Android Render(一)Activity窗口構(gòu)成和繪制解析


閱讀者三篇Android繪制文章矿酵,會讓你對理解Android繪制有幫助:


一婴梧、Activity窗口構(gòu)成

這里我們會介紹到ActivityPhoneWindow辨绊、DecorView奶栖、ViewRootImplWindowManagerImplWindowManagerGlobal宣鄙、ActivityThreadSurface袍镀,關(guān)于Activity窗口有很多方面可講,我這里只側(cè)重于Activity窗口的Render方面來講解冻晤。先來兩張張大家早已經(jīng)爛熟于心的圖:

1-1 Activity啟動流程圖
1-2 Activity構(gòu)成圖

一個Activity的構(gòu)成有苇羡,ActivityPhoneWindow鼻弧、DecorView设江,再加上DecorView里面的TitleBar和我們填充的content內(nèi)容,這些還Activity構(gòu)成需要的具體類温数,不是一些輔助類绣硝,其實(shí)還有ViewRootImplWindowManagerImpl撑刺、WindowManagerGlobalActivityThread這幾個不可見的輔助類握玛,雖然是Activity構(gòu)成可見UI界面沒用到够傍,但是這幾個輔助類都是直接或者間接負(fù)責(zé)了Activity的構(gòu)建和繪制的。下面我按照我的理解來一一介紹這些類的作用和被創(chuàng)建時機(jī)挠铲,有不對的地方還請大家指正:

  • Activity:一個繼承ContextThemeWrapper的類冕屯,繼承自ContextThemeWrapper那么意味著,通過Activity可以訪問當(dāng)前包的資源(getResources拂苹、getAssets)和啟動其他組件(Activity安聘、Service、Broadcast)以及得到各種服務(wù)(getSystemService)瓢棒,并且定義了當(dāng)前Activity的Theme主題類型 浴韭,關(guān)于Context的解釋請看:http://www.cnblogs.com/android100/p/Android-Context.html
    并且只有創(chuàng)建了一個Activity才會創(chuàng)建后面的PhoneWindow、DecorView脯宿、ViewRootImpl念颈、WindowManagerImpl、和Surface這些類连霉。我這里并沒說ActivityThread類榴芳,ActivityThread是Android應(yīng)用的主線程(UI線程),一個應(yīng)用進(jìn)程才有一個UI線程跺撼。也沒有說WindowManagerGlobal類窟感,這個類用了幾個數(shù)組管理一個應(yīng)用進(jìn)程內(nèi)所有Activity的DecorView和ViewRootImpl以及WindowManager對應(yīng)關(guān)系的。WindowManagerGlobal是一個單例的類歉井,一個應(yīng)用進(jìn)程內(nèi)也只有一個柿祈。但是WindowManagerImpl是每一個Activity都有一個的。Activity是在ActivityThread的performLaunchActivity方法中用ClassLoader類加載器創(chuàng)建出來的。

  • PhoneWindow: 一個繼承于抽象類Window的類谍夭,也是Window的唯一實(shí)現(xiàn)類黑滴。在Activity中PhoneWindow處在頂級位置,但是PhoneWindow是一個不可見的類紧索,PhoneWindow內(nèi)的DecorView才是我們可見的UI布局袁辈,但是我們可見的UI布局為啥要包裝一層PhoneWindow列?經(jīng)過我的多次查看源代碼和推敲珠漂,我發(fā)現(xiàn)PhoneWindow負(fù)責(zé)了Activity UI界面頂級布局DecorView的創(chuàng)建晚缩,PhoneWindow保存了window attributes即窗口布局屬性參數(shù),保存了與WindowManagerService進(jìn)程通訊的IBinder (取名token)方便去系統(tǒng)WindowManagerService進(jìn)程通訊媳危,并且負(fù)責(zé)了用戶Key和Touch事件的分發(fā)荞彼,但是PhoneWindow分發(fā)事件也是交給了DecorView來完成的。除了我們Activity在setContent時PhoneWindow創(chuàng)建了DecorView待笑,好像PhoneWindow并沒有負(fù)責(zé)太多的Render的事件鸣皂。看源碼確實(shí)就是如此澳乎濉寞缝!,其實(shí)真正的Render操作都在ViewRootImpl類中。PhoneWindow是在Activity的attach方法中new出來的仰泻。

