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Android如何通过View进行渲染
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探索Window、Activity、View三者关系

承上Activity、Window、View之间的关系

Android如何通过View进行渲染

在另一篇文章中学习Activity、Window、View之间的关系时，我们了解了ViewRootImpl在整个流程中起着承上启下的作用。

  1. ViewRootImpl中通过Binder通信机制，远程调用WindowSession将View添加到Window中
  2. ViewRootImpl在添加View之前，又需要调用requestLayout方法，执行完整的View树的渲染操作

一、屏幕绘制

1.ViewRootImpl requestLayout流程

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requestLayout第一次被调用是在setView方法中，从名字也可以看出，这个方法主要目的就是请求布局操作，其中包括VIew的测量，布局，绘制等。具体如下：

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说明：

  1. 检查是否为合法线程，一般情况下就是检查是否为主线程
  2. 将请求布局标识符设置为true，这个参数决定了后续是否需要执行measure和layout操作。

最后执行scheduleTraversals方法，如下：

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说明：

  1. 向主线程消息队列中插入SyncBarrier Message。该方法发送了一个没有target的Message到Queue中，在next方法中获取消息时，如果发现没有target的Message，则在一定的时间内跳过同步消息，优先执行异步消息。这里通过调用此方法，保证UI绘制操作优先执行
  2. 调用Choreographer的postCallback方法，实际上也是发送一个Message到主线程消息队列

Choreographer的postCallback的执行流程如下：

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可以看出最终通过Handler发送到MessageQueue中的Message被设置为异步类型的消息。

mTraversalRunable是一个实现Runnable接口的TraversalRunable类型对象，其run方法如下：

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可以看出，在run方法中调用了doTraversal方法，并最终调用了performTraversal()方法，这个方法就是真正的开始View绘制流程：measure -> layout -> draw

2.ViewRootImpl的performTraversal方法

这个方法是一个比较重的方法，查看源码发现一共将近900行。但是抽取下核心，这个方法实际上只做了3件事：

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很明显，实际就是执行了我们在定义View中的3个主要过程

以测量performMeasure实现举例

3.ViewRootImpl 的 measureHierarchy

View的测量是一层递归调用，递归执行子View的测量工作之后，最后决定父视图的宽和高。但是这个递归的起源是在哪呢？就是DecorView！！！因为在measureHierarchy方法中最终是调用performMeasure方法来进行测量工作的，所以直接看performMeasure方法的实现，如下：

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在这个方法中，通过getRootMeasureSpec方法获取了根View的MeasureSpec，实际上MeasureSpec中的宽高此处获取的值是Window的宽高。关于MeasureSpec介绍可以看下之前的自定义View内容

4.ViewRootImpl 的performMeasure

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这个很简单，只是执行了mView的measure方法，这个mView就是DecorView。其DecorView的measure方法中，会调用onMeasure方法，而DecorView是继承自FrameLayout的，因此最终会执行FrameLayout中的onMeasure方法，并递归调用子View的onMeasure方法

performLayout也是类似的过程，不再赘述

5.ViewRootImpl 的 performDraw

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可以看出，在performDraw方法中，调用的ViewRootImpl的draw方法。在draw方法中进行UI绘制操作，Android提供了2种绘制方式：

  1. 表示APP开启了硬件加速功能，所以会启用硬件加速绘制
  2. 表示使用软件绘制

ViewRootImpl 中有一个非常重要的对象Surface，之所以说ViewRootImpl的一个核心功能就是负责UI渲染，原因就在于在ViewRootImpl中会将我们在draw方法中绘制的UI元素，绑定到这个Surface上。如果说Canvas是画板，那么Surface就是画板上的画纸，Surface中的内容最终会被传递给底层的SurfaceFlinger，最终将Surface中的内容进行合成并显示在屏幕上

6.软绘制 drawSoftware

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  1. 调用DecorView 的draw方法将UI元素绘制到画布Canvas对象中，具体可以绘制的内容在自定义View时总结过
  2. 请求将Canvas中的内容显示到屏幕上，实际上就是将Canvas中的内容提交给SurfaceFlinger进行合成处理

