1. 简介

随着 Android Q 发布，「黑暗模式」或者说是「夜间模式」终于在此版本中得到了支持，官方介绍见：https://developer.android.com/guide/topics/ui/look-and-feel/darktheme，再看看效果图：

其实这个功能魅族在两年前就已支持，不得不说 Android 有点落后了，今天我们就来看看原生是怎么实现全局夜间模的吧

2. 打开与关闭

从文档上我们可以可知，打开夜间模式有三个方法：

设置 -> 显示 -> 深色主题背景
下拉通知栏中开启
Pixel 手机开启省点模式时会自动激活夜间模式

3. 如何适配

打开后，我们会发现，除原生几个应用生效外，其他应用依然没有变成深色主题，那么应用该如何适配呢？官方提供了下面两种方法：

3.1. 让应用主题继承 `DayNight` 主题

<style name="AppTheme" parent="Theme.AppCompat.DayNight">

或者继承自

<style name="AppTheme" parent="Theme.MaterialComponents.DayNight">

继承后，如果当前开启了夜间模式，系统会自动从 night-qualified 中加载资源，所以应用的颜色、图标等资源应尽量避免硬编码，而是推荐使用新增 attributes 指向不同的资源，如

?android:attr/textColorPrimary?attr/colorControlNormal

另外，如果应用希望主动切换夜间/日间模式，可以通过 AppCompatDelegate.setDefaultNightMode() 接口主动切换

3.2. 通过 forceDarkAllowed 启用

如果应用不想自己去适配各种颜色，图标等，可以通过在主题中添加 android:forceDarkAllowed="true" 标记，这样系统在夜间模式时，会强制改变应用颜色，自动进行适配（这个功能也是本文主要探讨的）。不过如果你的应用本身使用的就是 DayNight 或 Dark Theme，forceDarkAllowed 是不会生效的。

另外，如果你不希望某个 view 被强制夜间模式处理，则可以给 view 添加 android:forceDarkAllowed="false" 或者 view.setForceDarkAllowed(false)，设置之后，即使打开了夜间模式且主题添加了 forceDarkAllowed，该 view 也不会变深色。比较重要的一点是，这个接口只能关闭夜间模式，不能开启夜间模式，也就是说，如果主题中没有显示声明 forceDarkAllowed，view.setForceDarkAllowed(true) 是没办法让 view 单独变深色的。如果 view 关闭了夜间模式，那么它的子 view 也会强制关闭夜间模式

总结如下：

主题若添加 forceDarkAllowed=false，无论 view 是否开启 forceDarkAllowed 都不会打开夜间模式
主题若添加 forceDarkAllowed=true，view 可以通过 forceDarkAllowed 关闭夜间模式，一旦关闭，子 view 的夜间模式也会被关闭
如果父 view 或主题设置了 forceDarkAllowed=false，子 view 无法通过 forceDarkAllowed=true 单独打开夜间模式为
若使用的是 DayNight 或 Dark Theme 主题，则所有 forceDarkAllowed 都不生效

4. 实现原理

通过继承主题适配夜间模式的原理本质是根据 ui mode 加载 night-qualified 下是资源，这个并非 Android Q 新增的东西，我们这里不再描述。现在主要来看看 forceDarkAllowed 是如何让系统变深色的。

既然一切的源头都是 android:forceDarkAllowed 这个属性，那我们就从它入手吧，首先我们要知道，上面我们说的 android:forceDarkAllowed 其实是分为两个用处，它们分别的定义如下：

frameworks/base/core/res/res/values/attrs.xml

<declare-styleable name="View">            <attr name="forceDarkAllowed" format="boolean" />declare-styleable> <declare-styleable name="Theme">                <attr name="forceDarkAllowed" format="boolean" />    declare-styleable>

