决的问题就是画多大、在哪画、画什么。

ViewRootImpl 的 performTraversal() 方法会依次调用 performMeasure()、performLayout() 和 performDraw() 三个方法，这三个方法分别完成 DecorView 的测量、放置和绘制三大流程。

performMeasure() 方法会调用 DecorView 的 measure() 方法，在 measure() 方法中又会调用自己的 onMeasure() 方法。

DecorView 的 onMeasure() 方法会调用父类 FrameLayout 的 onMeasure() 方法，在 FrameLayout 的 onMeasure() 方法中，会调用子元素的 onMeasure() 方法测量子元素的宽高，接着子元素会重复父容器的 measure 过程，如此反复完成整个 View 树的遍历。

而 performLayout() 和 performDraw() 的执行流程与 performMeasure() 是类似的。

measure 过程决定了 View 的宽高，layout 过程决定了 View 的四个顶点的坐标和实际的 View 宽高，draw 过程则决定了 View 的具体绘制操作，只有 draw() 方法完成后 View 的内容才会在屏幕上展示。

1.1 Activity 视图层级结构

假如我们有一个继承了 AppCompatActivity 的 MainActivity，并且 activity_main 布局的内容如下。

我们现在能感知到的视图层级是下面这样的。

当我们在 MainActivity 中调用父类的 setContentView() 后，AppCompatActivity 会调用 AppCompatDelegateImpl 的 setContentView() 方法，AppCompatDelegateImpl 在这个方法中会把 RelativeLayout 添加到 id 为 content 的 ViewGroup 中。

其中 ContentFrameLayout 也就是 id 为 content 的 ViewGroup 。

ensureSubDecor() 方法会在 subDecor 没有初始化时用 createSubDecor() 方法创建 subDecor ，createSubDecor() 方法会调用 Window 的 setContetnView() 方法，把 abc_screen_toolbar 布局设为 Window 的内容视图，而这里的 mHasActionBar 只有在 feature 为 FEATURE_SUPPORT_ACTION_BAR 时才会为 true。

abc_screen_toolbar 布局的内容如下。

把 RelativeLayout 放到 mSubDecor 中后，视图层级就变成下面这样了。

Window 的实现类为 PhoneWindow，在 PhoneWindow 的 setContentView() 方法中，会调用 installDecor() 方法创建 DecorView ，然后调用 LayoutInflate 的 inflate() 方法把 ActionBarOverlayLayout 加入到 DecorView 中。

在 installDecor() 方法中，会调用 generateLayout() 方法生成 mContentParent。

在 generateLayout() 方法中，会根据不同的 feature 来生成不同的 DecorView，比如没有设定任何 feature 时，对应的 DecorView 的布局就是 screen_simple 。

screen_simple 布局的实现如下。

前面的布局加入到 screen_simple 中后，视图层级就是下面这样的。

这里的 action_mode_bar_stub 是用来显示 ActionMode 的，而 FrameLayout 就是 ID_ANDROID_CONTENT 对应的 ViewGroup。

到这里好像还是少了点什么，状态栏哪去了？

根据 Layout Inspector 的分析，LinearLayout 下面还有一个 id 为 statusBarBackground 的 View ，根据这个 id 在 DecorView 中找到了对应的 mStatusColorViewState 。

而在 DecorView 的 updateColorViewInt() 方法中，则把状态栏通过 addView() 方法添加到了 DecorView 中。

该方法的调用时序图如下。

也就是完整的 DecorView 视图层次如下。

上图对应的 View 树如下。

2. 测量规格 MeasureSpec

按注释来说，MeasureSpec 封装了从父 View 传给子 View 的布局要求，MeasureSpec 在很大程度上决定了一个 View 的尺寸规格，具体的尺寸会受到父容器的影响，因为父容器影响 View 的 MeasureSpec 的创建过程。

在测量过程中，系统会把 View 的 LayoutParams 根据父容器设定的规则转换为对应的 MeasureSpec，然后再根据这个 MeasureSpec 测量出 View 的宽高。

要注意的是，这里的说的宽高是测量宽高，不一定是 View 的最终宽高，原因后面会讲到。

MeasureSpec 代表一个 32 位 int 值，高 2 位代表测量模式 SpecMode，低 30 位代表规格大小 SpecSize，MeasureSpec 通过把 SpecMode 和 SpecSize 打包成一个 int 值避免过多的对象内存分配，

