前言

Android 的屏幕刷新中涉及到最重要的三个概念

  • CPU : 执行应用层的measure,layout,draw等操作。绘制完成后将数据提交给GPU
  • GPU : 进一步处理数据,并将数据缓存起来
  • 屏幕: 由一个个像素点组成,以固定的频率(16.6ms,即1秒60帧)从缓存区中取出来数据来填充像素点

总结一句话就是:CPU 绘制后提交数据,GPU进一步处理和缓存数据,最后屏幕从缓冲区中读取数据并显示。

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ViewRootImpl

View 的绘制,离不开ViewRootImpl.他是链接 WindowManager 和 Decorview 的纽带, View 的三大流程都是通过 ViewRootImpl 完成,在 ActivityThread 中,当 Activity 对象被创建成功后,会将 DecorView 添加到 Window 中,同时创建 ViewRootImpl 对象,并通过 ViewRootImp 的 setView() 将 ViewRootImpl 和 DecorView 关联起来。 先说几个结论,这个以后会详细讲的。

  • 每一个 Activity 对应一个 Window ,
  • 每一个 Window 会有一个 DecorView ,
  • 每一个 View 在被添加的时候会创建一个 ViewRootImpl , ViewRootImpl 是 View 的操作者。因为事件分发机制, View 的视图绘制都是从这个 ViewRootImpl 开始的
  • 因为 DecorView 也是 View ,所以也会有一个 ViewRootImpl 。 Window 所在的 ViewRootImpl 属于这个 DecorView 的。

在 Window 中 addView() 的过程,会创建一个 ViewRootImpl ,并把这个 View 和 ViewRootImpl 关联起来

WindowManagerGlobal # addView()

//创建 ViewRootImpl ,并且将 view 与之绑定
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
root.setView(view, wparams , panelParentView);

ViewRootImpl # setView()

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View  panelParentView) {
    ...
    // Schedule the first layout -before- adding to the window manager,
    //to make sure we do the relayout before receiving any other events from the system.
    requestLayout();
}

在 setView() 中,我们看到了这样一段注释 Schedule the first layout -before- adding to the window manager, to make sure we do the relayout before receiving any other events from the system. 大概意思是在添加到 WindowManager 之前,执行第一个布局,确保在接受 到来自系统的任何其他事件之前进行重新布局,所以我们就相信, requestLayout() 方法是重新布局。

ViewRootImpl # requestLayout()

public void requestLayout() {
  if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
    checkThread();  // 检查发起布局请求的线程是否为主线程
    mLayoutRequested = true; //mLayoutRequested 是否 measure 和 layout 布局。
    scheduleTraversals();
  }
}

代码很短,也有注释,相信很好理解,只需要记住一点即可:mHandlingLayoutInLayoutRequest默认是 false , 但它会在 performLayout() 被修改,

ViewRootImpl # scheduleTraversals()

Traversal 遍历的意思,那么这个方法的意思就是执行遍历操作呗

void scheduleTraversals() {
  if (!mTraversalScheduled) {
      mTraversalScheduled = true;
      // handler消息传递绘制请求
      mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().postSyncBarrier();
      //post一个 runnable 处理-->mTraversalRunnable
      //ViewRootImpl中 W 类是 Binder 的 Native 端,用来接收 WMS 处理操作,
      //因为 W 类的接收方法是在线程池中的,所以我们可以通过 Handler 将事件处理切换到主线程中
      mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable , null);
      if (!mUnbufferedInputDispatch) {
          scheduleConsumeBatchedInput();
      }
      notifyRendererOfFramePending();
  }
}

虽然通过这个流程下来, scheduleTraversals() 一直在主线程中执行的,但是调用 scheduleTraversals() 的地方有很多,不能保证都是在主线程中执行,所以就进行了切换到主线程的操作。即mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable , null);其实内部逻辑就是 post 一个 Runnable 处理。所以关键在 TraversalRunnable 的 run() 方法中。

ViewRootImpl#TraversalRunnable # run()

final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();

final class TraversalRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
      //切换到主线程中执行。
      doTraversal();
    }
  }

这样就保证 doTraversal() 一定在主线程中执行。

ViewRootImpl # doTraversal()

void doTraversal() {
    if (mTraversalScheduled) {
      mTraversalScheduled = false;
      mHandler.getLooper().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
      Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, "performTraversals");
      try {
         //View的绘制流程正式开始。
        performTraversals();
      } finally {
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
      }
    }
  }

