View的绘制流程

前言

View的整个绘制流程可以分为以下三个阶段:

measure: 判断是否需要重新计算View的大小,需要的话则计算;
layout: 判断是否需要重新计算View的位置,需要的话则计算;
draw: 判断是否需要重新绘制View,需要的话则重绘制。

measure阶段

起点是ViewRootImpl的measureHierarchy()方法

private boolean measureHierarchy(final View host, final WindowManager.LayoutParams lp, final Resources res, 
    final int desiredWindowWidth, final int desiredWindowHeight) {
  // 传入的desiredWindowXxx为窗口尺寸
  int childWidthMeasureSpec;
  int childHeightMeasureSpec;
  boolean windowSizeMayChange = false;
  . . .
  boolean goodMeasure = false;

  if (!goodMeasure) {
    childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowWidth, lp.width);
    childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowHeight, lp.height);
    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);

    if (mWidth != host.getMeasuredWidth() || mHeight != host.getMeasuredHeight()) {
      windowSizeMayChange = true;
    }
  }
  return windowSizeMayChange;
}

上面的代码中调用getRootMeasureSpec()方法来获取根MeasureSpec,这个根MeasureSpec代表了对decorView的宽高的约束信息。继续分析之前,我们先来简单地介绍下MeasureSpec的概念。
MeasureSpec是一个32位整数,由SpecMode和SpecSize两部分组成,其中,高2位为SpecMode,低30位为SpecSize。SpecMode为测量模式,SpecSize为相应测量模式下的测量尺寸。View(包括普通View和ViewGroup)的SpecMode由本View的LayoutParams结合父View的MeasureSpec生成。
SpecMode的取值可为以下三种:

EXACTLY: 对子View提出了一个确切的建议尺寸(SpecSize);
AT_MOST: 子View的大小不得超过SpecSize;
UNSPECIFIED: 对子View的尺寸不作限制,通常用于系统内部。

传入performMeasure()方法的MeasureSpec的SpecMode为EXACTLY,SpecSize为窗口尺寸

performMeasure()方法:

private void performMeasure(int childWidthMeasureSpec, int childHeightMeasureSpec) {
  . . .
  try { 
    mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
  } finally {
    . . .
  }
}

mView即为decorView,也就是说会转向对View.measure()

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
  . . . 
  // 判断是否需要重新布局

  // 若mPrivateFlags中包含PFLAG_FORCE_LAYOUT标记,则强制重新布局
  // 比如调用View.requestLayout()会在mPrivateFlags中加入此标记
  final boolean forceLayout = (mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT;
  final boolean specChanged = widthMeasureSpec != mOldWidthMeasureSpec
      || heightMeasureSpec != mOldHeightMeasureSpec;
  final boolean isSpecExactly = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec) == MeasureSpec.EXACTLY
      && MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec) == MeasureSpec.EXACTLY;
  final boolean matchesSpecSize = getMeasuredWidth() == MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec)
      && getMeasuredHeight() == MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);
  final boolean needsLayout = specChanged
      && (sAlwaysRemeasureExactly || !isSpecExactly || !matchesSpecSize);

  // 需要重新布局  
  if (forceLayout || needsLayout) {
    . . .
    // 先尝试从缓从中获取,若forceLayout为true或是缓存中不存在或是
    // 忽略缓存,则调用onMeasure()重新进行测量工作
    int cacheIndex = forceLayout ? -1 : mMeasureCache.indexOfKey(key);
    if (cacheIndex < 0 || sIgnoreMeasureCache) {
      // measure ourselves, this should set the measured dimension flag back
      onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
      . . .
    } else {
      // 缓存命中,直接从缓存中取值即可,不必再测量
      long value = mMeasureCache.valueAt(cacheIndex);
      // Casting a long to int drops the high 32 bits, no mask needed
      setMeasuredDimensionRaw((int) (value >> 32), (int) value);
      . . .
    }
    . . .
  }
  mOldWidthMeasureSpec = widthMeasureSpec;
  mOldHeightMeasureSpec = heightMeasureSpec;
  mMeasureCache.put(key, ((long) mMeasuredWidth) << 32 |
      (long) mMeasuredHeight & 0xffffffffL); // suppress sign extension
}

