Android中的绘制机制

我们知道，其实Android系统的绘制几乎都是在底层完成（调用Native的方法，可参考Canvas类），这里，我主要是想讲一讲我对于Android在framework这一层的绘制机制。不会涉及到太多底层的东西，这一块目前我也没做过多深入的研究。

一，View如何绘制

View#draw方法，提供了一个最基本的绘制机制，子类通常不需要重写这个方法。我们可以通过查看其源码，在View的draw里面，它通常需要做以下几件事情：

    1，绘制自己的背景，如果有的话，因为背景始终都在最后面，所以要先画。

    2，如果需要的话，保存canvas的layer来准备绘制渐变效果，比如说有alpha动画等。

    3，绘制View的内容，其实就是调用onDraw方法，让子类可以绘制自己的内容。

    4，绘制自己的child，具体怎么绘制孩子，ViewGroup会去重写相应的方法。基类的View只是把调用这绘制child的方法，当然这个方法在View里面，应该是什么都不做。

    5，如果需要的话，画渐变效果并还原保存的canvas层。

    6，绘制其他的元素，比如scrollbar等。

通常，View里面要做这些事情，而且顺序不能改变。

下面我们来分析一下代码：

final int privateFlags = mPrivateFlags;        final boolean dirtyOpaque = (privateFlags & DIRTY_MASK) == DIRTY_OPAQUE &&                (mAttachInfo == null || !mAttachInfo.mIgnoreDirtyState);        mPrivateFlags = (privateFlags & ~DIRTY_MASK) | DRAWN;

这几句就是判断当前View是否是不透明或者是dirty（这个表示当前View是否需要重新绘制），它都是根据一些FLAG来判断的。如果dirtyOpaque为true，就会去绘制背景，也会调用onDraw这个方法，子类里面就可以重写这个方法。这里插一点题外话，如果是ViewGroup，默认情况下是不会去调用onDraw的，因为它默认是透明的，不需要去绘制。

if (!dirtyOpaque) {            final Drawable background = mBGDrawable;            if (background != null) {                final int scrollX = mScrollX;                final int scrollY = mScrollY;                if (mBackgroundSizeChanged) {                    background.setBounds(0, 0,  mRight - mLeft, mBottom - mTop);                    mBackgroundSizeChanged = false;                }                if ((scrollX | scrollY) == 0) {                    background.draw(canvas);                } else {                    canvas.translate(scrollX, scrollY);                    background.draw(canvas);                    canvas.translate(-scrollX, -scrollY);                }            }        }

这段代码就是绘制背景图了，代码没有什么特别之处。这里有一点需要注意，background.setBounds(0, 0,  mRight - mLeft, mBottom - mTop);  这里设置了背景的大小，也就是说，当mBackgroundSizeChanged标志量为true时，就会设置其bound，我们可以看看源码，而mBackgroundSizeChanged是在setFrame方法里面调用的，而#setFrame()是在#layout()里面调用的，说白了，当View重新layout时，就会重新去设置背景的大小，当然了，第一次肯干是需要设置的，mBackgroundSizeChanged在调用了#mBackgroundSizeChanged()就会设置为true。

// skip step 2 & 5 if possible (common case)        final int viewFlags = mViewFlags;        boolean horizontalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_HORIZONTAL) != 0;        boolean verticalEdges = (viewFlags & FADING_EDGE_VERTICAL) != 0;        if (!verticalEdges && !horizontalEdges) {            // Step 3, draw the content            if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);            // Step 4, draw the children            dispatchDraw(canvas);            // Step 6, draw decorations (scrollbars)            onDrawScrollBars(canvas);            // we're done...            return;        }

这段代码就是跳过上述的第2和第5步。如果既不需要绘制垂直边缘，也不需要绘制水平边缘的话，那么就走正常的逻辑：第3，第4，和第6步。

    第3步：绘制自己的内容，if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);

    第4步：绘制子孩子， dispatchDraw(canvas);

    第6步，绘制滚动条，onDrawScrollBars(canvas);

经过这几步，绘制就完成了，直接return。

关于第5步的实现，这一步，代码很多，其核心就是保存canvas的layers，再绘制，再还原其layers，代码我就不贴出来了，有兴趣的可以去看源码。

二，ViewGroup如何绘制child

从第一节我们可以得知，View里面的实现绘制子孩子是调用了View#dispatchDraw，ViewGroup会实现这个方法，去按照一定的算法去绘制child。我们一起来看看dispatchDraw的实现。

if ((flags & FLAG_RUN_ANIMATION) != 0 && canAnimate()) {            final boolean cache = (mGroupFlags & FLAG_ANIMATION_CACHE) == FLAG_ANIMATION_CACHE;            for (int i = 0; i < count; i++) {                final View child = children[i];                if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE) {                    final LayoutParams params = child.getLayoutParams();                    attachLayoutAnimationParameters(child, params, i, count);                    bindLayoutAnimation(child);                    if (cache) {                        child.setDrawingCacheEnabled(true);                        child.buildDrawingCache(true);                    }                }            }            final LayoutAnimationController controller = mLayoutAnimationController;            if (controller.willOverlap()) {                mGroupFlags |= FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE;            }            controller.start();            mGroupFlags &= ~FLAG_RUN_ANIMATION;            mGroupFlags &= ~FLAG_ANIMATION_DONE;            if (cache) {                mGroupFlags |= FLAG_CHILDREN_DRAWN_WITH_CACHE;            }            if (mAnimationListener != null) {                mAnimationListener.onAnimationStart(controller.getAnimation());            }        }

