粗谈绘制任务和绘制流程

2021-04-30 11:00:10 浏览数 (1)
前言

今天是2028年4月26日，天气晴，我请了一天假在家陪女儿。

正在陪女儿画画的我，被女儿问到：

?：“爸爸，妈妈说你的工作是可以把我们想到的东西变到手机上，是这样吗？”

?：“对呀，厉害吧～”

?：“那你可以把我们家的小狗狗变到手机上吗？”

?：“当然可以了，不过手机是很笨的东西，必须我们把所有的规则写好，他才能听我们的话～”

?：“什么规则呀“

简述绘制流程

你看，手机屏幕只有这么大，所以我们先要确定狗狗的大小，该画多大的狗狗，可以画多大的狗狗。

这就是测量的过程。

接着，我们要确定狗狗放在哪里，左上角还是中间还是右下角？

这就是布局的过程。

最后，我们就要画出狗狗的样子，是斑点狗还是大狼狗，是小白狗还是小黑狗。

这就是绘画的过程。

所以，在手机上变出一只狗狗，或者变出任何一个东西都需要三个步骤：

  • 测量（measure）
  • 布局（layout）
  • 绘画（draw）

绘制任务的来源

把视线拉回到成年人的世界。

第一次界面绘制

上篇文章说到，当有绘制任务的时候，会将这个任务交给Choreographer，然后再等下一个VSync信号来的时候，执行到ViewRootImpl的performTraversals方法。

那么这个任务到底从何而来呢？回顾下Activity的显示过程：

  • 首先在setContentView方法中，创建了DecorView。
  • 然后在handleResumeActivity方法中，执行了addView方法将DecorView添加到WindowManager。
  • 最后设置DecorView对用户可见。

所以在第二步addView方法中，肯定进行了与View绘制有关的操作：

代码语言：javascript复制
//WindowManagerGlobal.java
 public void addView() {
        synchronized (mLock) {
            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
            view.setLayoutParams(wparams);
            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);
            try {
                root.setView(view, wparams, panelParentView);
            } 
        }
    }

    //ViewRootImpl.java
    public void setView() {
        synchronized (this) {
         //绘制
         requestLayout();
         //调用WMS的addWindow方法
         res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);
         //设置this(ViewRootImpl)为view(decorView)的parent
   view.assignParent(this);
        }
    }


    //ViewRootImpl.java
    @Override
    public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
    }

    ->scheduleTraversals()
    ->performMeasure() performLayout() performDraw()
    ->measure、layout、draw方法

在addView方法中，创建了ViewRootImpl，执行了setView方法，在这里调用了requestLayout方法开始了View的绘制工作。

所以这里就是Activity显示界面所做的第一次绘制来源。

那后续界面上的元素改变带来的绘制呢？

View.requestLayout

首先看看在View中调用requestLayout方法会怎么绘制，比如TextView.setText，最后就会执行到requestLayout

代码语言：javascript复制
 //View.java
 public void requestLayout() {
        
  //设置两个标志位
        mPrivateFlags |= PFLAG_FORCE_LAYOUT;
        mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;

        //执行父view的requestLayout方法
        if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
            mParent.requestLayout();
        }
    }

精简之后的代码，主要干了两件事：

  • 1、设置两个标志位，PFLAG_FORCE_LAYOUT 和 PFLAG_INVALIDATED。
  • 2、执行父View的requestLayout方法。

这里的标志位暂且按下不表，待会就会遇到。从第二点可以看到View会一直向上执行requestLayout方法，而顶层的View就是DecorView，DecorView的parent就是ViewRootImpl。

所以最后还是执行到了ViewRootImpl的requestLayout方法，开始整个View树的 测量、布局、绘画。

代码语言：javascript复制
    //ViewRootImpl.java
    @Override
    public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
    }

其中，mLayoutRequested字段设置为true，这是第二个标志位，待会也会遇到。

但是这有点奇怪哦？我一个View改变了，为什么整个界面的View树都需要重新绘制呢？

这是因为每个子View直接或多或少都会产生联系，比如一个RelativeLayout，一个View在TextView的右边，一个View在TextView的下面。

