【转载】【凯子哥带你学Framework】Activity界面显示全解析（上）

前几天凯子哥写的Framework层的解析文章《Activity启动过程全解析》,反响还不错,这说明"写让大家都能看懂的Framework解析文章"的思路是基本正确的。
我个人觉得,深入分析的文章必不可少,但是更多的Android开发者——即只想做应用层开发,不想了解底层实现细节——来说,"整体上把握,重要环节深入"是更好的学习方式。因此这样既可以有完整的知识体系,又不会在好汉的源码世界里迷失兴趣和方向。
所以呢,今天凯子哥又带来一篇文章,接着上一篇的结尾,终点介绍Activity开启后,Android系统对界面的一些操作及相关知识。

本期关键字

• Window

• PhoneWindow

• WindowManager

• WindowManagerImpl

• WindowManagerGlobal

• RootViewImpl

• DecorView

• Dialog

• PopWindow

• Toast

学习目标

• 了解Android中Activity界面显示的流程,涉及到的关键类,以及关键流程

• 解决在开发中经常遇到的问题,并在源码的角度弄清其原因

• 了解Framework层与Window相关的一些概念和细节

写作方式

老样子,咱们还是和上次一样,采用一问一答的方式进行学习,毕竟"带着问题学习"才是比较高效的学习方式。

进入正题

话说,在上次的文章中,我们解析到了从手机开机第一个zygote进程开启,到App的第一个Activity的onCreate()结束,那么我们这里就接着上次留下的茬,从第一个Activity的onCreate()开始说起。

onCreate()中的setContentView()到底做了什么?为什么不能在setContentView()之后设置某些Window属性标志?

一个最简单的onCreate()如下:

@Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
    }

通过上面几行简单的代码,我们的App就可以显示在activity_main.xml文件中设计的界面了,那么这一切到底是怎么做到的呢?
我们跟踪一下源码,然后就在Activity的源码中找到了3个setContentView()的重载函数:

    public void setContentView(int layoutResID) {
        getWindow().setContentView(layoutResID);
        initWindowDecorActionBar();
    }

    public void setContentView(View view) {
        getWindow().setContentView(view);
        initWindowDecorActionBar();
    }

    public void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
        getWindow().setContentView(view, params);
        initWindowDecorActionBar();
    }

我们上面用到的就是第一个方法。虽然setContentView()的重载函数有3种,但是我们可以发现,内部做的事情都是基本一样的。首先调用getWindow()获取到一个对象,然后调用这个对象的相关方法。
咱们先来看一下,getWindow()到底获取到了什么对象。

private Window mWindow;

public Window getWindow() {
        return mWindow;
    }

喔,原来是一个Window对象,你现在可能不知道Window到底是个什么万一,但是没关系,你只要能猜到它肯定和咱们的界面实现有关系就得了,毕竟叫"Window"么,Windows系统的桌面不是叫"Windows"桌面么,差不多的东西,反正是用来显示界面的就得了。
那么initWindowDecorActionBar()函数做什么的呢?
写了这么多程序,看名字也应该能猜出八九不离十了,init是初始化,Window是窗口,Decor是装饰,ActionBar就更不用说了,所以这个方法应该就是"初始化装饰在窗口上的ActionBar",来,咱们看一下代码实现:

/**
     * Creates a new ActionBar, locates the inflated ActionBarView,
     * initializes the ActionBar with the view, and sets mActionBar.
     */
    private void initWindowDecorActionBar() {
        Window window = getWindow();

        // Initializing the window decor can change window feature flags.
        // Make sure that we have the correct set before performing the test below.
        window.getDecorView();

        if (isChild() || !window.hasFeature(Window.FEATURE_ACTION_BAR) || mActionBar != null) {
            return;
        }

        mActionBar = new WindowDecorActionBar(this);
        mActionBar.setDefaultDisplayHomeAsUpEnabled(mEnableDefaultActionBarUp);

        mWindow.setDefaultIcon(mActivityInfo.getIconResource());
        mWindow.setDefaultLogo(mActivityInfo.getLogoResource());
    }

哟,没想到这里第一行代码就又调用了getWindow(),接着往下调用了window.getDecorView(),从注释中我们知道,在调用这个方法之后,Window的特征标志就被初始化了,还记得如何让Activity全屏吗?

