Android View的绘制流程

Android View的绘制流程是一个复杂但有序的过程，主要包括三个主要阶段：测量(measure)、布局(layout)和绘制(draw)。这三个阶段按顺序执行，每个阶段都有其特定的任务和执行逻辑。

1. 测量阶段(Measure)

测量阶段的目标是确定View树中每个View的宽度和高度。这个过程从根视图开始，通过遍历整个View树来完成。

1.1 MeasureSpec

MeasureSpec是测量过程中的关键类，它封装了父View对子View的尺寸要求。MeasureSpec由两部分组成：

• 模式(SpecMode): 表示父View对子View的测量模式，有三种类型：

  • EXACTLY: 父View已经确定了子View的精确尺寸，子View将被限制在这些边界内。
  • AT_MOST: 子View可以根据自己的大小自由决定，但不能超过父View指定的最大尺寸。
  • UNSPECIFIED: 父View对子View没有任何限制，子View可以是任意大小。

• 尺寸(SpecSize): 表示父View指定的尺寸大小。

// MeasureSpec的创建方式
int measureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(size, mode);
// 从MeasureSpec中提取模式和尺寸
int mode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
int size = MeasureSpec.getSize(measureSpec);

1.2 measure()方法

measure()方法是View类中的最终方法，它不能被重写。它负责调用onMeasure()方法来完成实际的测量工作。

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

1.3 onMeasure()方法

onMeasure()方法是View类中可以被重写的方法，用于自定义测量逻辑。默认情况下，它会调用setMeasuredDimension()来存储测量得到的宽度和高度。

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

对于ViewGroup，除了测量自身，还需要测量所有子View。ViewGroup提供了measureChildren()和measureChild()方法来简化子View的测量过程。

protected void measureChildren(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    final int count = mChildrenCount;
    final View[] children = mChildren;
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        final View child = children[i];
        if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) != GONE) {
            measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
        }
    }
}

2. 布局阶段(Layout)

布局阶段的目标是确定View树中每个View的位置，即View的左、上、右、下四个坐标。这个过程同样从根视图开始，通过遍历整个View树来完成。

2.1 layout()方法

layout()方法是View类中的方法，用于确定View的位置。它接收四个参数：左、上、右、下坐标。

public void layout(int l, int t, int r, int b) {
    // ...
    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);
        // ...
    }
    // ...
}

2.2 onLayout()方法

onLayout()方法是View类中的空实现，需要在ViewGroup子类中重写。它负责确定所有子View的位置。

protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    // 空实现，ViewGroup子类需要重写此方法
}

例如，LinearLayout的onLayout()方法会根据方向(垂直或水平)来布局子View，考虑重力方向和边距等因素。

3. 绘制阶段(Draw)

绘制阶段的目标是将View树中的每个View绘制到屏幕上。这个过程同样从根视图开始，通过遍历整个View树来完成。

3.1 draw()方法

draw()方法是View类中的方法，它负责绘制View。这个方法的执行顺序是固定的，按照以下步骤进行：

1. 绘制背景 (drawBackground())
2. 如果需要，保存画布层 (saveLayer())
3. 绘制View的内容 (onDraw())
4. 绘制子View (dispatchDraw())
5. 如果需要，绘制View的边缘效果和滚动条
6. 如果需要，恢复画布层 (restore())

public void draw(Canvas canvas) {
    // 步骤1：绘制背景
    drawBackground(canvas);
    
    // 步骤2：如果需要，保存画布层
    if (viewFlag != WILL_NOT_DRAW) {
        // ...
        saveCount = canvas.getSaveCount();
        // ...
        canvas.saveLayer(left, top, right, top + length, null, flags);
    }
    
    // 步骤3：绘制View的内容
    if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);
    
    // 步骤4：绘制子View
    dispatchDraw(canvas);
    
    // 步骤5：绘制View的边缘效果和滚动条
    onDrawScrollBars(canvas);
    
    // 步骤6：如果需要，恢复画布层
    if (viewFlag != WILL_NOT_DRAW) {
        canvas.restoreToCount(saveCount);
    }
}