那么当TextView长度宽度变化了，那么其他的View自然也需要跟着变化，所以就必须整个View树进行重新绘制，保证布局的完整性。

View.invalidate/postInvalidate

还有一种触发绘制的情况就是View.invalidate/postInvalidate，postInvalidate一般用于子线程，最后也会调用到invalidate方法，就不单独说了。

invalidate方法一般用于View内部的重新绘画，比如同样是TextView.setText，也会触发invalidate方法。

代码语言：javascript复制
    public void invalidate(boolean invalidateCache) {
        invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true);
    }

 void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache,
            boolean fullInvalidate) {

        if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)) == (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)
                || (invalidateCache && (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)
                || (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != PFLAG_INVALIDATED
                || (fullInvalidate && isOpaque() != mLastIsOpaque)) {

            mPrivateFlags |= PFLAG_DIRTY;

            final ViewParent p = mParent;
            if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {
                damage.set(l, t, r, b);
                p.invalidateChild(this, damage);
            }

        }
    }

可以看到，这里调用了invalidateInternal方法，并且传入了可绘制的区域，最后调用了父view的invalidateChild方法。

代码语言：javascript复制
public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) {
        ViewParent parent = this;
        if (attachInfo != null) {
            do {
                parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty);
            } while (parent != null);
        }
    }

一个dowhile循环，不断调用父View的invalidateChildInParent方法。

也就是会执行ViewGroup的invalidateChildInParent，最后再执行ViewRootImpl的invalidateChildInParent方法，我们就直接看ViewRootImpl：

代码语言：javascript复制
//ViewRootImpl.java
 public ViewParent invalidateChildInParent(int[] location, Rect dirty) {
        
        invalidateRectOnScreen(dirty);
        return null;
    }

    private void invalidateRectOnScreen(Rect dirty) {
        if (!mWillDrawSoon && (intersected || mIsAnimating)) {
            scheduleTraversals();
        }
    }

完事，果不其然，又到了scheduleTraversals绘制方法。

（这其中还有很多关于Dirty区域的绘制和转换我省略了，Dirty区域就是需要重新绘图的区域）

那invalidate和requestLayout有什么区别呢？继续研究scheduleTraversals方法。

peformTraversals

接下来就看看peformTraversals方法是怎么触发到三大绘制流程的。

代码语言：javascript复制
private void performTraversals() {
 boolean layoutRequested = mLayoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
 //测量
 if (layoutRequested) {
        windowSizeMayChange |= measureHierarchy(host, lp, res,
                    desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
    }

    //布局
    final boolean didLayout = layoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
    if (didLayout) {
        performLayout(lp, mWidth, mHeight);
    }

    //绘画
    boolean cancelDraw = mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnPreDraw() || !isViewVisible;
    if (!cancelDraw) {
        performDraw();
    }
}

我只保留了与三大绘制流程相关的直接代码，可以看到：

  • 1、测量过程的前提是layoutRequested为true，与mLayoutRequested有关。
  • 2、布局过程的前提是didLayout，也与mLayoutRequested有关。
  • 3、绘画过程的前提是!cancelDraw。

而mLayoutRequested字段是在requestlayout方法中进行设置的，invalidate方法中并没有设置。所以我们可以初步断定，只有requestLayout方法才会执行到onMeasure和onLayout。

测量（measureHierarchy）

代码语言：javascript复制
 private boolean measureHierarchy() {

        childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(baseSize, lp.width);
        childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(desiredWindowHeight, lp.height);
        performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);

        return windowSizeMayChange;
    }

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

 public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        final boolean forceLayout = (mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT;
        final boolean needsLayout = specChanged
                && (sAlwaysRemeasureExactly || !isSpecExactly || !matchesSpecSize);

        if (forceLayout || needsLayout) {
            // first clears the measured dimension flag
            onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);

            mPrivateFlags |= PFLAG_LAYOUT_REQUIRED;
        }

    }

在measure方法中，我们判断了两个字段forceLayout和needsLayout，当其中有一个为true的时候，才会继续执行onMeasure。其中forceLayout字段代表的是mPrivateFlags标志位是不是PFLAG_FORCE_LAYOUT。

PFLAG_FORCE_LAYOUT？是不是有点熟悉。刚才在View.requestLayout方法中，就对每个View都设置了这个标志，所以才能触发到onMeasure进行测量。