这些都做完了，就要开始绘制它的child了。先看这段代码：

if ((flags & FLAG_USE_CHILD_DRAWING_ORDER) == 0) {            for (int i = 0; i < count; i++) {                final View child = children[i];                if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || child.getAnimation() != null) {                    more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);                }            }        } else {            for (int i = 0; i < count; i++) {                final View child = children[getChildDrawingOrder(count, i)];                if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || child.getAnimation() != null) {                    more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);                }            }        }

这个 (flags & FLAG_USE_CHILD_DRAWING_ORDER) == 0 判断就是去check当前这个ViewGroup是否使用drawing order，这个drawing order是什么意思呢？默认情况下，后加入(后调用addView)的child，通常是最后绘制，因为它后加入，理应显示在最上面。但是，还有一种情况，gallery，listview，gridview这样的特殊的ViewGroup，你就不能按照这种方式去管理绘制，因为gallery，listview，gridview它们的child有可能是会被复用的，最先加进去的，有可能上面显示的是最后一条数据，所以说，此时他就需要显示在最上面。

上面的代码，if ((flags & FLAG_USE_CHILD_DRAWING_ORDER) == 0) 如果成立的话，也就是说，当前ViewGroup不需要用drawing order，那么就按正常的从0 - count绘制child。这里调用了ViewGroup#drawChild，它的分析，后面会讲到。如果上面的条件不成立的话，就会用drawing order来绘制，它调用了ViewGroup#getChildDrawingOrder()方法来返回一个索引值。

最后，如果动画做完了的话，它会调用ViewGroup#ontifyAnimationListener()方法

if ((flags & FLAG_ANIMATION_DONE) == 0 && (flags & FLAG_NOTIFY_ANIMATION_LISTENER) == 0 &&                mLayoutAnimationController.isDone() && !more) {            // We want to erase the drawing cache and notify the listener after the            // next frame is drawn because one extra invalidate() is caused by            // drawChild() after the animation is over            mGroupFlags |= FLAG_NOTIFY_ANIMATION_LISTENER;            final Runnable end = new Runnable() {               public void run() {                   notifyAnimationListener();               }            };            post(end);        }

这样，dispatchDraw就算完了，其实他的逻辑不算是复杂，最本质就是调用一些方法(比如说drawChild)去绘制child，然后会设置一些flag。

关于ViewGroup#drawChild的实现，最本质上需要处理以下两点：

    1，动画，从动画中取出一个变换矩阵，根据这个矩阵去绘制出child。

    2，Alpha值，因为存在AlphaAnimation，所以，需要给canvas设置alpha值。

我们看代码会发现，有这么几句核心代码：

final Animation a = child.getAnimation();

more = a.getTransformation(drawingTime, mChildTransformation);

这里，先去拿动画的对象（如果有的话），然后，去取到动画中当前时间所对应的变换(Transformation)，这里面包含了矩阵信息和Alpha值。这ViewGroup#drawChild()方法里面，它还会调用View#onAnimationStart()方法，还会调用View#draw()方法去绘制child。

三，invalidate

关于invalidate，我的理解就是把当前的view标记成无效，然后发送一个绘制消息，而这人消息会触发绘制。所以通常我们要更新UI，就调用这个方法，简而言之，就是要重新绘制UI，就调用invalidate()方法。

/**     * Invalidate the whole view. If the view is visible, {@link #onDraw} will     * be called at some point in the future. This must be called from a     * UI thread. To call from a non-UI thread, call {@link #postInvalidate()}.     */    public void invalidate() {        if (ViewDebug.TRACE_HIERARCHY) {            ViewDebug.trace(this, ViewDebug.HierarchyTraceType.INVALIDATE);        }        if ((mPrivateFlags & (DRAWN | HAS_BOUNDS)) == (DRAWN | HAS_BOUNDS)) {            mPrivateFlags &= ~DRAWN & ~DRAWING_CACHE_VALID;            final ViewParent p = mParent;            final AttachInfo ai = mAttachInfo;            if (p != null && ai != null) {                final Rect r = ai.mTmpInvalRect;                r.set(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop);                // Don't call invalidate -- we don't want to internally scroll                // our own bounds                p.invalidateChild(this, r);            }        }    }

