ViewRootImpl如何負責管理繪制視圖樹和刷新界面
作者：Reathin
mHandler是當前主線程的handler，當接收到onVsync信號的時候，將自己封裝到Message中，等到Looper處理，最后Looper處理消息的時候就會調用run方法最終從mCallbackQueues取回之前添加的任務再執行run方法，也就是TraservalRunnable的run方法。
ViewRootImpl位于視圖層次結構的頂部，負責View和WindowManager之間的通信。
- 視圖繪制：負責調用View樹的繪制流程，包括測量（measure）、布局（layout）和繪制（draw）等操作。監聽View樹的改變，并根據需要觸發相應的繪制操作，確保界面的及時更新。
- 事件分發：負責將輸入的各種事件（如觸摸事件、按鍵事件等）分發給正確的View處理。根據觸摸事件的位置信息，逐層遍歷View樹，找到最合適的View來處理事件。將處理結果返回給系統，以便進行后續的處理，如滾動、點擊等。
- 窗口管理：承擔Android窗口管理的一部分職責。負責創建和管理窗口，將窗口與ViewRootImpl進行綁定。當窗口需要顯示或隱藏時，ViewRootImpl會相應地調整界面的顯示狀態。
ViewRootImpl關聯了多個類和接口，IWindowSession、Choreographer及其FrameCallback接口等。IWindowSession用于客戶端和WindowManagerService之間進行窗口管理操作的接口，允許ViewRootImpl與WindowManagerService進行通信，執行如添加、刪除、更新窗口等操作。
scheduleTraversals
scheduleTraversals()方法負責將一次視圖遍歷（traversal）排期到其調度計劃中，但并不會立即執行遍歷操作。方法被許多操作所調用，比如當視圖的大小、位置等屬性發生變化時，或者當調用requestLayout()、invalidate()等方法時，都會觸發scheduleTraversals()。作用是將視圖的測量、布局和繪制操作（即遍歷操作）放入待執行隊列中，并注冊一個底層的刷新信號監聽器。
public void invalidate(boolean invalidateCache) {
invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true);
}
void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache, boolean fullInvalidate) {
...
// Propagate the damage rectangle to the parent view.
final AttachInfo ai = mAttachInfo;
final ViewParent p = mParent;
if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {
final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;
damage.set(l, t, r, b);
//調用父容器的方法，向上傳遞事件
p.invalidateChild(this, damage);
}
...
}
public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) {
.....
ViewParent parent = this;
do {
View view = null;
if (parent instanceof View) {
view = (View) parent;
}
if (drawAnimation) {
if (view != null) {
view.mPrivateFlags |= PFLAG_DRAW_ANIMATION;
} else if (parent instanceof ViewRootImpl) {
((ViewRootImpl) parent).mIsAnimating = true;
}
}
// If the parent is dirty opaque or not dirty, mark it dirty with the opaque
// flag coming from the child that initiated the invalidate
if (view != null) {
if ((view.mViewFlags & FADING_EDGE_MASK) != 0 && view.getSolidColor() == 0) {
opaqueFlag = PFLAG_DIRTY;
}
if ((view.mPrivateFlags & PFLAG_DIRTY_MASK) != PFLAG_DIRTY) {
view.mPrivateFlags = (view.mPrivateFlags & ~PFLAG_DIRTY_MASK) | opaqueFlag;
}
}
//調用ViewGrup的invalidateChildInParent，如果已經達到最頂層view,則調用ViewRootImpl的invalidateChildInParent。
parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty);
if (view != null) {
// Account for transform on current parent
Matrix m = view.getMatrix();
if (!m.isIdentity()) {
RectF boundingRect = attachInfo.mTmpTransformRect;
boundingRect.set(dirty);
m.mapRect(boundingRect);
dirty.set((int) Math.floor(boundingRect.left),
(int) Math.floor(boundingRect.top),
(int) Math.ceil(boundingRect.right),
(int) Math.ceil(boundingRect.bottom));
}
}
} while (parent != null);
}
}當VSYNC信號到來時（VSYNC信號是Android系統中用于同步屏幕刷新的信號），系統會從待執行隊列中取出對應的scheduleTraversals()操作，并將其加入到主線程的消息隊列中。然后，主線程會從消息隊列中取出并執行這個操作，進而觸發視圖的測量、布局和繪制流程。
private void scheduleFrameLocked(long now) {
if (!mFrameScheduled) {
mFrameScheduled = true;
if (USE_VSYNC) {
//這里判斷，當前執行的線程是否是創建該Choreographer的線程，如果是直接執行。否則通過handler 發送到 創建該Choreographer的線程去執行。
if (isRunningOnLooperThreadLocked()) {
scheduleVsyncLocked();
} else {
//這條message 最后處理還是調用到了scheduleVsyncLocked方法
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC);
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(msg);
}
} else {
final long nextFrameTime = Math.max(
mLastFrameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS + sFrameDelay, now);
if (DEBUG_FRAMES) {
Log.d(TAG, "Scheduling next frame in " + (nextFrameTime - now) + " ms.");
}
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_FRAME);
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, nextFrameTime);
}
}
}
private void scheduleVsyncLocked() {
mDisplayEventReceiver.scheduleVsync();
}
public void scheduleVsync() {
if (mReceiverPtr == 0) {
Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event " + "receiver has already been disposed.");
} else {
nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);
}
}在這個過程中，performTraversals()方法會被調用。方法會執行實際的測量、布局和繪制操作。首先會調用measureHierarchy()方法進行測量，然后調用performLayout()方法進行布局，最后調用draw()方法進行繪制。這些操作會按照順序執行，以確保視圖能夠正確地顯示在屏幕上。最終通過nativeScheduleVsync()原生方法通知屏幕進行繪制。
performTraversals
performTraversals()方法負責啟動視圖的測量（measure）、布局（layout）和繪制（draw）流程。當需要創建視圖、視圖參數改變或界面需要刷新時，可能會從根視圖DecorView開始重新進行測量、布局和繪制，這時就會調用到performTraversals()方法。
private void performTraversals() {
...
performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
...
performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
...
performDraw();
}
void doTraversal() {
//防止重入
if (mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = false;
//移除同步屏障
mHandler.getLooper().getQueue()
.removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
performTraversals();
}
}
圖片
- 「測量（Measure）」：在這個階段，系統會遍歷整個視圖樹，計算每個視圖的大小。這個過程中會用到MeasureSpec，每個MeasureSpec都包含了一個測量模式和測量大小，測量模式主要有三種：EXACTLY（父視圖已經確定了子視圖的確切大小）、AT_MOST（子視圖的大小有一個最大值限制）和UNSPECIFIED（父視圖對子視圖的大小沒有要求）。
- 「布局（Layout）」：在測量完成后，系統會為每個視圖確定其在屏幕上的精確位置。這個過程中，父視圖會根據測量階段得到的子視圖大小以及自身的布局參數，計算出子視圖應該放置的位置。
- 「繪制（Draw）」：系統會遍歷整個視圖樹，根據每個視圖的繪制參數（如顏色、形狀等）將其繪制到屏幕上。這個過程中，視圖會按照其在視圖樹中的層次順序進行繪制，先繪制父視圖，再繪制子視圖。
final TraversalRunnable mTraversalRunnable = new TraversalRunnable();
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
//移除同步屏障
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
}
}
void unscheduleTraversals() {
mChoreographer.removeCallbacks(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
}
}
public void postCallback(int callbackType, Runnable action, Object token) {
postCallbackDelayed(callbackType, action, token, 0);
}
public void postCallbackDelayed(int callbackType,
Runnable action, Object token, long delayMillis) {
...
postCallbackDelayedInternal(callbackType, action, token, delayMillis);
}
private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType,
Object action, Object token, long delayMillis) {
....
synchronized (mLock) {
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
final long dueTime = now + delayMillis;
//把 任務添加到了mCallbackQueues 回調里面去，等待回調執行。
mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);
//now=0 ,走進scheduleFrameLocked()方法內
if (dueTime <= now) {
scheduleFrameLocked(now);
} else {
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action);
msg.arg1 = callbackType;
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime);
}
}
}
//Choreographer內部類DisplayEventReceiver，重寫了onVsync方法
@Override
public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {
mTimestampNanos = timestampNanos;
mFrame = frame;
Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
// 設置成異步消息
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
}
public void run() {
mHavePendingVsync = false;
doFrame(mTimestampNanos, mFrame);
}
// Choreographer
void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) {
...
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);
}
void doCallbacks(int callbackType, long frameTimeNanos) {
CallbackRecord callbacks;
// 從mCallbackQueues取出
callbacks = mCallbackQueues[callbackType].extractDueCallbacksLocked(now / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
for (CallbackRecord c = callbacks; c != null; c = c.next) {
c.run(frameTimeNanos);
}
}
// CallbackRecord
public void run(long frameTimeNanos) {
if (token == FRAME_CALLBACK_TOKEN) {
((FrameCallback)action).doFrame(frameTimeNanos);
} else {
// 這里也即是調用了TraservalRunnable的run方法，也即是三個繪制流程
((Runnable)action).run();
}
}mHandler是當前主線程的handler，當接收到onVsync信號的時候，將自己封裝到Message中，等到Looper處理，最后Looper處理消息的時候就會調用run方法最終從mCallbackQueues取回之前添加的任務再執行run方法，也就是TraservalRunnable的run方法。最終觸發performTraversals方法進行界面刷新。
責任編輯：武曉燕
來源：
沐雨花飛蝶
