Android中View绘制流程以及invalidate()等相关方法分析

  前言： 本文是我读《Android内核剖析》第13章----View工作原理总结而成的，在此膜拜下作者 。同时真挚地向渴望了解

     Android 框架层的网友，推荐这本书，希望你们能够在Android开发里学到更多的知识 。 

         

            整个View树的绘图流程是在ViewRoot.java类的performTraversals()函数展开的，该函数做的执行过程可简单概况为

 根据之前设置的状态，判断是否需要重新计算视图大小(measure)、是否重新需要安置视图的位置(layout)、以及是否需要重绘

 (draw)，其框架过程如下：

                                                                                                   步骤其实为host.layout() 

           

      接下来温习一下整个View树的结构，对每个具体View对象的操作，其实就是个递归的实现。

                   

           关于这个 DecorView 根视图的说明，可以参考我的这篇博客：

               

         《Android中将布局文件/View添加至窗口过程分析 ---- 从setContentView()谈起》

  流程一：      mesarue()过程

 

        主要作用：为整个View树计算实际的大小，即设置实际的高(对应属性:mMeasuredHeight)和宽(对应属性:

  mMeasureWidth)，每个View的控件的实际宽高都是由父视图和本身视图决定的。

     具体的调用链如下：

          ViewRoot根对象地属性mView(其类型一般为ViewGroup类型)调用measure()方法去计算View树的大小，回调

View/ViewGroup对象的onMeasure()方法，该方法实现的功能如下：    

         1、设置本View视图的最终大小，该功能的实现通过调用setMeasuredDimension()方法去设置实际的高(对应属性：  

                mMeasuredHeight)和宽(对应属性：mMeasureWidth)   ；

         2 、如果该View对象是个ViewGroup类型，需要重写该onMeasure()方法，对其子视图进行遍历的measure()过程。

              

               2.1  对每个子视图的measure()过程，是通过调用父类ViewGroup.java类里的measureChildWithMargins()方法去

          实现，该方法内部只是简单地调用了View对象的measure()方法。(由于measureChildWithMargins()方法只是一个过渡

          层更简单的做法是直接调用View对象的measure()方法)。

              

     整个measure调用流程就是个树形的递归过程

     measure函数原型为 View.java 该函数不能被重载

      

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    //....

    //回调onMeasure()方法
    onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

    //more
}

     为了大家更好的理解，采用“二B程序员”的方式利用伪代码描述该measure流程

//回调View视图里的onMeasure过程
private void onMeasure(int height , int width){
 //设置该view的实际宽(mMeasuredWidth)高(mMeasuredHeight)
 //1、该方法必须在onMeasure调用，否者报异常。
 setMeasuredDimension(h , l) ;

 //2、如果该View是ViewGroup类型，则对它的每个子View进行measure()过程
 int childCount = getChildCount() ;

 for(int i=0 ;i<childCount ;i++){
  //2.1、获得每个子View对象引用
  View child = getChildAt(i) ;

  //整个measure()过程就是个递归过程
  //该方法只是一个过滤器，最后会调用measure()过程 ;或者 measureChild(child , h, i)方法都
  measureChildWithMargins(child , h, i) ;

  //其实，对于我们自己写的应用来说，最好的办法是去掉框架里的该方法，直接调用view.measure()，如下：
  //child.measure(h, l)
 }
}

//该方法具体实现在ViewGroup.java里 。
protected  void measureChildWithMargins(View v, int height , int width){
 v.measure(h,l)
}

流程二、 layout布局过程：

     主要作用 ：为将整个根据子视图的大小以及布局参数将View树放到合适的位置上。

     具体的调用链如下：

       host.layout()开始View树的布局，继而回调给View/ViewGroup类中的layout()方法。具体流程如下

  

        1 、layout方法会设置该View视图位于父视图的坐标轴，即mLeft，mTop，mLeft，mBottom(调用setFrame()函数去实现)

  接下来回调onLayout()方法(如果该View是ViewGroup对象，需要实现该方法，对每个子视图进行布局) ；

       