一个是 View 级别的，一个是 Theme 级别的。

4.1. Theme 级别 forceDarkAllowed

从上面的总结来看，Theme 级别的开关优先级是最高的，控制粒度也最大，我们看看源码里面使用它的地方

    // frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java    private void updateForceDarkMode() {        // 渲染线程为空，直接返回        if (mAttachInfo.mThreadedRenderer == null) return;        // 系统是否打开了黑暗模式        boolean useAutoDark = getNightMode() == Configuration.UI_MODE_NIGHT_YES;        if (useAutoDark) {            // forceDarkAllowed 默认值，开发者模式是否打开了强制 smart dark 选项            boolean forceDarkAllowedDefault =                    SystemProperties.getBoolean(ThreadedRenderer.DEBUG_FORCE_DARK, false);            TypedArray a = mContext.obtainStyledAttributes(R.styleable.Theme);            // useAutoDark = 使用浅色主题 && 主题中声明的 forceDarkAllowed 值            useAutoDark = a.getBoolean(R.styleable.Theme_isLightTheme, true)                    && a.getBoolean(R.styleable.Theme_forceDarkAllowed, forceDarkAllowedDefault);            a.recycle();        }        // 关键代码，设置是否强制夜间模式        if (mAttachInfo.mThreadedRenderer.setForceDark(useAutoDark)) {            // TODO: Don't require regenerating all display lists to apply this setting            invalidateWorld(mView);        }    }    // frameworks/base/graphics/java/android/graphics/HardwareRenderer.java    public boolean setForceDark(boolean enable) {        if (mForceDark != enable) {            mForceDark = enable;            // native 代码，mNativeProxy 其实是  RenderThread 代理类的指针            nSetForceDark(mNativeProxy, enable);            return true;        }        return false;    }

这段代码还是比较简单，判断系统：

是否打开了夜间模式
是否使用浅色主题
Theme_forceDarkAllowed 是否为 true

三者同时为 true 时才会设置夜间模式，而 updateForceDarkMode 调用的时机分别是在 ViewRootImpl#setView 和 ViewRootImpl#updateConfiguration，也就是初始化和夜间模式切换的时候都会调用，确保夜间模式能及时启用和关闭。继续跟踪 HardwareRenderer#setForceDark 发现，这是一个 native 方法，所以接下来让我们进入 native 世界，nSetForceDark 对应的实现位于

// frameworks/base/core/jni/android_view_ThreadedRenderer.cppstatic void android_view_ThreadedRenderer_setForceDark(JNIEnv* env, jobject clazz,        jlong proxyPtr, jboolean enable) {    RenderProxy* proxy = reinterpret_cast<RenderProxy*>(proxyPtr);    proxy->setForceDark(enable);}// frameworks/base/libs/hwui/renderthread/RenderProxy.cppvoid RenderProxy::setForceDark(bool enable) {    mRenderThread.queue().post([this, enable]() { mContext->setForceDark(enable); });}// frameworks/base/libs/hwui/renderthread/CanvasContext.hclass CanvasContext : public IFrameCallback {public:      ...        void setForceDark(bool enable) { mUseForceDark = enable; }    bool useForceDark() {        return mUseForceDark;    }    ...private:       ...    // 默认关闭强制夜间模式    bool mUseForceDark = false;       ...};

最终就是设置了一个 CanvasContext 的变量值而已，什么都还没有做，那么这个变量值的作用是什么，什么时候生效呢？我们进一步查看使用的地方：

// frameworks/base/libs/hwui/TreeInfo.cppTreeInfo::TreeInfo(TraversalMode mode, renderthread::CanvasContext& canvasContext)        : mode(mode)        , prepareTextures(mode == MODE_FULL)        , canvasContext(canvasContext)        , damageGenerationId(canvasContext.getFrameNumber())        // 初始化 TreeInfo 的 disableForceDark 变量，注意变量值意义的变化，0 代表打开夜间模式，>0 代表关闭夜间模式        , disableForceDark(canvasContext.useForceDark() ? 0 : 1)        , screenSize(canvasContext.getNextFrameSize()) {}}