  • WindowManagerImpl: 見名知意荆陆,就是管理Window的,在這里就是管理PhoneWindow的集侯,每一個Activity都有一個自己的WindowManagerImpl來管理自己的PhoneWindow被啼,WindowManagerImpl其實(shí)是用來管理PhoneWindow里面的DecorView的,也可能是DecorView級別的其他的View棠枉,還有就是WindowManagerImpl是用來跟一個App全局的PhoneWindow管理器WindowManagerGlobal通信的浓体,添加、移除和更新DecorView層級的View時WindowManagerImpl會調(diào)用WindowManagerGlobal中的方法來進(jìn)行全局管理术健。WindowManagerImpl是在Activity的attach方法中new PhoneWindow后調(diào)用mWindow.setWindowManager方法創(chuàng)建的汹碱,其內(nèi)部是調(diào)用setWindowManager的createLocalWindowManager方法new出來的。

  • DecorView: 是一個ViewGroup荞估,繼承自FrameLayout咳促,是我們看到的UI界面的頂級容器,DecorView是PhoneWindow的成員勘伺。DecorView除了是Activity界面的頂級容器以外跪腹,DecorView還是key和touch事件從上向下真正分發(fā)開始的源頭。事件分發(fā)從Activity—》PhoneWindow—》DecorView—》層層向下分發(fā)到我們的界面底層飞醉。DecorView其實(shí)在很多地方都會創(chuàng)建冲茸,PhoneWindow內(nèi)部的getDecorView方法被調(diào)用時屯阀,要是內(nèi)部的成員變量mDecor為空的話,就會調(diào)用installDecor()方法去創(chuàng)建一個DecorView轴术,最后new 一個DecorView返回难衰,保證調(diào)用PhoneWindow的getDecorView獲取 DecorView時永遠(yuǎn)不會為空。我看代碼發(fā)現(xiàn)PhoneWindow的DecorView第一次調(diào)用發(fā)生在ActivityThread內(nèi)的handleResumeActivity方法中逗栽,handleResumeActivity方法中還有一個很關(guān)鍵的步驟盖袭,就是調(diào)用了WindowManagerImpl的addView(DecorView,WindowManager.LayoutParams )方法彼宠,進(jìn)去創(chuàng)建了一個跟DecorView關(guān)聯(lián)的ViewRootImpl類鳄虱。

  • ViewRootImpl:是一個實(shí)現(xiàn)了ViewParent接口的final類。我前面說到了凭峡,ViewRootImpl主要是負(fù)責(zé)Activity的界面Render繪制的拙已,負(fù)責(zé)整個窗口界面的ViewTree的繪制更新。ViewRootImpl要負(fù)責(zé)DecorView的繪制摧冀,那么ViewRootImpl就需要持有當(dāng)前Activity的DecorView的引用倍踪,是的,的確如此按价,前面介紹DecorView的創(chuàng)建的時候我說到了DecorView第一次創(chuàng)建發(fā)生在ActivityThread內(nèi)的handleResumeActivity方法中惭适,handleResumeActivity方法中還有一個很關(guān)鍵的步驟,就是調(diào)用了WindowManagerImpl的addView(DecorView楼镐,WindowManager.LayoutParams )方法,進(jìn)去創(chuàng)建了一個跟DecorView關(guān)聯(lián)的ViewRootImpl類往枷。WindowManagerImpl的addView方法其實(shí)調(diào)用了WindowManagerGlobal的addView方法框产,在這個方法中創(chuàng)建了ViewRootImpl,并且在這個方法中調(diào)用了ViewRootImpl的setView方法错洁,使ViewRootImpl持有DecorView的引用秉宿。并且把實(shí)現(xiàn)了ViewParent接口的自己設(shè)置成了DecorView的Parent。這樣ViewRootImpl就可以肆無忌憚地操作DecorView了屯碴。其實(shí)我在調(diào)用普通view的invalidate()刷新時描睦,其實(shí)是經(jīng)過層層Parent尋找,最終調(diào)用了最頂層的ParentViewRootImpl的invalidate()來判斷和處理每次的UI界面刷新的导而。

