Android中View绘制流程以及invalidate()等相关方法分析

                                                                                                                      转载：http://blog.csdn.net/qinjuning

前言： 本文是读《Android内核剖析》第13章----View工作原理总结而成的。

    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，请参考博客：http://blog.csdn.net/qinjuning/article/details/7474827

      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 ，

package com.qin.customviewgroup;

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.util.AttributeSet;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.ViewGroup;
import android.widget.Button;
import android.widget.ImageView;
import android.widget.TextView;

//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++) {
             // 获得每个对象的引用
            View child = getChildAt(i);
            // 简单的设置每个子View对象的宽高为 50px , 50px
            child.measure(50, 50); 
      // 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();
        // 设置每个子View的起始横坐标
        int startLeft = 0;
        // 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 ;
        int startTop = 10; 

        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());
            // 校准startLeft值，View之间的间距设为10px
            startLeft = startLeft + child.getMeasuredWidth() + 10; 
                                                                     
            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 ，

package com.qin.customviewgroup;

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.graphics.Paint;
import android.graphics.Typeface;
import android.util.AttributeSet;
import android.util.Log;
import android.view.View;

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

    private Paint paint = new Paint();

    public MyView(Context context) {
        super(context);
    }

    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);
    }
}

3、MainActivity

package com.qin.customviewgroup;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity {

    private Button btn;
    private TextView txt;
    private MyViewGroup myViewGroup;

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

        // setContentView(new MyViewGroup(MainActivity.this));

        // 获得main.xml的控件引用
        btn = (Button) findViewById(R.id.btn);
        txt = (TextView) findViewById(R.id.txt);
        myViewGroup = (MyViewGroup) findViewById(R.id.custemViewGroup);

        // 点击我查看绘制流程
        btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

            @Override
            public void onClick(View v) {
                // // TODO Auto-generated method stub
                // if(txt.getVisibility() == View.VISIBLE)
                // txt.setVisibility(View.INVISIBLE) ;
                // else
                // txt.setVisibility(View.INVISIBLE) ;

                // myViewGroup.invalidate() ;
                // if(myViewGroup.getVisibility() == View.VISIBLE)
                // myViewGroup.setVisibility(View.GONE) ;
                // else
                // myViewGroup.setVisibility(View.VISIBLE) ;
                //
                myViewGroup.requestFocus();
            }
        });

    }
}

4、布局文件

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:orientation="vertical" >

    <TextView
        android:id="@+id/txt"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/hello" />

    <Button
        android:id="@+id/btn"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_marginTop="20px"
        android:text="点击我查看Log绘制流程" >
    </Button>

    <com.qin.customviewgroup.MyViewGroup
        android:id="@+id/custemViewGroup"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="fill_parent" >
    </com.qin.customviewgroup.MyViewGroup>

</LinearLayout>

        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。