Android中View的量算、布局及绘图机制

为了研究Android中View的布局及绘图机制，我创建了一个非常简单的App，该App只有一个Activity，该Activity对应的layout如下所示：

"http://schemas.android.com/apk/res/android"    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent"    android:layout_height="match_parent" android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin" tools:context=".MainActivity">    "@string/hello_world" android:layout_width="wrap_content"        android:layout_height="wrap_content" /></RelativeLayout>

该布局文件很简单，RelativeLayout下面就一个TextView。

我们启动App后，通过Hierarchy Viewer查看App中的布局层级，如下所示：

从上图我们可以看出，App的根结点是PhoneWindow$DecorView，此处的$表示DecorView是PhoneWindow下面的内部类实例。PhoneWindow$DecorView下面有三个child，分别是LinearLayout实例、View@49da043和View@44ff410。View@49da043表示的是navigationBarBackground，View@44ff410表示的是statusBarBackground。LinearLayout下面有两个child，分别是ViewStub实例和FrameLayout实例，其中ViewStub不需要绘制，所以我们在下面的讨论中可以直接对其忽略。FrameLayout下有一个child，RelativeLayout实例，该RelativeLayout实例对应的就是布局文件activity_main.xml中的RelativeLayout，RelativeLayout下有一个child，即TextView。

以上提到的控件都是View的实例，有的则是ViewGroup的实例，ViewGroup继承自View，PhoneWindow$DecorView、RelativeLayout、FrameLayout、RelativeLayout都直接或间接继承自ViewGroup，只有ViewGroup实例才能有子节点。

当我们在onCreate()方法中调用setContentView(R.layout.activity_main)方法后，Android会从layout的树形结构中自上而下开始对所有的View进行量算、布局、绘图，具体来说经过以下过程：

Android自上而下对所有View进行量算，这样Android就知道了每个View想要的尺寸大小，即宽高信息
在完成了对所有View的量算工作后，Android会自上而下对所有View进行布局，Android就知道了每个View在其父控件中的位置，即View到其父控件四边的left、right、top、bottom
在完成了对所有View的布局工作后，Android会自上而下对所有View进行绘图，这样Android就将所有的View渲染到屏幕上了

以下是涉及到的相关类的源码：
View源码
ViewGroup源码
ViewRootImpl源码
PhoneWindow$DecorView源码
LinearLayout源码
FrameLayout源码
RelativeLayout源码
TextView源码

量算

关于Measure：

View用measure()方法进行量算，量算的目的是View让其父节点知道它想要多大的尺寸，所以说量算是后面对View进行布局以及绘图的基础。
View的measure()方法中会执行onMeasure()方法，View类本身的onMeasure()方法不是空方法，其将量算完的结果保存到View中。View的子类不应该重写measure()方法，如果需要的话应该重写onMeasure()方法，ViewGroup的子类都应该重写onMeasure()方法，比如PhoneWindow$DecorView、RelativeLayout、FrameLayout、RelativeLayout都重写了onMeasure()方法，这些类都在onMeasure()方法中遍历child，并调用child的measure()方法，对child进行量算，纵向递归进行，从而实现自上而下对View树进行量算，直至完成对叶子节点View的量算。
量算的起点是ViewRootImpl类，ViewRootImpl是根View，即View树上面的根结点，严格来说ViewRootImpl不属于View，其实现了ViewParent接口，其下才是PhoneWindow$DecorView。
Android在对View树进行自上而下的量算时，采用的是深度优先算法，而非广度优先算法，即遍历到某个View时，Android会首先沿着该View一直纵向遍历并量算到处于叶子节点的View，只有对该View及其所有子孙View（如果存在子孙View的话）完成量算后，才会量算该View的兄弟节点View。

以下是Android对所有View自上而下量算的调用过程：

由上我们可以看出，首先ViewRootImpl执行了doTraversal()和performTraversals() 方法，然后执行ViewRootImpl的performMeasure()方法，该方法是Android对所有View进行量算的起点。在该方法中会从ViewRootImpl开始自上而上对View树进行遍历，首先ViewRootImpl对PhoneWindow$DecorView进行量算，在执行到PhoneWindow$DecorView的onMeasure()方法时，其遍历所有的child，对依次它们进行量算，首先对调用LinearLayout的measure()方法，对第一个子节点LinearLayout进行量算。
LinearLayout在measure()方法中会调用onMeasure()方法，在该方法中LinearLayout调用了measureVertical()方法，该方法会遍历其child并对其进行量算，由于其子节点ViewStub不用于渲染，所以此处不对其量算，对其忽略，对另一个child FrameLayout进行量算，调用FrameLayout的measure()方法。
FrameLayout在执行measure()方法时会执行onMeasure()方法，在该方法中会遍历所有的child，并对它们进行量算。其下只有一个child，即RelativeLayout，调用RelativeLayout的measure()方法，对其进行量算。
RelativeLayout在measure()方法中会执行onMeasure()方法，在该方法中会遍历所有的child，并对它们进行量算。其下只有一个child，即TextView，调用TextView的measure()方法对其进行量算，在其中会执行onMeasure()方法。
以上完成了对View树中LinearLayout及其所有子算View的量算工作，之后会对PhoneWindow$DecorView中的另外两个View进行量算，这也体现了Android采用深度优先算法对View树进行遍历量算的过程。View@49da0d3和View@44ff410会依次执行measure()方法和onMeasure()方法。