进一步看看 disableForceDark 使用的地方

// frameworks/base/libs/hwui/RenderNode.cpp/** * 这个可以说是核心方法了，handleForceDark 方法调用栈如下： * - RenderNode#prepareTreeImpl * - RenderNode#pushStagingDisplayListChanges * - RenderNode#syncDisplayList * - RenderNode#handleForceDark *  * 而 RenderNode#prepareTree 是绘制的必经之路，每一个节点都会走一遍这个流程 */void RenderNode::handleForceDark(android::uirenderer::TreeInfo *info) {    // 若没打开强制夜间模式，直接退出    if (CC_LIKELY(!info || info->disableForceDark)) {        return;    }    // 根据是否有文字、是否有子节点、子节点数量等情况，得出当前 Node 属于 Foreground 还是 Background    auto usage = usageHint();    const auto& children = mDisplayList->mChildNodes;    if (mDisplayList->hasText()) {        usage = UsageHint::Foreground;    }    if (usage == UsageHint::Unknown) {        if (children.size() > 1) {            usage = UsageHint::Background;        } else if (children.size() == 1 &&                children.front().getRenderNode()->usageHint() !=                        UsageHint::Background) {            usage = UsageHint::Background;        }    }    if (children.size() > 1) {        // Crude overlap check        SkRect drawn = SkRect::MakeEmpty();        for (auto iter = children.rbegin(); iter != children.rend(); ++iter) {            const auto& child = iter->getRenderNode();            // We use stagingProperties here because we haven't yet sync'd the children            SkRect bounds = SkRect::MakeXYWH(child->stagingProperties().getX(), child->stagingProperties().getY(),                    child->stagingProperties().getWidth(), child->stagingProperties().getHeight());            if (bounds.contains(drawn)) {                // This contains everything drawn after it, so make it a background                child->setUsageHint(UsageHint::Background);            }            drawn.join(bounds);        }    }    // 根据 UsageHint 设置变色策略：Dark（压暗）、Light（提亮）    mDisplayList->mDisplayList.applyColorTransform(            usage == UsageHint::Background ? ColorTransform::Dark : ColorTransform::Light);}

// frameworks/base/libs/hwui/RecordingCanvas.cppvoid DisplayListData::applyColorTransform(ColorTransform transform) {    // transform: Dark 或 Light    // color_transform_fns 是一个对应所有绘制指令的函数指针数组，主要是对 op 的 paint 变色或对 bitmap 添加 colorfilter    this->map(color_transform_fns, transform);}template <typename Fn, typename... Args>inline void DisplayListData::map(const Fn fns[], Args... args) const {    auto end = fBytes.get() + fUsed;    // 遍历当前的绘制的 op    for (const uint8_t* ptr = fBytes.get(); ptr < end;) {        auto op = (const Op*)ptr;        auto type = op->type;        auto skip = op->skip;        // 根据 type 找到对应的 fn，根据调用关系，我们知道 fns 数组对应 color_transform_fns，这个数组其实是一个函数指针数组，下面看看定义        if (auto fn = fns[type]) {  // We replace no-op functions with nullptrs            // 执行             fn(op, args...);        // to avoid the overhead of a pointless call.        }        ptr += skip;    }}#define X(T) colorTransformForOp(),static const color_transform_fn color_transform_fns[] = {        X(Flush)        X(Save)        X(Restore)        X(SaveLayer)        X(SaveBehind)        X(Concat)        X(SetMatrix)        X(Translate)        X(ClipPath)        X(ClipRect)        X(ClipRRect)        X(ClipRegion)        X(DrawPaint)        X(DrawBehind)        X(DrawPath)        X(DrawRect)        X(DrawRegion)        X(DrawOval)        X(DrawArc)        X(DrawRRect)        X(DrawDRRect)        X(DrawAnnotation)        X(DrawDrawable)        X(DrawPicture)        X(DrawImage)        X(DrawImageNine)        X(DrawImageRect)        X(DrawImageLattice)        X(DrawTextBlob)        X(DrawPatch)        X(DrawPoints)        X(DrawVertices)        X(DrawAtlas)        X(DrawShadowRec)        X(DrawVectorDrawable)};#undef X

