Android控件架构与控件绘制

时间：2022-12-09 18:05:38

导语

控件是每个Android App都必不可少的一部分，无论是使用系统控件，还是使用自定义控件。

主要内容

  • Android控件架构
  • View的测量与绘制
  • ViewGroup的测量与绘制

具体内容

了解Android控件架构以及View与ViewGroup的测量绘制，方便去自定义控件。

Android控件架构

Android中的每一个控件都会在界面中占得一块矩形区域，而在Android中控件大致被分为两类，即ViewGroup控件与View控件。ViewGroup控件作为父控件可以包含多个View控件，并管理其包含的View控件。
通过ViewGroup，整个界面上的控件形成了一个树形结构，这也就是我们常说的控件树，上层控件负责下层子控件的测量与绘制，并传递交互事件。
通常在Activity中使用findViewById()方法在控件树中以树的深度优先遍历来查找对应元素。在每棵控件树的顶部，都有一个ViewParent对象，这就是整棵树的控件核心，所有的交互管理事件都由它来统一调度和分配，从而可以对整个视图进行整体控制。下图展示了一个View视图树。

Android控件架构与控件绘制

通常情况下，在Activity中使用setContentView()方法来设置一个布局，在调用该方法后，布局内容才真正地显示出来。Android界面的架构图如下图所示。

Android控件架构与控件绘制

在每个Activity中，都包含一个Window对象，在Android中Window对象通常由PhoneWindow来实现。PhoneWindow将一个DecorView设置为整个应用的窗口的根View。
DecorView作为窗口界面的顶层视图，封装了封装了一些窗口操作的通用方法。这里面所有View的监听事件，都通过WindowManagerService来进行接收，并通过Activity对象来回调相应的onClickListener。在显示上它将屏幕分为两部分，一个是TitleView，另一个是ContentView。如下图所示。

Android控件架构与控件绘制

视图树的第二层装载了一个LinearLayout，作为ViewGroup，这一层的布局结构会根据对应的参数设置不同的布局，如最常用的布局——上面显示TitleBar下面是Content这样的布局。
用户可以通过设置requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE)来设置全屏显示，视图树中的布局就就只有Content了，这就解释了为什么调用requestWindowFeature()方法一定要在调用setContentView()方法之前才能生效的原因了。
在代码中，当程序在onCreate()方法中调用setContentView()方法后，ActivityManagerService会回调onResume()方法，此时系统才会把整个DecorView添加到PhoneWindow中，并让其显示出来，从而最终完成界面的绘制。

View的测量

Android系统在绘制View前，也必须对View进行测量，告诉系统该画一个多大的View。这个过程在onMeasure()方法中进行。
Android系统提供了一个类——MeasureSpec类，通过它来帮助我们测量View。MeasureSpec是一个32位的int值，其中高2位为测量模式，低30位为测量的大小。

测量模式可以为以下三种：
- EXACTLY
即精确模式，将控件的layout_width属性或layout_height属性指定为具体数值时，比如android:layout_width = “100dp”，或者指定为match_parent属性时（占据父View的大小），系统使用EXACTLY模式。
- AT_MOST
即最大值模式，当控件的layout_width属性或layout_height属性指定为wrap_content时，控件大小一般随着控件的子控件或内容的变化而变化，此时控件的尺寸只要不超过父控件允许的最大尺寸即可。
- UNSPECIFIED
这个属性比较奇怪——它不指定其大小测量模式，View想多大就多大，通常情况下在绘制自定义View时才会使用。

通过MeasureSpec这一个类，我们就获取了View的测量模式和View想要绘制的大小。有了这些信息，我们就可以控制View最后显示的大小。

实例：重写onMeasure()方法

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
}

在IDE中按住Ctrl键查看super.onMeasure()方法，可以发现，系统最终会调用setMeasuredDimension(int widthMeasureSpec, int widthMeasureSpec)方法将测量后的宽高值设置进去，从而完成测量工作。所以重写onMeasure()方法后，最终要做的就是把测量后的宽高值作为参数设置给setMeasuredDimension()方法。
通过上面的分析，重写的onMeasure()方法代码如下：

@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    setMeasuredDimension(
            measureWidth(widthMeasureSpec),
            measureHeight(heightMeasureSpec));
}