从measure()方法的源码中我们可以知道,只有以下两种情况之一,才会进行实际的测量工作:

forceLayout为true:这表示强制重新布局,可以通过View.requestLayout()来实现;
needsLayout为true,这需要specChanged为true(表示本次传入的MeasureSpec与上次传入的不同),并且以下三个条件之一成立:
sAlwaysRemeasureExactly为true: 该变量默认为false;
isSpecExactly为false: 若父View对子View提出了精确的宽高约束,则该变量为true,否则为false
matchesSpecSize为false: 表示父View的宽高尺寸要求与上次测量的结果不同

decorView来说,实际执行测量工作的是FrameLayout的onMeasure()

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
  int count = getChildCount();
  . . .
  int maxHeight = 0;
  int maxWidth = 0;

  int childState = 0;
  for (int i = 0; i < count; i++) {
    final View child = getChildAt(i);
    if (mMeasureAllChildren || child.getVisibility() != GONE) {
      measureChildWithMargins(child, widthMeasureSpec, 0, heightMeasureSpec, 0);
      final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
      maxWidth = Math.max(maxWidth,
          child.getMeasuredWidth() + lp.leftMargin + lp.rightMargin);
      maxHeight = Math.max(maxHeight,
          child.getMeasuredHeight() + lp.topMargin + lp.bottomMargin);
      childState = combineMeasuredStates(childState, child.getMeasuredState());

      . . .
    }
  }

  // Account for padding too
  maxWidth += getPaddingLeftWithForeground() + getPaddingRightWithForeground();
  maxHeight += getPaddingTopWithForeground() + getPaddingBottomWithForeground();

  // Check against our minimum height and width
  maxHeight = Math.max(maxHeight, getSuggestedMinimumHeight());
  maxWidth = Math.max(maxWidth, getSuggestedMinimumWidth());

  // Check against our foreground's minimum height and width
  final Drawable drawable = getForeground();
  if (drawable != null) {
    maxHeight = Math.max(maxHeight, drawable.getMinimumHeight());
    maxWidth = Math.max(maxWidth, drawable.getMinimumWidth());
  }

  setMeasuredDimension(resolveSizeAndState(maxWidth, widthMeasureSpec, childState),
        resolveSizeAndState(maxHeight, heightMeasureSpec,
        childState << MEASURED_HEIGHT_STATE_SHIFT));
  . . . 
}

FrameLayout是ViewGroup的子类,后者有一个View[]类型的成员变量mChildren,代表了其子View集合。通过getChildAt(i)能获取指定索引处的子View,通过getChildCount()可以获得子View的总数。
在上面的源码中,首先调用measureChildWithMargins()方法对所有子View进行了一遍测量,并计算出所有子View的最大宽度和最大高度。而后将得到的最大高度和宽度加上padding,这里的padding包括了父View的padding和前景区域的padding。然后会检查是否设置了最小宽高,并与其比较,将两者中较大的设为最终的最大宽高。最后,若设置了前景图像,我们还要检查前景图像的最小宽高。
经过了以上一系列步骤后,我们就得到了maxHeight和maxWidth的最终值,表示当前容器View用这个尺寸就能够正常显示其所有子View(同时考虑了padding和margin)。而后我们需要调用resolveSizeAndState()方法来结合传来的MeasureSpec来获取最终的测量宽高,并保存到mMeasuredWidth与mMeasuredHeight成员变量中。
从以上代码的执行流程中,我们可以看到,容器View通过measureChildWithMargins()方法对所有子View进行测量后,才能得到自身的测量结果。也就是说,对于ViewGroup及其子类来说,要先完成子View的测量,再进行自身的测量(考虑进padding等)。
接下来我们来看下ViewGroup的measureChildWithMargins()方法的实现:

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);

}

由以上代码我们可以知道,对于ViewGroup来说,它会调用child.measure()来完成子View的测量。传入ViewGroup的MeasureSpec是它的父View用于约束其测量的,那么ViewGroup本身也需要生成一个childMeasureSpec来限制它的子View的测量工作。这个childMeasureSpec就由getChildMeasureSpec()方法生成。接下来我们来分析这个方法:

public static int getChildMeasureSpec(int spec, int padding, int childDimension) {
  // spec为父View的MeasureSpec
  // padding为父View在相应方向的已用尺寸加上父View的padding和子View的margin
  // childDimension为子View的LayoutParams的值
  int specMode = MeasureSpec.getMode(spec);
  int specSize = MeasureSpec.getSize(spec);