color_transform_fn 宏定义展开

template <class T>constexpr color_transform_fn colorTransformForOp() {    if        // op 变量中是否同时包含 paint 及 palette 属性，若同时包含，则是绘制 Image 或者 VectorDrawable 的指令        // 参考：frameworks/base/libs/hwui/RecordingCanvas.cpp 中各 Op 的定义        constexpr(has_paint<T> && has_palette<T>) {                    return [](const void* opRaw, ColorTransform transform) {                const T* op = reinterpret_cast<const T*>(opRaw);                // 关键变色方法，根据 palette 叠加 colorfilter                transformPaint(transform, const_cast<SkPaint*>(&(op->paint)), op->palette);            };        }    else if        // op 变量中是否包含 paint 属性，普通绘制指令        constexpr(has_paint<T>) {            return [](const void* opRaw, ColorTransform transform) {                const T* op = reinterpret_cast<const T*>(opRaw);                // 关键变色方法，对 paint 颜色进行变换                transformPaint(transform, const_cast<SkPaint*>(&(op->paint)));            };        }    else {        // op 变量不包含 paint 属性，返回空        return nullptr;    }}static const color_transform_fn color_transform_fns[] = {        // 根据 Flush、Save、DrawImage等不同绘制 op，返回不同的函数指针        colorTransformForOp<Flush>        ...};

让我们再一次看看 map 方法

template <typename Fn, typename... Args>inline void DisplayListData::map(const Fn fns[], Args... args) const {    auto end = fBytes.get() + fUsed;    for (const uint8_t* ptr = fBytes.get(); ptr < end;) {        auto op = (const Op*)ptr;        auto type = op->type;        auto skip = op->skip;        if (auto fn = fns[type]) {  // We replace no-op functions with nullptrs            // 对 op 的 paint 进行颜色变换或叠加 colorfilter            fn(op, args...);        // to avoid the overhead of a pointless call.        }        ptr += skip;    }}

贴了一大段代码，虽然代码中已经包含了注释，但还是可能比较晕，我们先来整理下：

CanvasContext.mUseForceDark 只会影响 TreeInfo.disableForceDark 的初始化
TreeInfo.disableForceDark 若大于 0，RenderNode 在执行 handleForceDark 就会直接退出
handleForceDark 方法里会根据 UsageHint 类型，对所有 op 中的 paint 颜色进行变换，如果是绘制图片，则叠加一个反转的 colorfilter。变换策略有：Dark、Light

接下来让我们来看 paint 和 colorfilter 的变色实现

bool transformPaint(ColorTransform transform, SkPaint* paint) {    applyColorTransform(transform, *paint);    return true;}static void applyColorTransform(ColorTransform transform, SkPaint& paint) {    if (transform == ColorTransform::None) return;    // 对画笔颜色进行颜色变换    SkColor newColor = transformColor(transform, paint.getColor());    paint.setColor(newColor);    if (paint.getShader()) {        SkShader::GradientInfo info;        std::array<SkColor, 10> _colorStorage;        std::array<SkScalar, _colorStorage.size()> _offsetStorage;        info.fColorCount = _colorStorage.size();        info.fColors = _colorStorage.data();        info.fColorOffsets = _offsetStorage.data();        SkShader::GradientType type = paint.getShader()->asAGradient(&info);        if (info.fColorCount <= 10) {            switch (type) {                case SkShader::kLinear_GradientType:                    for (int i = 0; i < info.fColorCount; i++) {                        // 对 shader 中的颜色进行颜色变换                        info.fColors[i] = transformColor(transform, info.fColors[i]);                    }                    paint.setShader(SkGradientShader::MakeLinear(info.fPoint, info.fColors,                                                                 info.fColorOffsets, info.fColorCount,                                                                 info.fTileMode, info.fGradientFlags, nullptr));                    break;                default:break;            }        }    }    if (paint.getColorFilter()) {        SkBlendMode mode;        SkColor color;        // TODO: LRU this or something to avoid spamming new color mode filters        if (paint.getColorFilter()->asColorMode(&color, &mode)) {            // 对 colorfilter 中的颜色进行颜色变换            color = transformColor(transform, color);            paint.setColorFilter(SkColorFilter::MakeModeFilter(color, mode));        }    }}