这样整个View树自上而下的量算过程就结束了，经过量算Android知道了各个View想要渲染的尺寸大小，即宽度和高度信息。

关于量算中measure()和onMeasure()方法的一些细节可参见博文《源码解析Android中View的measure量算过程》。

布局

关于Layout：

布局的前提是已经对View进行了量算，View通过调用layout()方法进行布局，布局的目的是让Android知道View在其父控件中的位置，即距父控件四边的距离left、right、top、bottom。布局是绘图的基础，只有完成了布局，才能对View进行绘图。
View的layout()方法中会执行onLayout()方法，View类本身的onLayout()是空方法。View的子类不应该重写layout()方法，如果需要的话应该重写其onLayout()方法，ViewGroup的子类都应该重写onLayout()方法，比如PhoneWindow$DecorView、RelativeLayout、FrameLayout、RelativeLayout都重写了onLayout()方法，这些类都在onLayout()方法中遍历child，并调用child的layout()方法，对child进行布局，纵向递归进行，从而实现自上而下对View树进行布局，直至完成对叶子节点View的布局。
布局的起点也是ViewRootImpl类，ViewRootImpl是根View，即View树上面的根结点，严格来说ViewRootImpl不属于View，其实现了ViewParent接口，其下才是PhoneWindow$DecorView。
Android在对View树进行自上而下的布局时，采用的是深度优先算法，而非广度优先算法，即遍历到某个View时，Android会首先沿着该View一直纵向遍历并布局到处于叶子节点的View，只有对该View及其所有子孙View（如果存在子孙View的话）完成布局后，才会布局该View的兄弟节点View。

Android中的布局过程与之前上面提到的量算过程很类似，以下是Android对所有View自上而下布局的调用过程：

由上我们可以看出，首先ViewRootImpl执行了doTraversal()和performTraversals() 方法，然后执行ViewRootImpl的performLayout()方法，该方法是Android对所有View进行布局的起点。在该方法中会从ViewRootImpl开始自上而下对View树进行遍历，首先ViewRootImpl执行PhoneWindow$DecorView的layout()方法，对其进行布局。
PhoneWindow$DecorView在其layout()方法中会执行onLayout()方法，PhoneWindow$DecorView会在onLayout()方法中遍历其所有的child，并依次调用child的layout()方法，实现对child的布局。首先调用其第一个child LinearLayout的layout()方法。
LinearLayout在layout()方法中会执行onLayout()方法，在该方法中会调用layoutVertical()方法，该方法会遍历其所有的child并依次调用child的layout()方法进行布局。由于其子节点ViewStub不用于渲染，所以此处不对其进行布局，对其忽略，对另一个child FrameLayout进行布局，调用FrameLayout的layout()方法。
FrameLayout在layout()方法中会执行onLayout()方法，在该方法中会调用layoutChildren()方法，该方法会遍历其所有的child并依次调用child的layout()方法进行布局。其下只有一个child，即RelativeLayout，执行RelativeLayout的layout()方法，对其进行布局。
RelativeLayout在layout()方法中会执行onLayout()方法，在该方法中会遍历所有的child并依次调用child的layout()方法进行布局。其下只有一个child，即TextView，调用TextView的layout()方法对其进行布局，在其中会执行onLayout()方法。
以上完成了对View树中LinearLayout及其所有子孙View的布局工作，之后会对PhoneWindow$DecorView中的另外两个View进行布局，这也体现了Android采用深度优先算法对View树进行遍历布局的过程。View@49da043和View@44ff410会依次执行layout()方法和onLayout()方法。