@Override

    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       super.onCreate(savedInstanceState);

    requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE); 
    getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FILL_PARENT,                   WindowManager.LayoutParams.FILL_PARENT);

    setContentView(R.layout.activity_main);
    }

而且这两行代码必须在setContentView()之前调用,知道为啥了把?因为在这里就把Window的相关特征标志给初始化了,在setContentView()之后调用就不起作用了!
如果你还不确定的话,我们可以再看下window.getDecorView()的部分注释:

 /**
     * Note that calling this function for the first time "locks in"
     * various window characteristics as described in
     * {@link #setContentView(View, android.view.ViewGroup.LayoutParams)}
     */
    public abstract View getDecorView();

"注意,这个方法第一次调用的时候,会锁定在setContentView()中描述的各种Window特征"
所以说,这也同样解释了为什么在setContentView()之后设置Window的一些特征标志,会不起作用。如果以后遇到类似问题,可以往这方面想一下。

Activity中的findViewById()本质上是在做什么?

在上一个问题里面,咱们提到了一个很重要的类——Window,下面先简单看一下这个类的几个方法:

public abstract class Window {

    public abstract void setContentView(int layoutResID);

    public abstract void setContentView(View view);

    public abstract void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);

    public View findViewById(int id) {
        return getDecorView().findViewById(id);
    }
}

哇塞,有个好眼熟的方法,findViewById()~!
是的,在你每次在Activity中用的这个方法,其实间接的调用了Window类里面的方法!

 public View findViewById(int id) {
        return getWindow().findViewById(id);
    }

不过,findViewById()的最终实现是在View及其子类里面的,所以getDecorView()获取到的肯定是一个View对象或View的子类对象:

public abstract View getDecorView();

Activity、Window中的findViewById()最终调用的,其实是View的findViewById()。

public class View implements Drawable.Callback, KeyEvent.Callback,
        AccessibilityEventSource {

    public final View findViewById(int id) {
            if (id < 0) {
                return null;
            }
            return findViewTraversal(id);
        }

        protected View findViewTraversal(int id) {
            if (id == mID) {
                return this;
            }
            return null;
        }    
    }

但是,很显然,最终调用的肯定不是View类里面的findViewTraversal(),因为这个方法指挥返回自身。
而且,findViewById()是final修饰的,不可被重写,所以说,肯定是调用的被子类重写的findViewTraversal(),再联想到,我们的界面上有很多的View,那么既能作为View的容器,又是View的子类的类是什么呢?很显然,是ViewGroup!

public abstract class ViewGroup extends View implements ViewParent, ViewManager {

    @Override
    protected View findViewTraversal(int id) {
        if (id == mID) {
            return this;
        }

        final View[] where = mChildren;
        final int len = mChildrenCount;

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            View v = where[i];

            if ((v.mPrivateFlags & PFLAG_IS_ROOT_NAMESPACE) == 0) {
                v = v.findViewById(id);

                if (v != null) {
                    return v;
                }
            }
        }

        return null;
    }
}

所以说,在onCreate()中调用findViewById()对控件进行绑定的操作,实质上是通过在某个View中查找子View实现的,这里你先记住,这个View叫做DecorView,而且它位于用户窗口的最下面一层。

Window和PhoneWindow是什么关系?WindowManager是做什么的?

话说,咱们前面介绍Window的时候,只是简单的介绍了下findViewById(),还没有详细的介绍下这个类,下面咱们一起学习一下。
前面提到过,Window是一个抽象类,抽象类肯定是不能实例化的,所以咱们需要使用的是它的实现类,Window的实现类有哪些呢?咱们从Dash中看下Window类的文档

 

607813-4efd1d556bdffa48.png

Window只有一个实现类,就是PhoneWindow!所以说这里扯出了PhoneWindow这个类。
而且文档还说,这个类的一个实例,也就是PhoneWindow,应该被添加到WindowManager中,作为顶层的View,所以,这里又扯出了一个WindowManager的概念。
除此之外,还说这个类提供了标准的UI策略,比如背景、标题区域和默认的按键处理等等,所以说,咱们还知道了Window和PhoneWindow这两个类的作用!
所以说,看文档多重要啊!
OK,现在咱们已经知道了Window和唯一的实现类PhoneWindow,以及他们的作用。而且我们还知道了WindowManager,虽然不知道干嘛的,但是从名字也可以猜出是管理Window的,而且还会把Window添加到里面去,在线面的模块中,我会详细的介绍WindowManager这个类。

 

Activity中,Window类型的成员变量mWindow是什么时候初始化的?