逻辑很简单，就是对颜色进行变换，进一步看看变色逻辑：

// 提亮颜色static SkColor makeLight(SkColor color) {    // 转换成 Lab 模式    Lab lab = sRGBToLab(color);    // 对明度进行反转，明度越高，反转后越低    float invertedL = std::min(110 - lab.L, 100.0f);    if (invertedL > lab.L) {        // 反转后的明度高于原明度，则使用反转后的明度        lab.L = invertedL;        return LabToSRGB(lab, SkColorGetA(color));    } else {        return color;    }}// 压暗颜色static SkColor makeDark(SkColor color) {    // 转换成 Lab 模式    Lab lab = sRGBToLab(color);    // 对明度进行反转，明度越高，反转后越低    float invertedL = std::min(110 - lab.L, 100.0f);    if (invertedL < lab.L) {        // 反转后的明度低于原明度，则使用反转后的明度        lab.L = invertedL;        // 使用 rgb 格式返回        return LabToSRGB(lab, SkColorGetA(color));    } else {        // 直接返回原颜色        return color;    }}static SkColor transformColor(ColorTransform transform, SkColor color) {    switch (transform) {        case ColorTransform::Light:            return makeLight(color);        case ColorTransform::Dark:            return makeDark(color);        default:            return color;    }}

到此，对 paint 的变换结束，看来无非就是反转明度。

再来看看对图片的变换：

bool transformPaint(ColorTransform transform, SkPaint* paint, BitmapPalette palette) {    // 根据 palette 和 colorfilter 判断图片是亮还是暗的    palette = filterPalette(paint, palette);    bool shouldInvert = false;    if (palette == BitmapPalette::Light && transform == ColorTransform::Dark) {        // 图片本身是亮的，但是要求变暗，反转        shouldInvert = true;    }    if (palette == BitmapPalette::Dark && transform == ColorTransform::Light) {        // 图片本身是暗的，但是要求变亮，反转        shouldInvert = true;    }    if (shouldInvert) {        SkHighContrastConfig config;        config.fInvertStyle = SkHighContrastConfig::InvertStyle::kInvertLightness;        // 叠加一个亮度反转的 colorfilter        paint->setColorFilter(SkHighContrastFilter::Make(config)->makeComposed(paint->refColorFilter()));    }    return shouldInvert;}

终于，bitmap 的变换也分析完了，呼~

4.2. View 级别 forceDarkAllowed

但是，还没完呢~~~还记得我们最开始说的，除了 Theme 级别，还有一个 View 级别的 forceDarkAllowed，通过 View 级别 forceDarkAllowed 可以关掉它及它的子 view 的夜间模式开关。依然从 java 层看下去哈

// rameworks/base/core/java/android/view/View.javapublic class View implements Drawable.Callback, KeyEvent.Callback,        AccessibilityEventSource {    public View(Context context, @Nullable AttributeSet attrs, int defStyleAttr, int defStyleRes) {        final TypedArray a = context.obtainStyledAttributes(                attrs, com.android.internal.R.styleable.View, defStyleAttr, defStyleRes);        final int N = a.getIndexCount();        for (int i = 0; i < N; i++) {            int attr = a.getIndex(i);            switch (attr) {                case R.styleable.View_forceDarkAllowed:                    // 注意，这个默认是 true 的                    mRenderNode.setForceDarkAllowed(a.getBoolean(attr, true));                    break;            }        }    }}// frameworks/base/graphics/java/android/graphics/RenderNode.javapublic final class RenderNode {    public boolean setForceDarkAllowed(boolean allow) {        // 又是 native 方法        return nSetAllowForceDark(mNativeRenderNode, allow);    }}