默认情况下，软件绘制没有采用GPU渲染的方式，drawSoftware工作完全由CPU来完成

DecorView并没复写draw方法，因此实际是调用的顶层View的draw方法，如下：

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解释：

  1. 绘制View的背景
  2. 绘制View自身内容
  3. 对draw事件进行分发，在View中是空实现，实际调用的是ViewGroup中的实现，并递归调用子View的draw事件

二、启用硬件加速

1.是否启用硬件加速

可以在ViewRootImpl的draw方法中，通过如下方法判断是否启用硬件加速：

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可以在清单文件中，指定Application或某一个Activity支持硬件加速

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此外还可以进行粒度更小的硬件加速设置，比如设置某个View支持硬件加速：

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之所有有这么多区分，是因为并不是所有的2D绘制操作都支持硬件加速，当在自定义View中使用如下API，可能导致程序工作不正常：

Canvas：

  1. clipPath()
  2. clipRegion()
  3. drawPicture()
  4. drawPosText()
  5. drawTextOnPath()
  6. drawVertices()

Paint：

  1. setLinearText()
  2. setMaskFilter()
  3. setRasterizer()

2.硬件加速优势

看下为什么硬件加速能够提高UI渲染的性能。再看ViewRootImpl的draw方法：

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图中mThreadRenderer是ThreadRenderer类型，其draw方法具体如下：

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①处就是硬件加速的特殊之处，通过updateRootDisplayList方法将View视图抽象成一个RenderNode对象，并构建View的DrawOp树

②处通知RenderThread进行绘制操作，RenderThread是一个单例线程，每个进程最多只有一个硬件渲染线程，这样就不会存在多线程并发访问冲突问题

updateRootDisplayList具体如下：

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Android硬件加速过程中，View视图被抽象成RenderNode节点，View中的绘制操作都会被抽象成一个个DrawOp，比如View中drawLine，构建过程中就会被抽象成一个DrawLineOp，drawBitmap操作会被抽象成DrawBitmapOp。每个子View的绘制被抽象成DrawRenderNodeOp，每个DrawOp有对应的OpenGL绘制命令。

上面①处就是遍历View递归构建DrawOp，②处就是根据Canvas将所有的DrawOp进行缓存操作。所有的DrawOp对应的OpenGL命令构建完成之后，就需要使用RenderProxy向RenderThread发送消息，请求OpenGL线程进行渲染。整个渲染过程就是通过GPU并在不同线程绘制渲染图形，因此整个流程会更加顺畅

三、Invalidate轻量刷新

应该都用过invalidate来刷新View，这个方法跟requestLayout的区别在于，它不一定会触发View的measure和layout的操作，多数情况下只会执行draw操作

在View的measure方法中，有如下代码：

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可以看出，如果要触发onMeasure方法，需要对View设置PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位，而这个标志位在requestLayout方法中被设置，invalidate并没有设置此标志位

再看下onLayout方法：

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可以看出，当View的位置发生改变，或添加PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位后onLayout才会被执行。当调用invalidate方法时，如果View的位置并没有发生改变，则View不会触发重新布局的操作

1.postInvalidate

这个也是比较重要的，使用较多的方法

它和invalidate的区别就是invalidate是在UI线程调用，postInvalidate是在非UI线程调用

postInvalidate实现如下：

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最终还是在ViewRootImpl中进行操作

2.ViewRootImpl的dispatchInvalidateDelayed

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在非UI线程中，通过Handler发送一个延时Message，因为Handler是在主线程中创建的，所以最终handlerMessage会在主线程中被执行，方法如下：

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上图中的msg.obj就是发送postInvalidate的View对象，可以看出最红还是回到UI线程执行了View的invalidate方法。

都知道只有UI线程才可以刷新View控件，但是事实并非如下。在ViewRootImpl中对View进行刷新时，会检查当前线程的合法性：

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图中mThread是被赋值为当前线程，而ViewRootImpl是在UI线程中被创建的，因此只有UI线程可以进行View刷新。但是如果能在非UI线程中创建ViewRootImpl，并通过这个ViewRootImpl进行View的添加和绘制操作，那么理论上也是可以在非UI线程中刷新View控件，只是维护程本较高，很少有人去做

总结

主要学习总结了ViewRootImpl是如何执行View的渲染操作的，其中核心方法在performTraversals方法中会按顺序执行measure-layout-draw操作。并介绍了软件绘制和硬件加速的区别。最后介绍了View刷新的两种方式invalidate和postInvalidate

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