3.2 onDraw()方法

onDraw()方法是View类中的空实现，需要在View子类中重写。它负责绘制View的内容。

protected void onDraw(Canvas canvas) {
    // 空实现，View子类需要重写此方法
}

3.3 dispatchDraw()方法

dispatchDraw()方法是View类中的空实现，需要在ViewGroup子类中重写。它负责绘制所有子View。

protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
    // 空实现，ViewGroup子类需要重写此方法
}

4. 绘制流程的触发

View的绘制流程通常由以下几种情况触发：

1. Activity启动时: 当Activity的onResume()方法被调用后，ViewRootImpl会请求第一次绘制。
2. View树发生变化时: 当View树的结构发生变化（如添加、删除View）或View的属性发生变化（如大小、位置、可见性等）时，会触发重新绘制。
3. 手动请求绘制: 通过调用invalidate()、requestLayout()等方法可以手动请求重新绘制。

4.1 invalidate()方法

invalidate()方法用于请求View重新绘制，但不会触发测量和布局阶段，只会执行绘制阶段。

public void invalidate() {
    invalidate(true);
}

4.2 requestLayout()方法

requestLayout()方法用于请求View重新进行测量、布局和绘制。

public void requestLayout() {
    // ...
    mPrivateFlags |= PFLAG_FORCE_LAYOUT;
    mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
    
    if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
        mParent.requestLayout();
    }
}

5. 绘制流程的优化

为了提高绘制性能，Android系统提供了一些优化机制：

5.1 硬件加速

从Android 3.0开始，引入了硬件加速机制。它利用GPU进行绘制，可以显著提高绘制性能。

// 在AndroidManifest.xml中为整个应用启用硬件加速
<application android:hardwareAccelerated="true" ...>

// 在Activity级别启用硬件加速
getWindow().setFlags(
    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,
    WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

5.2 过度绘制(Overdraw)优化

过度绘制是指屏幕上的某个像素在同一帧中被绘制多次。减少过度绘制可以提高绘制性能。

可以通过开发者选项中的"Show GPU Overdraw"来查看过度绘制情况。

5.3 ViewStub

ViewStub是一种轻量级的View，它不参与绘制，直到被显式地请求显示。这可以减少初始布局的复杂性和提高性能。

<ViewStub
    android:id="@+id/stub_import"
    android:inflatedId="@+id/panel_import"
    android:layout="@layout/progress_overlay"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:layout_gravity="bottom" />

6. 自定义View的绘制流程

当需要创建自定义View时，通常需要重写以下方法：

1. onMeasure(): 自定义测量逻辑
2. onLayout(): 自定义布局逻辑（仅ViewGroup）
3. onDraw(): 自定义绘制逻辑

public class CustomView extends View {
    public CustomView(Context context) {
        super(context);
        // 初始化
    }
    
    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        // 自定义测量逻辑
        int desiredWidth = 100;
        int desiredHeight = 100;
        
        int widthMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
        int widthSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
        int heightMode = MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec);
        int heightSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);
        
        int width;
        int height;
        
        // 测量宽度
        if (widthMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
            width = widthSize;
        } else if (widthMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
            width = Math.min(desiredWidth, widthSize);
        } else {
            width = desiredWidth;
        }
        
        // 测量高度
        if (heightMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
            height = heightSize;
        } else if (heightMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
            height = Math.min(desiredHeight, heightSize);
        } else {
            height = desiredHeight;
        }
        
        // 设置测量尺寸
        setMeasuredDimension(width, height);
    }
    
    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        
        // 自定义绘制逻辑
        Paint paint = new Paint();
        paint.setColor(Color.RED);
        canvas.drawRect(0, 0, getWidth(), getHeight(), paint);
    }
}

7. 参考文档

• Android官方文档 - View
• Android官方文档 - ViewGroup
• Android官方文档 - 自定义视图
• Android官方文档 - 优化视图性能
• Android官方文档 - 硬件加速