       2、如果该View是个ViewGroup类型，需要遍历每个子视图chiildView，调用该子视图的layout()方法去设置它的坐标值。

          layout函数原型为 ，位于View.java

/* final 标识符 ， 不能被重载 ， 参数为每个视图位于父视图的坐标轴
 * @param l Left position, relative to parent
 * @param t Top position, relative to parent
 * @param r Right position, relative to parent
 * @param b Bottom position, relative to parent
 */
public final void layout(int l, int t, int r, int b) {
    boolean changed = setFrame(l, t, r, b); //设置每个视图位于父视图的坐标轴
    if (changed || (mPrivateFlags & LAYOUT_REQUIRED) == LAYOUT_REQUIRED) {
        if (ViewDebug.TRACE_HIERARCHY) {
            ViewDebug.trace(this, ViewDebug.HierarchyTraceType.ON_LAYOUT);
        }

        onLayout(changed, l, t, r, b);//回调onLayout函数 ，设置每个子视图的布局
        mPrivateFlags &= ~LAYOUT_REQUIRED;
    }
    mPrivateFlags &= ~FORCE_LAYOUT;
}

    同样地， 将上面layout调用流程，用伪代码描述如下： 

// layout()过程  ViewRoot.java
// 发起layout()的"发号者"在ViewRoot.java里的performTraversals()方法， mView.layout()

private void  performTraversals(){

    //...

    View mView  ;
       mView.layout(left,top,right,bottom) ;

    //....
}

//回调View视图里的onLayout过程 ,该方法只由ViewGroup类型实现
private void onLayout(int left , int top , right , bottom){

 //如果该View不是ViewGroup类型
 //调用setFrame()方法设置该控件的在父视图上的坐标轴

 setFrame(l ,t , r ,b) ;

 //--------------------------

 //如果该View是ViewGroup类型，则对它的每个子View进行layout()过程
 int childCount = getChildCount() ;

 for(int i=0 ;i<childCount ;i++){
  //2.1、获得每个子View对象引用
  View child = getChildAt(i) ;
  //整个layout()过程就是个递归过程
  child.layout(l, t, r, b) ;
 }
}

   流程三、 draw()绘图过程

     由ViewRoot对象的performTraversals()方法调用draw()方法发起绘制该View树，值得注意的是每次发起绘图时，并不

  会重新绘制每个View树的视图，而只会重新绘制那些“需要重绘”的视图，View类内部变量包含了一个标志位DRAWN，当该

视图需要重绘时，就会为该View添加该标志位。

   调用流程 ：

     mView.draw()开始绘制，draw()方法实现的功能如下：

          1 、绘制该View的背景

          2 、为显示渐变框做一些准备操作(见5，大多数情况下，不需要改渐变框)          

          3、调用onDraw()方法绘制视图本身   (每个View都需要重载该方法，ViewGroup不需要实现该方法)

          4、调用dispatchDraw ()方法绘制子视图(如果该View类型不为ViewGroup，即不包含子视图，不需要重载该方法)

值得说明的是，ViewGroup类已经为我们重写了dispatchDraw ()的功能实现，应用程序一般不需要重写该方法，但可以重载父类

  函数实现具体的功能。

            4.1 dispatchDraw()方法内部会遍历每个子视图，调用drawChild()去重新回调每个子视图的draw()方法(注意，这个 

地方“需要重绘”的视图才会调用draw()方法)。值得说明的是，ViewGroup类已经为我们重写了dispatchDraw()的功能

实现，应用程序一般不需要重写该方法，但可以重载父类函数实现具体的功能。

    

     5、绘制滚动条

  于是，整个调用链就这样递归下去了。

    

     同样地，使用伪代码描述如下：

    

// draw()过程     ViewRoot.java
// 发起draw()的"发号者"在ViewRoot.java里的performTraversals()方法， 该方法会继续调用draw()方法开始绘图
private void  draw(){

    //...
 View mView  ;
    mView.draw(canvas) ;

    //....
}

//回调View视图里的onLayout过程 ,该方法只由ViewGroup类型实现
private void draw(Canvas canvas){
 //该方法会做如下事情
 //1 、绘制该View的背景
 //2、为绘制渐变框做一些准备操作
 //3、调用onDraw()方法绘制视图本身
 //4、调用dispatchDraw()方法绘制每个子视图，dispatchDraw()已经在Android框架中实现了，在ViewGroup方法中。
      // 应用程序程序一般不需要重写该方法，但可以捕获该方法的发生，做一些特别的事情。
 //5、绘制渐变框
}

//ViewGroup.java中的dispatchDraw()方法，应用程序一般不需要重写该方法
@Override
protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
 //
 //其实现方法类似如下：
 int childCount = getChildCount() ;

 for(int i=0 ;i<childCount ;i++){
  View child = getChildAt(i) ;
  //调用drawChild完成
  drawChild(child,canvas) ;
 }
}
//ViewGroup.java中的dispatchDraw()方法，应用程序一般不需要重写该方法
protected void drawChild(View child,Canvas canvas) {
 // ....
 //简单的回调View对象的draw()方法，递归就这么产生了。
 child.draw(canvas) ;