MeasureSpec 中定义了下面三种测量规格。

• 待定 UNSPECIFIED

  表示父 View 对子 View 的大小不做限制；

• 精确 EXATCTLY

  父 View 计算好了子 View 具体的宽高，子 View 的最终大小就是 SpecSize 指定的值；

• 最多 AT_MOST

  父 View 指定了一个可用大小，View 的大小不能大于这个值；

MeasureSpec 用来打包 SpecMode 和 SpecSize 的方法是 makeMeasureSpec() ，代码如下。

3. MeasureSpec 与 LayoutParams 的关系

在 View 测量时，系统会把 LayoutParams 在父 View 的约束下，转换成对应的 MeasureSpec，然后再根据这个 MeasureSpec 确定 View 测量后的宽高，要靠 LayoutParams 和父 View 一起才能决定子 View 的 测量模式。

DecorView 的测量规格由窗口的尺寸和其 LayoutParams 共同确定，而普通 View 的测量规格由父 View 的 MeasureSpec 和自身的 LayoutParams 决定，MeasureSpec 确定后，就可以在 onMeasure() 方法中确定 View 的测量宽高。

在 ViewRootImpl 的 performTraversals() 方法中，有一段调用 measureHierarchy() 方法的代码，也就是传给 measureHierarchy() 的大小为屏幕尺寸。

measureHierarchy() 方法是用来设定子 View ，也就是 DecorView 的大小的。

measureHierarchy() 中的的 childWidthMeasureSpec 和 childHeightMeasureSpec 就是 DecorView 的测量规格 MeasureSpec。

通过上面代码可以看出，DecorView 会根据 LayoutParams 中的宽高来设定宽高测量规格。

• MATCH_PARENT

  精确模式，DecorView 大小就是窗口大小；

• WRAP_CONTENT

  最大模式，大小不定，但是不能超过窗口大小；

• 固定大小

  精确模式，大小为 LayoutParams 中指定的大小；

对于普通 View 来说，View 的 measure 过程由 ViewGroup 传递而来，而 ViewGroup 是在 measureChildWithMargins() 方法中确定子 View 的测量规格的。

下面是 ViewGroup 的 getChildMeasureSpec() 方法获取子 View 的测量规格的方式。

其中一段代码如下。

上面这段代码中的 size 是去掉了 padding 后的 size。

这里要注意的是，不是所有 ViewGroup 都会用这样的方式决定子 View 的测量规格，比如 RelativeLayout 用的就是不一样的测量规格。

4. View 测量过程

对于 ViewGroup，除了要完成自己的测量，还要遍历调用子元素的 measure() 方法，而 View 只需要通过 measure() 方法就能确定测量规格。

View 的测量过程由 View 的 measure() 方法完成，measure() 方法是一个 final 类型的方法，子类不能重写。

View 的 measure() 方法会调用 onMeasure() 方法，这个方法我们是可以重写的，onMeasure() 的实现如下。

widthMeasureSpec 和 heightMeasureSpec 是从父 View 传过来的宽高测量规格，getDefaultSize() 方法是用来获取默认宽高的，getDefaultSize() 的实现如下。

从 getDefaultSize() 方法中可以看出，当测量模式为 UNSPECIFIED 时，宽/高就是最小宽/高，当测量模式为 AT_MOST 或 EXACTLY 时，宽/高就是 ViewGroup 指定的 SpecSize。

View 的宽/高由 specSize 决定，直接继承 View 的自定义控件需要重写 onMeasure() 方法并设置 wrap_content 时的自身大小，否则咋布局中使用 wrap_content 相当于使用 match_parent 。

从前面的代码可以了解到，如果 View 在布局中使用 wrap_content，那么它的 specMode 是 AT_MOST 模式，这时它的宽/高为 specSize ，这时 View 的 specSize 为 ViewGroup 的 specSize。

比如 activity_main 的布局是下面这样的。

那么 MyView 测量后的大小就是 600 ，这个 600 是 dp 换算为 px 后的值。

ViewGroup 的 SpecSize 是自身剩余的空间大小，也就是默认子 View 的宽/高为父 View 的剩余控件大小，相当于为宽/高设定的 wrap_content 无效，变成了 match_parent 。