  // 现在size的值为父View相应方向上的可用大小
  int size = Math.max(0, specSize - padding);

  int resultSize = 0;
  int resultMode = 0;

  switch (specMode) {
    // Parent has imposed an exact size on us
    case MeasureSpec.EXACTLY:
      if (childDimension >= 0) {
        // 表示子View的LayoutParams指定了具体大小值(xx dp)
        resultSize = childDimension;
        resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
      } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
        // 子View想和父View一样大
        resultSize = size;
        resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
      } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
        // 子View想自己决定其尺寸,但不能比父View大 
        resultSize = size;
        resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
      }
      break;

    // Parent has imposed a maximum size on us
    case MeasureSpec.AT_MOST:
      if (childDimension >= 0) {
        // 子View指定了具体大小
        resultSize = childDimension;
        resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
      } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
        // 子View想跟父View一样大,但是父View的大小未固定下来
        // 所以指定约束子View不能比父View大
        resultSize = size;
        resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
      } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
        // 子View想要自己决定尺寸,但不能比父View大
        resultSize = size;
        resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
      }
      break;

      . . .
  }

  //noinspection ResourceType
  return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
}

上面的方法展现了根据父View的MeasureSpec和子View的LayoutParams生成子View的MeasureSpec的过程,** 子View的LayoutParams表示了子View的期待大小**。这个产生的MeasureSpec用于指导子View自身的测量结果的确定。

在measureChildWithMargins()方法中,获取了知道子View测量的MeasureSpec后,接下来就要调用child.measure()方法,并把获取到的childMeasureSpec传入。这时便又会调用onMeasure()方法,若此时的子View为ViewGroup的子类,便会调用相应容器类的onMeasure()方法,其他容器View的onMeasure()方法与FrameLayout的onMeasure()方法执行过程相似。
回到FrameLayout的onMeasure()方法,当递归地执行完所有子View的测量工作后,会调用resolveSizeAndState()方法来根据之前的测量结果确定最终对FrameLayout的测量结果并存储起来。View类的resolveSizeAndState()方法的源码如下:

public static int resolveSizeAndState(int size, int measureSpec, int childMeasuredState) {
  final int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
  final int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);
  final int result;
  switch (specMode) {
    case MeasureSpec.AT_MOST:
      if (specSize < size) {
        // 父View给定的最大尺寸小于完全显示内容所需尺寸
        // 则在测量结果上加上MEASURED_STATE_TOO_SMALL
        result = specSize | MEASURED_STATE_TOO_SMALL;
      } else {
       result = size;
      }
      break;

    case MeasureSpec.EXACTLY:
      // 若specMode为EXACTLY,则不考虑size,result直接赋值为specSize
      result = specSize;
      break;

    case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
    default:
      result = size;
  }

  return result | (childMeasuredState & MEASURED_STATE_MASK);

}

对于普通View,会调用View类的onMeasure()方法来进行实际的测量工作,该方法的源码如下:

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

getDefaultSize()方法的源码如下:

public static int getDefaultSize(int size, int measureSpec) {
  int result = size;
  int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
  int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);
  switch (specMode) {
    case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
      result = size;
      break;
    case MeasureSpec.AT_MOST:
    case MeasureSpec.EXACTLY:
      result = specSize;
      break;
  }
  return result;
}

上代码我们可以看到,View的getDefaultSize()方法对于AT_MOST和EXACTLY这两种情况都返回了SpecSize作为result。所以若我们的自定义View直接继承了View类,我们就要自己对wrap_content (对应了AT_MOST)这种情况进行处理,否则对自定义View指定wrap_content就和match_parent效果一样了

layout阶段

View.layout()

我们把对decorView的layout()方法的调用作为布局整个控件树的起点,实际上调用的是View类的layout()方法

public void layout(int l, int t, int r, int b) {
    // l为本View左边缘与父View左边缘的距离
    // t为本View上边缘与父View上边缘的距离
    // r为本View右边缘与父View左边缘的距离
    // b为本View下边缘与父View上边缘的距离
    . . .
    boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ?            setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);
    if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
        onLayout(changed, l, t, r, b);
        . . .
            