 //.........
}

   关于绘制背景图片详细的过程，请参考我的另外的博客：

           

              <<Android中View(视图)绘制不同状态背景图片原理深入分析以及StateListDrawable使用详解>>

    强调一点的就是，在这三个流程中，Google已经帮我们把draw()过程框架已经写好了，自定义的ViewGroup只需要实现

 measure()过程和layout()过程即可 。

     这三种情况，最终会直接或间接调用到三个函数，分别为invalidate()，requsetLaytout()以及requestFocus() ，接着

这三个函数最终会调用到ViewRoot中的schedulTraversale()方法，该函数然后发起一个异步消息，消息处理中调用

performTraverser()方法对整个View进行遍历。

    invalidate()方法 ：

   说明：请求重绘View树，即draw()过程，假如视图发生大小没有变化就不会调用layout()过程，并且只绘制那些“需要重绘的”

视图，即谁(View的话，只绘制该View ；ViewGroup，则绘制整个ViewGroup)请求invalidate()方法，就绘制该视图。

     一般引起invalidate()操作的函数如下：

            1、直接调用invalidate()方法，请求重新draw()，但只会绘制调用者本身。

            2、setSelection()方法 ：请求重新draw()，但只会绘制调用者本身。

            3、setVisibility()方法 ： 当View可视状态在INVISIBLE转换VISIBLE时，会间接调用invalidate()方法，

                     继而绘制该View。

            4 、setEnabled()方法 ： 请求重新draw()，但不会重新绘制任何视图包括该调用者本身。

    requestLayout()方法 ：会导致调用measure()过程 和 layout()过程 。

           说明：只是对View树重新布局layout过程包括measure()和layout()过程，不会调用draw()过程，但不会重新绘制

任何视图包括该调用者本身。

    一般引起invalidate()操作的函数如下：

         1、setVisibility()方法：

             当View的可视状态在INVISIBLE/ VISIBLE 转换为GONE状态时，会间接调用requestLayout() 和invalidate方法。

    同时，由于整个个View树大小发生了变化，会请求measure()过程以及draw()过程，同样地，只绘制需要“重新绘制”的视图。

    requestFocus()函数说明：

          说明：请求View树的draw()过程，但只绘制“需要重绘”的视图。

    下面写个简单的小Demo吧，主要目的是给大家演示绘图的过程以及每个流程里该做的一些功能。截图如下：

                                                

 1、    MyViewGroup.java  自定义ViewGroup类型

   

/**
 * @author http://http://blog.csdn.net/qinjuning
 */
//自定义ViewGroup 对象
public class MyViewGroup  extends ViewGroup{


    private static String TAG = "MyViewGroup" ;
    private Context mContext ;

    public MyViewGroup(Context context) {
        super(context);
        mContext = context ;
        init() ;
    }

    //xml定义的属性,需要该构造函数
    public MyViewGroup(Context context , AttributeSet attrs){
        super(context,attrs) ;
        mContext = context ;
        init() ;
    }

    //为MyViewGroup添加三个子View
    private void init(){
        //调用ViewGroup父类addView()方法添加子View

        //child 对象一 ： Button
        Button btn= new Button(mContext) ;
        btn.setText("I am Button") ;
        this.addView(btn) ;

        //child 对象二 : ImageView
        ImageView img = new ImageView(mContext) ;
        img.setBackgroundResource(R.drawable.icon) ;
        this.addView(img) ;

        //child 对象三 : TextView
        TextView txt = new TextView(mContext) ;
        txt.setText("Only Text") ;
        this.addView(txt) ;

        //child 对象四 ： 自定义View
        MyView myView = new MyView(mContext) ;
        this.addView(myView) ;
    }

    @Override
    //对每个子View进行measure():设置每子View的大小，即实际宽和高
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec){
        //通过init()方法，我们为该ViewGroup对象添加了三个视图 ， Button、 ImageView、TextView
        int childCount = getChildCount() ;
        Log.i(TAG, "the size of this ViewGroup is ----> " + childCount) ;

        Log.i(TAG, "**** onMeasure start *****") ;

        //获取该ViewGroup的实际长和宽  涉及到MeasureSpec类的使用
        int specSize_Widht = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec) ;
        int specSize_Heigth = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec) ;

        Log.i(TAG, "**** specSize_Widht " + specSize_Widht+ " * specSize_Heigth   *****" + specSize_Heigth) ;