如果我们不想让自定义 View 在宽/高设为 wrap_content 时与父 View 的大小一致，那我们可以像下面这样设定自己的计算好的默认宽/高。

下面来看下 ViewGroup 的测量过程。

ViewGroup 是一个抽象类，没有定义测量的的具体过程，具体的测量过程需要子类实现，下面以 LinearLayout 为例，看一下它的 onMeasure() 方法的实现。

LinearLayout 会根据我们设定的方向设定子 View 的测量规格，下面来看下 measureVertical() 的实现。

在 measureVertical() 方法中，把每一个子元素都传给了 measureChildBeforeLayout() ，而 measureChildBeforeLayout() 只是调用了 ViewGroup 的 measureChildWithMargin() 方法。

5. View 放置过程

layout() 方法的作用是 ViewGroup 用于确定子元素的位置，当 ViewGroup 的位置确定后，会在 onLayout() 方法中遍历所有子 View 并调用子 View 的 layout() 方法。

layout() 方法用于确定 View 自己的位置，而 onLayout() 方法则用于确定所有子元素的位置，View 的 layout() 方法的实现如下。

View 的 layout() 方法首先会通过 setFrame() 方法设定 View 的边框，也就是 mLeft、mRight、mTop 和 mBottom 四个顶点的值，这时 View 在父 View 中的位置就确定了。

设定了四个顶点后，layout() 方法就会调用 onLayout() 方法确定子 View 的位置，View 和 ViewGroup 都没有实现 onLayout() 方法，下面以 LinearLayout 为例，看下 LinearLayout 的 onLayout() 方法的实现。

LinearLayout 的 onLayout() 方法会根据不同的排列方向调用不同的放置方法，当方向为 VERTICAL 时，对应的放置方法为 layoutVertical() ，下面来看下 layoutVertical() 方法的实现。

layoutVertical() 方法会遍历所有子 View 并调用 setChildFrame() 方法指定子 View 的边框（frame）在哪个位置，而 setChildFrame() 方法只是简单调用了 子 View 的 layout() 方法。

childTop 的值会逐渐增加，下一个子 View 的 top 为上一个子 View 的 bottom，也就是排列方向为 VERTICAL 的 LinearLayout 的特性。

6. View 绘制过程

View 绘制分为下面 6 步：

1. 绘制背景
2. 保存 Canvas 图层为后续淡出做准备（可选）
3. 绘制 View 的内容
4. 绘制子 View (dispatchDraw)
5. 绘制淡出边缘并恢复 Canvas 图层（可选）
6. 绘制装饰（比如 foreground 和 scrollbar）

一般情况下第 2 步和第 5 步是不执行的。

下面来看下绘制相关方法的实现。

drawBackground() 方法首先会通过 Drawable 的 setBounds() 方法设置背景绘制的范围，然后如果我们调用过 scrollTo() 方法，那么 drawBackground() 就会把画布平移到指定位置后再绘制。

View 和 ViewGroup 没有实现 onDraw() 方法，接下来就是 dispatchDraw() 方法，View 没有实现这个方法，下面来看下 ViewGroup 的 dispatchDraw() 方法的实现。

在 ViewGroup 的 dispatchDraw() 方法中，首先会调用 buildOrderedChildList() 方法获取子 View 列表，然后遍历子 View ，通过 drawChild() 方法调用每一个子 View 的 draw() 方法。

而第 6 步 drawForegounrd() 只是获取 foreground 对应的 Drawable 并调用它的 draw() 方法。

7. 总结

根据前面讲解的内容，从 ViewRootImpl 的 performTraversals() 方法开始，大致的方法调用时序图如下。

View 绘制的三大过程分别是测量、放置和绘制，对应的的三个方法为 onMeasure() 、onLayout() 和 onDraw() 。

测量过程中最重要的就是理解 MeasureSpec 以及自定义 View 时要重写 onMeasure() 方法设置默认宽高。

MeasureSpec 由测量模式 SpecMode 和 SpecSize 组成，SpecMode 分为待定（UNSPECIFIED）、精确（EXACTLY）和最大（AT_MOST）。

放置过程中最关键的方法就是 setFrame() ，这个方法会把父 View 在 onLayout() 方法中计算好的四个顶点的值赋值给 mTop、mLeft 、mRight 和 mBottom 。

绘制过程的 draw() 方法中主要的 4 个绘制步骤为：绘制背景、绘制 View 内容、绘制子 View 内容以及绘制装饰。

参考资料

• 《Android 开发艺术探索》
• setContentView背后的故事