这里面，它调用了parent的ViewParent#invalidateChild()方法，ViewGroup实现了这个方法。

/**     * Don't call or override this method. It is used for the implementation of     * the view hierarchy.     */    public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) {        if (ViewDebug.TRACE_HIERARCHY) {            ViewDebug.trace(this, ViewDebug.HierarchyTraceType.INVALIDATE_CHILD);        }        ViewParent parent = this;        final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;        if (attachInfo != null) {            final int[] location = attachInfo.mInvalidateChildLocation;            location[CHILD_LEFT_INDEX] = child.mLeft;            location[CHILD_TOP_INDEX] = child.mTop;            // If the child is drawing an animation, we want to copy this flag onto            // ourselves and the parent to make sure the invalidate request goes            // through            final boolean drawAnimation = (child.mPrivateFlags & DRAW_ANIMATION) == DRAW_ANIMATION;            // Check whether the child that requests the invalidate is fully opaque            final boolean isOpaque = child.isOpaque() && !drawAnimation &&                    child.getAnimation() != null;            // Mark the child as dirty, using the appropriate flag            // Make sure we do not set both flags at the same time            final int opaqueFlag = isOpaque ? DIRTY_OPAQUE : DIRTY;            do {                View view = null;                if (parent instanceof View) {                    view = (View) parent;                }                if (drawAnimation) {                    if (view != null) {                        view.mPrivateFlags |= DRAW_ANIMATION;                    } else if (parent instanceof ViewRoot) {                        ((ViewRoot) 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 && (view.mPrivateFlags & DIRTY_MASK) != DIRTY) {                    view.mPrivateFlags = (view.mPrivateFlags & ~DIRTY_MASK) | opaqueFlag;                }                parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty);            } while (parent != null);        }    }

ViewGroup#invalidateChild()方法里面有一个do while 循环，它是干什么的呢，简而言之，就是去确定一个dirty的区域和location，这个dirty的Rect和int[] 的location都是AttachInfo的成员变量，也就是说，它把do while 循环执行完后，AttachInfo里面的dirty Rect已经计算好了，有了dirty区域，底层就可以绘制指定的区域。

这里的do - while循环，就是从当前view(调用invalidate的那个View)一层一层地向上找其parent，然后调用parent的ViewParent#invalidateChildInParent()，直到找到根View为止（Root view 没有parent）。

那么为什么要计算dirty区域呢？我们知道，当由当你调用View#invalidate()方法，它默认的区域是整个View的大小，而这个区域的大小可能与其parent的区域有交叉，也有可能与其parent的parent的区域有交叉，所以需要一层一层地向上，这样才能确定出最终需要绘制的区域大小。

ViewParent#invalidateChildInParent方法的实现如下：

/**     * Don't call or override this method. It is used for the implementation of     * the view hierarchy.     *     * This implementation returns null if this ViewGroup does not have a parent,     * if this ViewGroup is already fully invalidated or if the dirty rectangle     * does not intersect with this ViewGroup's bounds.     */    public ViewParent invalidateChildInParent(final int[] location, final Rect dirty) {        if (ViewDebug.TRACE_HIERARCHY) {            ViewDebug.trace(this, ViewDebug.HierarchyTraceType.INVALIDATE_CHILD_IN_PARENT);        }        if ((mPrivateFlags & DRAWN) == DRAWN) {            if ((mGroupFlags & (FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE | FLAG_ANIMATION_DONE)) !=                        FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE) {                dirty.offset(location[CHILD_LEFT_INDEX] - mScrollX,                        location[CHILD_TOP_INDEX] - mScrollY);                final int left = mLeft;                final int top = mTop;                if (dirty.intersect(0, 0, mRight - left, mBottom - top) ||                        (mPrivateFlags & DRAW_ANIMATION) == DRAW_ANIMATION) {                    mPrivateFlags &= ~DRAWING_CACHE_VALID;                    location[CHILD_LEFT_INDEX] = left;                    location[CHILD_TOP_INDEX] = top;                    return mParent;                }            } else {                mPrivateFlags &= ~DRAWN & ~DRAWING_CACHE_VALID;                location[CHILD_LEFT_INDEX] = mLeft;                location[CHILD_TOP_INDEX] = mTop;                dirty.set(0, 0, mRight - location[CHILD_LEFT_INDEX],                        mBottom - location[CHILD_TOP_INDEX]);                return mParent;            }        }        return null;    }

从上面的代码可以看出，它返回的始终是mParent，也就是说，返回自己的parent。这个方法里面，主要就是计算了dirty和location的值，前面已经说过了，这两个值都存在attachInfo里面。AttachInfo是View的一个内部类，它就是当前View和Window的一系列信息，如Window, Handler, RootView，还有刚才说的dirty rect (mTmpInvalRect), location (mInvalidateChildLocation)。

这个attachInfo是何时设置到View里面的呢？此时，我们想一想，在Activity创建的时候，我们会调用setContentView方法，你可以看其源码的实现:

public void setContentView(View view) {        getWindow().setContentView(view);    }

它得到当前的window，调用setContentView，如果你有兴趣可以继续研究，最终代码是在frameworks\base\policy\src\com\android\internal\policy\impl\PhoneWindow中实现的。View#dispatchAttachedToWindow方法，会设置一个attachInfo。ViewGroup重写了这个方法，它里面，也就是依次调用child的dispatchAttachedToWindow方法。这个方法还会在ViewRoot中调用。

以上就是我关于Android中的绘制机制的一些研究，可能很肤浅，有些问题还需要深入研究。