        //设置本ViewGroup的宽高
        setMeasuredDimension(specSize_Widht , specSize_Heigth) ;




        for(int i=0 ;i<childCount ; i++){
            View child = getChildAt(i) ;   //获得每个对象的引用
            child.measure(50, 50) ;   //简单的设置每个子View对象的宽高为 50px , 50px
            //或者可以调用ViewGroup父类方法measureChild()或者measureChildWithMargins()方法
            //this.measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec) ;
        }

    }

    @Override
    //对每个子View视图进行布局
    protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {
        // TODO Auto-generated method stub
        //通过init()方法，我们为该ViewGroup对象添加了三个视图 ， Button、 ImageView、TextView
        int childCount = getChildCount() ;

        int startLeft = 0 ;//设置每个子View的起始横坐标
        int startTop = 10 ; //每个子View距离父视图的位置 ， 简单设置为10px吧 。 可以理解为 android:margin=10px ;

        Log.i(TAG, "**** onLayout start ****") ;
        for(int i=0 ;i<childCount ; i++){
            View child = getChildAt(i) ;   //获得每个对象的引用
            child.layout(startLeft, startTop, startLeft+child.getMeasuredWidth(), startTop+child.getMeasuredHeight()) ;
            startLeft =startLeft+child.getMeasuredWidth() + 10;  //校准startLeft值，View之间的间距设为10px ;
            Log.i(TAG, "**** onLayout startLeft ****" +startLeft) ;
        }
    }
    //绘图过程Android已经为我们封装好了 ,这儿只为了观察方法调用程
    protected void dispatchDraw(Canvas canvas){
        Log.i(TAG, "**** dispatchDraw start ****") ;

        super.dispatchDraw(canvas) ;
    }

    protected boolean drawChild(Canvas canvas , View child, long drawingTime){
        Log.i(TAG, "**** drawChild start ****") ;

        return super.drawChild(canvas, child, drawingTime) ;
    }
}

   

          2、MyView.java 自定义View类型，重写onDraw()方法 ，

//自定义View对象
    public class MyView extends View{

        private Paint paint  = new Paint() ;

        public MyView(Context context) {
            super(context);
            // TODO Auto-generated constructor stub
        }
        public MyView(Context context , AttributeSet attrs){
            super(context,attrs);
        }

        protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec){
            //设置该View大小为 80 80
            setMeasuredDimension(50 , 50) ;
        }



        //存在canvas对象，即存在默认的显示区域
        @Override
        public void onDraw(Canvas canvas) {
            // TODO Auto-generated method stub
            super.onDraw(canvas);

            Log.i("MyViewGroup", "MyView is onDraw ") ;
            //加粗
            paint.setTypeface(Typeface.defaultFromStyle(Typeface.BOLD));
            paint.setColor(Color.RED);
            canvas.drawColor(Color.BLUE) ;
            canvas.drawRect(0, 0, 30, 30, paint);
            canvas.drawText("MyView", 10, 40, paint);
        }
    }

          主Activity只是显示了该xml文件，在此也不罗嗦了。 大家可以查看该ViewGroup的Log仔细分析下View的绘制流程以及

相关方法的使用。第一次启动后捕获的Log如下，网上找了些资料，第一次View树绘制过程会走几遍，具体原因可能是某些

View 发生了改变，请求重新绘制，但这根本不影响我们的界面显示效果 。

        总的来说： 整个绘制过程还是十分十分复杂地，每个具体方法的实现都是我辈难以立即的，感到悲剧啊。对Android提

 供的一些ViewGroup对象，比如LinearLayout、RelativeLayout布局对象的实现也很有压力。 本文重在介绍整个View树的绘制

流程，希望大家在此基础上，多接触源代码进行更深入地扩展。

      

       示例DEMO下载地址：http://download.csdn.net/detail/qinjuning/3982468

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// 本次更新于 2012-05-20 晚

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 Al Last，关于UI绘制的这块，我博客里零零散散的叙说了一些知识，建议大家都能够去看看:

   1、  详解measure过程以及如何设置View宽高的，建议看我的另外两篇博客：

         <<Android中measure过程、WRAP_CONTENT详解以及xml布局文件解析流程浅析(上)>>

         <<Android中measure过程、WRAP_CONTENT详解以及xml布局文件解析流程浅析(下)>>

   2、详解DecorView以及Activity窗口对应布局地说明

      <<Android中将布局文件/View添加至窗口过程分析 ---- 从setContentView()谈起>>

 

   3、详解View绘制过程中如何绘制背景图片：

       <<Android中View(视图)绘制不同状态背景图片原理深入分析以及StateListDrawable使用详解>>