在每个Activity中都一个Window类型的对象mWindow,那么是什么时候初始化的呢?
是在attach()的时候。
还记得attach()是什么时候调用的吗?是在ActivityThread.performLaunchActivity()的时候:

private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {

     Activity activity = null;
        try {
            java.lang.ClassLoader cl = r.packageInfo.getClassLoader();
            activity = mInstrumentation.newActivity(
                    cl, component.getClassName(), r.intent);
            } catch (Exception e) {
                ...ignore some code...
        }

    try {

        ...ignore some code...

        activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                        r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                        r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                        r.voiceInteractor);

        ...ignore some code...

    } catch (Exception e) {  }

     return activity;
}

在attach()里面做了些什么呢?

public class Activity extends ContextThemeWrapper
        implements LayoutInflater.Factory2,
        Window.Callback, KeyEvent.Callback,
        OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks2,
        Window.OnWindowDismissedCallback {

    private Window mWindow;

    final void attach(Context context, ActivityThread aThread,
            Instrumentation instr, IBinder token, int ident,
            Application application, Intent intent, ActivityInfo info,
            CharSequence title, Activity parent, String id,
            NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances,
            Configuration config, IVoiceInteractor voiceInteractor) {

             ...ignore some code...

             //就是在这里实例化了Window对象
              mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this);
              //设置各种回调
            mWindow.setCallback(this);
            mWindow.setOnWindowDismissedCallback(this);
            mWindow.getLayoutInflater().setPrivateFactory(this);

             //这就是传说中的UI线程,也就是ActivityThread所在的,开启了消息循环机制的线程,所以在Actiivty所在线程中使用Handler不需要使用Loop开启消息循环。
             mUiThread = Thread.currentThread();

             ...ignore some code...

            //终于见到了前面提到的WindowManager,可以看到,WindowManager属于一种系统服务
            mWindow.setWindowManager(
                (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
                mToken, mComponent.flattenToString(),
                (info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
          if (mParent != null) {
                  mWindow.setContainer(mParent.getWindow());
          }
              mWindowManager = mWindow.getWindowManager();

            }

}

attach()是Activity实例化之后,调用的第一个函数,在这个时候,就实例化了Window。那么这个PolicyManager是什么玩意?

mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this);

来来来,咱们一起RTFSC(Read The Fucking Source Code)!

public final class PolicyManager {
    private static final String POLICY_IMPL_CLASS_NAME =
        "com.android.internal.policy.impl.Policy";

    private static final IPolicy sPolicy;
    static {
        // Pull in the actual implementation of the policy at run-time
        try {
            Class policyClass = Class.forName(POLICY_IMPL_CLASS_NAME);
            sPolicy = (IPolicy)policyClass.newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be loaded", ex);
        } catch (InstantiationException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex);
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex);
        }
    }

    private PolicyManager() {}

    public static Window makeNewWindow(Context context) {
        return sPolicy.makeNewWindow(context);
    }

    }

"Policy"是"策略"的意思,所以就是一个策略管理器,采用了策略设计模式。而sPolicy是一个IPolicy类型,IPolicy实际上是一个接口

public interface IPolicy {}

所以说,sPolicy的实际类型是在静态代码块里面,利用反射进行实例化的Policy类型。静态代码块中的代码在类文件加载进类加载器之后就会执行,sPolicy就实现了实例化。
那我们卡下在Policy里面实际上是做了什么

public class Policy implements IPolicy {

    //看见PhoneWindow眼熟么?还有DecorView,眼熟么?这就是前面所说的那个位于最下面的View,findViewById()就是在它里面找的
    private static final String[] preload_classes = {
        "com.android.internal.policy.impl.PhoneLayoutInflater",
        "com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow",
        "com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$1",
        "com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$DialogMenuCallback",
        "com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$DecorView",
        "com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$PanelFeatureState",
        "com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$PanelFeatureState$SavedState",
    };

    //由于性能方面的原因,在当前Policy类加载的时候,会预加载一些特定的类
     static {
           for (String s : preload_classes) {
            try {
                Class.forName(s);
            } catch (ClassNotFoundException ex) {
                Log.e(TAG, "Could not preload class for phone policy: " + s);
            }
        }
    }

    //终于找到PhoneWindow了,我没骗你吧,前面咱们所说的Window终于可以换成PhoneWindow了~
    public Window makeNewWindow(Context context) {
        return new PhoneWindow(context);
        }

}

PhoneWindow.setContentView()到底发生了什么?