这样整个View树自上而下的布局过程就结束了，经过布局Android知道了各个View在其父控件中的位置。

关于布局layout的细节可参见博文《源码解析Android中View的layout布局过程》。

绘图

关于Draw：

绘图的前提是已经对View进行了量算和布局，View通过调用draw()方法进行绘图，绘图的目的就是让View在UI界面上呈现出来。
View的draw()方法中会依次onDraw()和dispatchDraw()方法，View类本身的onDraw()和dispatchDraw()方法都是空方法。View的子类不应该重写draw()方法，如果需要的话应该按具体情况选择重写onDraw()方法或dispatchDraw()方法，具体来说：
- 当我们需要自定义一个View（而非ViewGroup）时，我们需要重写View的onDraw()方法以实现对自定义View的绘制，即onDraw()用于绘制View自身UI。
- Android中的ViewGroup类重写了View中的dispatchDraw()方法，ViewGroup.dispatchDraw()方法会遍历其所有的child，并依次调用child的draw()方法，即dispatchDraw()用于绘制ViewGroup的所有子孙View的UI，这是与onDraw()不同的。由于ViewGroup已经具体实现了dispatchDraw()方法，所以大部分情况下ViewGroup的子类无需再对其进行重写，例如PhoneWindow$DecorView、RelativeLayout、FrameLayout、RelativeLayout都没有重写dispatchDraw()方法。只有在极少数情况下，为了实现某些特殊需求，我们才有可能重写ViewGroup的dispatchDraw()方法，但是即便重写该方法我们也应该在我们的实现中调用super.dispatchDraw()方法以便实现对子孙View进行绘制。
绘图的起点也是ViewRootImpl类，ViewRootImpl是根View，即View树上面的根结点，严格来说ViewRootImpl不属于View，其实现了ViewParent接口，其下才是PhoneWindow$DecorView。
Android在对View树进行自上而下的绘图时，采用的也是深度优先算法，而非广度优先算法，即遍历到某个View时，Android会首先沿着该View一直纵向遍历并绘图到处于叶子节点的View，只有对该View及其所有子孙View（如果存在子孙View的话）完成绘图后，才会渲染该View的兄弟节点View。

Android中的绘图过程与之前上面提到的量算、布局过程类似，以下是Android对所有View进行自上而下绘图的调用过程：

由上我们可以看出，首先ViewRootImpl执行了doTraversal()和performTraversals() 方法，然后执行ViewRootImpl的performDraw()方法，该方法是Android对所有View进行绘图的起点。在该方法中会从ViewRootImpl开始自上而下对View树进行遍历，首先ViewRootImpl执行PhoneWindow$DecorView的draw()方法，对其绘图。
PhoneWindow$DecorView在其draw()方法中会依次执行onDraw()方法和dispatchDraw()方法，在dispatchDraw()方法中会遍历所有的child，调用child的draw()方法，对child进行绘图。首先调用其第一个child LinearLayout的draw()方法。
LinearLayout在darw()方法中也会依次执行onDraw()方法和dispatchDraw()方法，在dispatchDraw()方法中会遍历所有的child，调用child的draw()方法，对child进行绘图。由于其子节点ViewStub不用于渲染，所以此处不对其进行绘图，对其忽略，对另一个child FrameLayout进行绘图，调用FrameLayout的draw()方法。
FrameLayout在draw()方法中也会依次执行onDraw()方法和dispatchDraw()方法，在dispatchDraw()方法中会遍历所有的child，调用child的draw()方法，对child进行绘图。其下只有一个child，即RelativeLayout，执行RelativeLayout的draw()方法，对其进行绘图。
RelativeLayout在draw()方法中也会依次执行onDraw()方法和dispatchDraw()方法，在dispatchDraw()方法中会遍历所有的child，调用child的draw()方法，对child进行绘图。其下只有一个child，即TextView，执行TextView的draw()方法，对其进行绘图，并在其中执行TextView的onDraw()方法，对TextView进行实际的渲染。
以上完成了对View树中LinearLayout及其所有子孙View的绘图工作，之后会对PhoneWindow$DecorView中的另外两个View进行绘图，这也体现了Android采用深度优先算法对View树进行遍历绘图的过程。View@49da043和View@44ff410会依次执行draw()方法和onDraw()方法。

总结

当我们在onCreate()方法中调用setContentView(R.layout.activity_main)方法后，Android会从layout的树形结构中自上而下开始对所有的View进行量算、布局、绘图：

量算、布局、绘图的起点都是ViewRootImpl
通过调用ViewRootImpl的performMeasure() 方法，开始驱动Android自上而下对所有View进行量算，这样Android就知道了每个View想要的尺寸大小，即宽高信息
在完成了对所有View的量算工作后，通过调用ViewRootImpl的performLayout()方法，开始驱动Android会自上而下对所有View进行布局，Android就知道了每个View在其父控件中的位置，即View到其父控件四边的left、right、top、bottom
在完成了对所有View的布局工作后，通过调用ViewRootImpl的performDraw()方法，开始驱动Android会自上而下对所有View进行绘图，这样Android就将所有的View渲染到屏幕上了

希望本文对大家理解Android中View的布局和绘图机制有所帮助。

相关阅读：
《Android相关博文整理汇总》
《源码解析Android中View的measure量算过程》
《源码解析Android中View的layout布局过程》

量算

布局

绘图

总结

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