// frameworks/base/core/jni/android_view_RenderNode.cppstatic jboolean android_view_RenderNode_setAllowForceDark(jlong renderNodePtr, jboolean allow) {    return SET_AND_DIRTY(setAllowForceDark, allow, RenderNode::GENERIC);}// frameworks/base/libs/hwui/RenderProperties.hclass ANDROID_API RenderProperties {public:    bool setAllowForceDark(bool allow) {        // 设置到 mPrimitiveFields.mAllowForceDark 变量中        return RP_SET(mPrimitiveFields.mAllowForceDark, allow);    }    bool getAllowForceDark() const {        return mPrimitiveFields.mAllowForceDark;    }}

和 Theme 级别的一样，仅仅只是设置到变量中而已，关键是要看哪里使用这个变量，经过查找，我们发现，它的使用同样在 RenderNode 的 prepareTreeImpl 中：

void RenderNode::prepareTreeImpl(TreeObserver& observer, TreeInfo& info, bool functorsNeedLayer) {     ...    // 1. 如果 view 关闭了夜间模式，会在这里让 info.disableForceDark 加 1    // 2. info.disableForceDark 正是 handleForceDark 中关键变量，还记得吗？    // 3. nfo.disableForceDark 大于 0 会让此 RenderNode 跳过夜间模式处理    // 4. 如果 info.disableForceDark 本身已经大于 0 了，view.setForceDarkAllowed(true) 也毫无意义    if (!mProperties.getAllowForceDark()) {        info.disableForceDark++;    }    prepareLayer(info, animatorDirtyMask);    if (info.mode == TreeInfo::MODE_FULL) {        // 这里面会调用 handleForceDark 方法处理夜间模式        pushStagingDisplayListChanges(observer, info);    }    if (mDisplayList) {        info.out.hasFunctors |= mDisplayList->hasFunctor();        // 递归调用子 Node 的 prepareTreeImpl 方法        bool isDirty = mDisplayList->prepareListAndChildren(                observer, info, childFunctorsNeedLayer,                [](RenderNode* child, TreeObserver& observer, TreeInfo& info,                   bool functorsNeedLayer) {                    child->prepareTreeImpl(observer, info, functorsNeedLayer);                });        if (isDirty) {            damageSelf(info);        }    }    ...    // 重要，把 info.disableForceDark 恢复回原来的值，不让它影响 Tree 中同级的其他 RenderNode    // 但是本 RenderNode 的子节点还是会受影响的，这就是为什么父 view 关闭了夜间模式，子 view 也会受影响的原因    // 因为还原 info.disableForceDark 操作是在遍历子节点之后执行的    if (!mProperties.getAllowForceDark()) {        info.disableForceDark--;    }    ...}

5. 总结

本文到目前为止，总算把 Android Q 夜间模式实现原理梳理了一遍，总的来说实现不算复杂，说白了就是把 paint 中的颜色转换一下或者叠加一个 colorfilter，虽然中间还有关联知识没有细说，如 RenderThread、DisplayList、RenderNode 等图形相关的概念，限于文章大小，请读者自行了解

另外，由于水平有限，难免文中有错漏之处，若哪里写的不对，请大家及时指出，蟹蟹啦~

Android(安卓)Q 深色模式（Dark Mode）源码解析

1. 简介

2. 打开与关闭

3. 如何适配

3.1. 让应用主题继承 `DayNight` 主题

3.2. 通过 forceDarkAllowed 启用

4. 实现原理

4.1. Theme 级别 forceDarkAllowed

4.2. View 级别 forceDarkAllowed

5. 总结

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