上面说了这么多,实际上只是追踪到了PhoneWindow.setContentView(),下面看一下到底在这里执行了什么:

@Override
    public void setContentView(int layoutResID) {
         if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }

        if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            final Scene newScene = Scene.getSceneForLayout(mContentParent, layoutResID,
                    getContext());
            transitionTo(newScene);
        } else {
            mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
        }
        final Callback cb = getCallback();
        if (cb != null && !isDestroyed()) {
            cb.onContentChanged();
        }
    }

    @Override
    public void setContentView(View view) {
        setContentView(view, new ViewGroup.LayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));
    }

    @Override
    public void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {

        if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }

        if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            view.setLayoutParams(params);
            final Scene newScene = new Scene(mContentParent, view);
            transitionTo(newScene);
        } else {
            mContentParent.addView(view, params);
        }
        final Callback cb = getCallback();
        if (cb != null && !isDestroyed()) {
            cb.onContentChanged();
        }
    }

当我们第一次调用setContentView()的时候,mContentParent是没有进行初始化的,所以会调用installDecor()。
为什么能确定mContentParent是没有初始化的呢?因为mContentParent就是在installDecor()里面赋值的

private void installDecor() {

     if (mDecor == null) {
            mDecor = generateDecor();
            ...
        }
         if (mContentParent == null) {
            mContentParent = generateLayout(mDecor);
          }
}

在generateDecor()做了什么?返回了一个DecorView对象。

    protected DecorView generateDecor() {
            return new DecorView(getContext(), -1);
        }

还记得前面推断出的,DecorView是一个ViewGroup的结论吗?看下面,DecorView继承自FrameLayout,所以咱们的推论是完全正确的。而且DecorView是PhoneWindow的私有内部类,这两个类关系紧密!

public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback {
    private final class DecorView extends FrameLayout implements RootViewSurfaceTaker {}
}

咱们再看一下在对mContentParent赋值generateLayout(mDecor)做了什么

protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {

    ...判断并设置了一堆的标志位...

    //这个是我们的界面将要采用的基础布局xml文件的id
    int layoutResource;

    //根据标志位,给layoutResource赋值
     if ((features & (1 << FEATURE_SWIPE_TO_DISMISS)) != 0) {
            layoutResource = R.layout.screen_swipe_dismiss;
        } 

    ...我们设置不同的主题以及样式,会采用不同的布局文件...

     else {
         //我们在下面代码验证的时候,就会用到这个布局,记住它哦
            layoutResource = R.layout.screen_simple;
        }

        //要开始更改mDecor啦~
        mDecor.startChanging();
        //将xml文件解析成View对象,至于LayoutInflater是如何将xml解析成View的,咱们后面再说
        View in = mLayoutInflater.inflate(layoutResource, null);
        //decor和mDecor实际上是同一个对象,一个是形参,一个是成员变量
        decor.addView(in, new ViewGroup.LayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));
        mContentRoot = (ViewGroup) in;
     //这里的常量ID_ANDROID_CONTENT就是 public static final int ID_ANDROID_CONTENT = com.android.internal.R.id.content;
     //而且,由于是直接执行的findViewById(),所以本质上还是调用的mDecor.findViewById()。而在上面的decor.addView()执行之前,decor里面是空白的,所以我们可以断定,layoutResource所指向的xml布局文件内部,一定存在一个叫做"content"的ViewGroup
        ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);
        if (contentParent == null) {
            throw new RuntimeException("Window couldn't find content container view");
        }

        ......

        mDecor.finishChanging();
        //最后把id为content的一个ViewGroup返回了
        return contentParent;
}

当上面的代码执行之后,mDecor和mContentParent就初始化了,往下就会执行下面的代码。利用LayoutInflater把咱们传进来的layoutResID转化成View对象,然后添加到id为content的mContentParent中

mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);

所以到目前为止,咱们已经知道了以下几个事实,咱们总结一下:

• DecorView是PhoneWindow的内部类,继承自FrameLayout,是最底层的界面

• PhoneWindow是Window的唯一子类,他们的作用就是提供标准UI,标题,背景和按键操作

• 在DecorView中会根据用户选择的不同标志,选择不同的xml文件,并且这些布局会被添加大DecorView中

• 在DecorView中,一定存在一个叫做"content"的ViewGroup,而且我们在xml文件中声明的布局文件,会被添加进去

既然是事实,那么怎么样才能验证一下呢?
咱们下篇再说~

作者:凯子哥
链接:http://blog.csdn.net/zhaokaiqiang1992