    }
    . . .
}

ViewGroup.onLayout()

实际上ViewGroup类的onLayout()方法是abstract,这是因为不同的布局管理器有着不同的布局方式。
这里我们以decorView,也就是FrameLayout的onLayout()方法为例,分析ViewGroup的布局过程:

@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
  layoutChildren(left, top, right, bottom, false /* no force left gravity */);
}

void layoutChildren(int left, int top, int right, int bottom, boolean forceLeftGravity) {
  final int count = getChildCount();
  final int parentLeft = getPaddingLeftWithForeground();
  final int parentRight = right - left - getPaddingRightWithForeground();
  final int parentTop = getPaddingTopWithForeground();
  final int parentBottom = bottom - top - getPaddingBottomWithForeground();

  for (int i = 0; i < count; i++) {
    final View child = getChildAt(i);
    if (child.getVisibility() != GONE) {
      final LayoutParams lp = (LayoutParams) child.getLayoutParams();
      final int width = child.getMeasuredWidth();
      final int height = child.getMeasuredHeight();
      int childLeft;
      int childTop;
      int gravity = lp.gravity;

      if (gravity == -1) {
        gravity = DEFAULT_CHILD_GRAVITY;
      }

      final int layoutDirection = getLayoutDirection();
      final int absoluteGravity = Gravity.getAbsoluteGravity(gravity, layoutDirection);
      final int verticalGravity = gravity & Gravity.VERTICAL_GRAVITY_MASK;

      switch (absoluteGravity & Gravity.HORIZONTAL_GRAVITY_MASK) {
        case Gravity.CENTER_HORIZONTAL:
          childLeft = parentLeft + (parentRight - parentLeft - width) / 2 +
lp.leftMargin - lp.rightMargin;
          break;

        case Gravity.RIGHT:
          if (!forceLeftGravity) {
            childLeft = parentRight - width - lp.rightMargin;
            break;
          }

        case Gravity.LEFT:
        default:
          childLeft = parentLeft + lp.leftMargin;

      }

      switch (verticalGravity) {
        case Gravity.TOP:
          childTop = parentTop + lp.topMargin;
          break;

        case Gravity.CENTER_VERTICAL:
          childTop = parentTop + (parentBottom - parentTop - height) / 2 +
lp.topMargin - lp.bottomMargin;
          break;

        case Gravity.BOTTOM:
          childTop = parentBottom - height - lp.bottomMargin;
          break;

        default:
          childTop = parentTop + lp.topMargin;
      }
      child.layout(childLeft, childTop, childLeft + width, childTop + height);
    }
  }
}

在上面的方法中,parentLeft表示当前View为其子View显示区域指定的一个左边界,也就是子View显示区域的左边缘到父View的左边缘的距离,parentRight、parentTop、parentBottom的含义同理。确定了子View的显示区域后,接下来,用一个for循环来完成子View的布局。
在确保子View的可见性不为GONE的情况下才会对其进行布局。首先会获取子View的LayoutParams、layoutDirection等一系列参数。上面代码中的childLeft代表了最终子View的左边缘距父View左边缘的距离,childTop代表了子View的上边缘距父View的上边缘的距离。会根据子View的layout_gravity的取值对childLeft和childTop做出不同的调整。最后会调用child.layout()方法对子View的位置参数进行设置,这时便转到了View.layout()方法的调用,若子View是容器View,则会递归地对其子View进行布局。
到这里,layout阶段的大致流程我们就分析完了,这个阶段主要就是根据上一阶段得到的View的测量宽高来确定View的最终显示位置。显然,经过了measure阶段和layout阶段,我们已经确定好了View的大小和位置,那么接下来就可以开始绘制View了。

draw阶段

对于本阶段的分析,我们以decorView.draw()作为分析的起点,也就是View.draw()方法,它的源码如下:

public void draw(Canvas canvas) {
  . . . 
  // 绘制背景,只有dirtyOpaque为false时才进行绘制,下同
  int saveCount;
  if (!dirtyOpaque) {
    drawBackground(canvas);
  }

  . . . 

  // 绘制自身内容
  if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);

  // 绘制子View
  dispatchDraw(canvas);

   . . .
  // 绘制滚动条等
  onDrawForeground(canvas);

}

dispatchDraw()方法中会依次调用drawChild()方法来绘制子View

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