解释一下: 在 scheduleTraversals 方法中,通过 mHandle 发送一个 runnable 对象,在 run 方法中处理绘制流程,这一点和 ActivityThread 中的 H 类相似,因为我们知道 ViewRootImpl 中的 W 类是 Binder 的 Native 端,用来接收 WMS 处理的操作, W 类的方法是发生线程池中的,所以我们需要 通过 Handler 将事件处理切换到主线程中。也就是说 doTraversal() ,以及接下来的 performTraversals() 都是在主线程中进行的

总结

ViewRootImpl在其创建过程中,通过 requestLayout 向主线程发送了一条触发遍历操作的消息,遍历操作是 perforTraversals() 方法,这是一个包罗万象的方法, ViewRootImpl 中接收到的各种变化,如来自 WMS 的窗口属性变化,来自控件树的尺寸变化以及重绘都引发 performTraversals() 的调用,并在其中处理完成, View 类及其子类中的onMeasure()、onLayout()、onDraw()等回调也都是在 performTraversals() 的执行过程中直接或间接的引发。也正是如此,一次次的 performTraversals() 调用驱动着控件树有条不紊的工作,一旦此方法无法正常执行,整个控件树都将处于僵死状态。因此 performTraversals() 函数可以说是 ViewRootImpl 的心脏。
流程图如下
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ViewRootImpl # performTraversals()

performTraversals() 首次绘制的大致流程,会依次调用 performMeasure() , performLayout() , performDraw() 三个方法,这三个方法分别完成顶级 View 的 measure , layout 和 draw 这三大流程。如下图。 performTraversals()流程图

performMeasure()

调用 measure 方法,在 measure 方法中又会调用 onMeasure 方法,在 onMeasure 方法中则会对所有的子元素进行 measure 过程,这个时候 measure 流程就从父容器传到子元素中了,这样就完成了一次 measure 过程。接着子 View 又会重复父容器的操作,如此往复,就完成了 View 的遍历。Measure 决定了 View 的宽和高。 Measure 完成以后,可以通过 getMeasuredWidth 和 getMeasureHeight 方法来获取到 View 测量后的宽高。

performLayout()

和 performMeasure 同理。Layout过程决定了 View 的四个顶点的坐标和实际 View 的宽高。完成以后,可以通过getTop/Bottom/Left/Right拿到 View 的四个顶点位置,并可以通过 getWidth() 和 getHeight() 方法来拿到 View 的最终宽高。

performDraw()

和 performMeasure 同理,唯一不同的是, performDraw() 的传递过程是在 draw() 方法中通过 dispatchDraw() 来实现的。Draw过程则决定了 View 的显示,只有 draw 方法完成以后 View 的内容才能呈现在屏幕上。

再贴一份更详细的流程图 performTraversals()流程图

下面是源码

private void performTraversals() {
  ...
  if (layoutRequested) {
     ...
      //创建了 DecorView 的 MeasureSpec ,并调用performMeasure
       measureHierarchy(host, lp , res , desiredWindowWidth , desiredWindowHeight);
    ...
    final boolean didLayout = layoutRequested && !mStopped;
            boolean triggerGlobalLayoutListener = didLayout || mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes;
         if (didLayout) {
                //控件树中的控件对于自己的尺寸显然已经了然于胸。而且父控件对于子控件的位置也有了眉目,所以经过测量过程后,布局阶段会把测量结果转化为控件的实际位置与尺寸。
                // 控件的实际位置与尺寸由 View 的 mLeft , mTop , mRight , mBottom 等 4 个成员变量存储的坐标值来表示。
                performLayout(lp, desiredWindowWidth , desiredWindowHeight);
          }

    ...
    boolean cancelDraw = mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnPreDraw() || viewVisibility != View.VISIBLE;
        if (!cancelDraw && !newSurface) {
            if (!skipDraw || mReportNextDraw) {
                if (mPendingTransitions != null && mPendingTransitions.size() > 0) {
                    for (int i = 0; i < mPendingTransitions.size(); ++i) {
                        mPendingTransitions.get(i).startChangingAnimations();
                    }
                    mPendingTransitions.clear();
                }
                performDraw();
            }
        } else {
            if (viewVisibility == View.VISIBLE) {
                // Try again
                scheduleTraversals();
            } else if (mPendingTransitions != null && mPendingTransitions.size() > 0) {
                for (int i = 0; i < mPendingTransitions.size(); ++i) {
                    mPendingTransitions.get(i).endChangingAnimations();
                }
                mPendingTransitions.clear();
            }
        }
}

后面会详细讲这三大流程。 perforMeasure() 是经由 measureHierarchy() 调用的.这个会在下一篇讲

View 的绘制 - 概览
View 的绘制 - Measure 流程
View 的绘制 - Layout 流程
View 的绘制 - Draw 流程, invalidate 的流程 以及 requestLayout 流程 — 搬运地址:

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