在onMeasure()方法中，我们调用自定义的measureWidth()方法和measureHeight()方法分别对宽高重新定义，参数则是宽和高的MeasureSpec对象，MeasureSpec对象中包含了测量模式和测量值的大小。
- 第一步，从MeasureSpec对象中提取出具体的测量模式和大小，代码如下：

int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);  // 取出测量模式
int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);  // 取出测量大小
  • 第二步通过判断测量模式，给出不同的测量值。
    当specMode为EXACTLY时，直接使用指定的specSize即可；当specMode为其它两种模式时，需要给一个默认的大小。如果指定wrap_content属性，即AT_MOST模式，则需要用我们指定大小与specSize较小值做为最后的测量值。
    measureWidth()方法如下所示，这段代码基本可以作为模板代码：
private int measureWidth(int measureSpec) {
int result = size;
int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);

if(specMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
        result = specSize;
    } else {
        result = 200;  // 不是精确值模式时默认值为200
if(specMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
            result = Math.min(result, specSize);
        }
    }
return result;
}

measureHeight()方法与masureWidth()基本一致。程序效果如下图所示。

Android控件架构与控件绘制

View的绘制

测量好了一个View之后，我们就可以简单地重写onDraw()方法，并在Canvas对象上来绘制所需要的图形。Canvas就像是一个画板，使用Paint就可以在上面作画了。

观察：重写onDraw()方法：

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
}

我们发现在onDraw()中有一个参数，就是Canvas canvas对象。使用这个Canvas对象就可以进行绘图了，而在其它地方，通常需要使用代码创建一个Canvas对象，代码如下：

Canvas canvas = new Canvas(bitmap);

当创建一个Canvas对象时，我们通常会传入一个Bitmap对象，传入的Bitmap对象，会与通过这个Bitmap对象的Canvas画面紧紧联系在一起，这个过程我们称之为装载画布。这个Bitmap对象用来存储所有绘制在Canvas上的像素信息。所以当你通过这种方式创建了Canvas对象后，后有调用所有的Canvas.drawXXX()方法都发生在这个bitmap上。

在View类的onDraw()方法中，通过下面代码，我们可以了解到canvas与bitmap直接的关系。首先在onDraw方法中绘制两个bitmap，代码如下所示：

canvas.drawBitmap(bitmap1, 0, 0, null);
canvas.drawBitmap(bitmap2, 0, 0, null);

而对于bitmap2，我们将它装载到另一个Canvas对象中，代码如下所示：

Canvas mCanvas = new Canvas(bitmap2);

在其它地方使用Canvas对象的绘图方法在装载bitmap2的Canvas对象上进行绘画，代码如下所示：

mCanvas.drawXXX

通过mCanvas将绘制效果作用在了bitmap2上，再刷新View的时候，就会发现通过onDraw()方法画出来的bitmap2已经发生了改变，这就是因为bitma2承载了在mCanvas上所进行的绘图操作。虽然我们也使用了Canvas的绘制API，但其实并没有将图形直接绘制在onDraw()方法指定的那块画面上，而是通过改变bitmap，然后让View重绘，从而显示改变之后的bitmap。

ViewGroup的测量

在前面的分析中说了，ViewGroup会去管理其子View，其中一个管理项目就是负责子View的显示大小。当ViewGroup的大小为wrap_content时，ViewGroup就需要对子View进行遍历，以便获得所有子View的大小，从而来设定自己的大小。而在其它模式下则会通过具体的指定值来设置自身大小。
ViewGroup在测量时通过遍历所有子View，从而调用子View的Measure方法来获得每一个子View的测量结果。当子View测量完毕后，就需要将子View放到合适的位置，这个过程就是View的Layout过程。ViewGroup在执行Layout过程时，同样是使用遍历来调用子View的Layout方法，并指定其具体显示的位置，从而来决定其布局位置。
在自定义ViewGroup时，通常会去重写onLayout()方法来控制其子View显示位置的逻辑。同样，如果需要支持wrap_content属性，那么它还必须重写onMeasure()方法，这点与View是相同的。

ViewGroup的绘制

ViewGroup通常情况下不需要绘制，因为它本身就没有需要绘制的东西，如果不是指定了ViewGroup的背景颜色，那么ViewGruop的onDraw()方法都不会被调用。但是，ViewGroup会使用dispatchDraw()方法去绘制其子View，其过程同样是通过遍历所有子View，并调用子View的绘制方法来完成绘制工作。

总结

  • 测量模式分为三种：EXACTLY（精确值模式）、AT_MOST（最大值模式）、UNSPECIFIED。
  • onMeasure()方法可以对View进行测量。
  • onDraw()方法可以对View进行绘制。

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