所以requestLayout方法通过这个标志位 PFLAG_FORCE_LAYOUT，使每个子View都能进入到onMeasure流程。

布局（performLayout）

代码语言：javascript复制
    private void performLayout(WindowManager.LayoutParams lp, int desiredWindowWidth,
            int desiredWindowHeight) {
        final View host = mView;
        host.layout(0, 0, host.getMeasuredWidth(), host.getMeasuredHeight());
    }

    public void layout(int l, int t, int r, int b) {
  
        if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {
            onLayout(changed, l, t, r, b);
        }
       
    }

可以看到在layout方法中，是通过PFLAG_LAYOUT_REQUIRED标记来决定是否执行onLayout方法，而这个标记是在onMeasure方法执行之后设置的。

说明了只要onMeasure方法执行了，那么onLayout方法肯定也会执行，这两个方法是兄弟伙的关系，有你就有我。

绘画（performDraw）

代码语言：javascript复制
 private void performDraw() {
        boolean canUseAsync = draw(fullRedrawNeeded);
    }

    private boolean draw(boolean fullRedrawNeeded){
     if (!dirty.isEmpty() || mIsAnimating || accessibilityFocusDirty) {
      if (!drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset, yOffset,
                        scalingRequired, dirty, surfaceInsets)) {
                    return false;
          }
      }
         return useAsyncReport;

    }

    private boolean drawSoftware(Surface surface, AttachInfo attachInfo, int xoff, int yoff,
            boolean scalingRequired, Rect dirty, Rect surfaceInsets) {

        mView.draw(canvas);
        return true;
    }

    public void draw(Canvas canvas) {
        final int privateFlags = mPrivateFlags;
        mPrivateFlags = (privateFlags & ~PFLAG_DIRTY_MASK) | PFLAG_DRAWN;

        /*
         * Draw traversal performs several drawing steps which must be executed
         * in the appropriate order:
         *
         *      1. Draw the background
         *      2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading
         *      3. Draw view's content
         *      4. Draw children
         *      5. If necessary, draw the fading edges and restore layers
         *      6. Draw decorations (scrollbars for instance)
         */

        // Step 1, draw the background, if needed
        drawBackground(canvas);

        // Step 2, save the canvas' layers
        canvas.saveUnclippedLayer..

        // Step 3, draw the content
        onDraw(canvas);

        // Step 4, draw the children
        dispatchDraw(canvas);

        // Step 5, draw the fade effect and restore layers
        canvas.drawRect..

        // Step 6, draw decorations (foreground, scrollbars)
        onDrawForeground(canvas);

    }

先看第二步draw(boolean fullRedrawNeeded)方法：

在该方法中，判断了dirty是否为空，只有不为空的话才会继续执行下去。dirty是什么？刚才也说过，就是需要重绘的区域。

而我们调用invalidate方法的目的就是向上传递dirty区域，最终生成屏幕上需要重绘的dirty，requestLayout方法中并没有对dirty区域进行设定。

继续看draw(Canvas canvas)方法，注释还是比较清晰的，一共分为了六步：

  • 1、绘制背景
  • 2、保存图层信息
  • 3、绘制内容（onDraw）
  • 4、绘制children
  • 5、绘制边缘
  • 6、绘制装饰

而我们常用的onDraw就是用于绘制内容。

总结

到此，View的绘制大体流程就结束了。

当然，其中还有大量细节，比如具体的绘制流程、需要注意的细节、自定义View实现等等，我们后面慢慢说道。

之前我们的问题，现在也可以解答了，就是绘制的两个请求：requestLayout和invalidate区别是什么？

  • requestLayout方法。会依次执行performMeasure、performLayout、performDraw，但在performDraw方法中由于没有dirty区域，一般情况下是不会执行onDraw。也有特殊情况，比如顶点发生变化。
  • invalidate方法。由于没有设置标示，只会走onDraw流程进行dirty区域重绘。

所以如果某个元素的改变涉及到宽高布局的改变，就需要执行requestLayout()。如果某个元素之需要内部区域进行重新绘制，就执行invalidate().

如果都需要，就先执行requestLayout()，在执行invalidate()，比如TextView.setText()。

参考

https://www.jianshu.com/p/e79a55c141d6 https://juejin.cn/post/6904518722564653070

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