  • Surface:一個實(shí)現(xiàn)了Parcelable接口的類忱叭,對Parcelable接口不了解的,請看我之前的Binder通信的文章:Android IPC之AIDL看這一篇還不夠今艺。Surface是原始圖像緩沖區(qū)(raw buffer)的一個句柄韵丑,而原始圖像緩沖區(qū)是由屏幕圖像合成器(screen compositor)管理的。得到了Surface這個句柄就可以得到其中的Canvas虚缎、原生緩沖器以及其它方面的內(nèi)容撵彻。所以說Surface是生成Canvas的地方,具體就是調(diào)用lockCanvas方法獲得Canvas。至于Canvas陌僵、Paint 和Bitmap的關(guān)系我這里就不講了轴合,后面會有文章來講這個。Surface是ViewRootImpl的一個final成員變量碗短,伴隨ViewRootImpl的創(chuàng)建默認(rèn)就new一個出來了受葛,但是此時的Surface是一個空的,里面是沒有內(nèi)容的豪椿。Surface的數(shù)據(jù)填充是要跟WindowManagerService交互的奔坟,應(yīng)用進(jìn)程端Binder通知WindowManagerService進(jìn)程端創(chuàng)建一個Surface對象,最后是將WindowManagerService進(jìn)程端的 Surface對象傳遞到應(yīng)用進(jìn)程端并賦值給應(yīng)用進(jìn)程的Surface對象搭盾,這樣窗口可以使用Surface來繪制UI了咳秉。因?yàn)镾urface對象要夸進(jìn)程傳遞,所以Surface要實(shí)現(xiàn)Parcelable接口鸯隅。更詳細(xì)的介紹關(guān)于窗口的Surface創(chuàng)建請看老羅的:Android應(yīng)用程序窗口(Activity)的繪圖表面(Surface)的創(chuàng)建過程分析

二澜建、Activity窗口創(chuàng)建流程

上面的名詞介紹其實(shí)就是按照窗口的創(chuàng)建流程的順序來講的,但是單單是文字不夠直觀蝌以,下面以箭頭加方法名的形式展現(xiàn)一下炕舵,源碼分析流程基于Android7.1



/**1*/ ApplicationThread的onTransact方法接收到SystemServer進(jìn)程的SCHEDULE_LAUNCH_ACTIVITY_TRANSACTION啟動Activity的Binder信息
                ↓
/**2*/ ApplicationThread.scheduleLaunchActivity() //
                ↓
/**3*/ ActivityThread.scheduleLaunchActivity() //安排啟動Activity
                ↓
/**4*/ ActivityThread.handleLaunchActivity()  //處理啟動Activity
                ↓
/**5*/ ActivityThread.handleResumeActivity() // Activity 的Resume會使DecorView跟ViewRootImpl關(guān)聯(lián)
                ↓
/**6*/ WindowManagerGlobal.addView() //全局保存窗口的信息
                ↓
/**7*/ ViewRootImpl.setView()  //使DecorView和ViewRootImpl關(guān)聯(lián)并繪制界面
                ↓
/**8*/ ViewRootImpl.requestLayout() //請求繪制ViewTree
                ↓
/**9*/ ViewRootImpl.scheduleTraversals() // 安排遍歷 
                ↓
/**10*/ ViewRootImpl.doTraversal() //
                ↓
/**11*/ ViewRootImpl.performTraversals() //執(zhí)行遍歷 會根據(jù)情況調(diào)用relayoutWindow performMeasure performLayout performDraw 等方法 這四個方法跟繪制是緊密相關(guān)的
                ↓
/**12*/ ViewRootImpl.relayoutWindow() //窗口第一次創(chuàng)建或者是窗口大小有變化并且窗口可見就會調(diào)用此方法 
                ↓
/**13*/ ViewRootImpl.mWindowSession.relayout() //binder通信通知WindowManagerService創(chuàng)建一個跟應(yīng)用端關(guān)聯(lián)的Surface
                ↓
/**14*/ ViewRootImpl調(diào)用performMeasure performLayout performDraw方法繪制UI


其實(shí)第五步ActivityThread.handleResumeActivity()方法內(nèi)會調(diào)用到WindowManagerGlobal.addView()方法把窗口繪制完成,緊接著就調(diào)用到了activity.makeVisible()方法跟畅,其實(shí)就是顯示出DecorView咽筋,因?yàn)镈ecorView創(chuàng)建繪制前是被設(shè)置成了INVISIBLE的,Activity中的makeVisible方法就是把繪制完成的DecorView顯示出來了:

    void makeVisible() {
        if (!mWindowAdded) {
            ViewManager wm = getWindowManager();
            wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());
            mWindowAdded = true;
        }
        mDecor.setVisibility(View.VISIBLE); //把DecorView設(shè)置成可見的
    }

至此我們就看到Activity界面上的UI了徊件。

關(guān)于Activity的繪圖表面(Surface)的創(chuàng)建過程我還想多說一下奸攻,以及Surface跟Activity的對應(yīng)關(guān)系。

Surface是ViewRootImpl的一個final成員變量虱痕,伴隨ViewRootImpl的創(chuàng)建默認(rèn)就new一個出來了睹耐,但是此時的Surface是一個空的,里面是沒有內(nèi)容的部翘。Surface的數(shù)據(jù)填充是要跟WindowManagerService交互的硝训,應(yīng)用進(jìn)程端Binder通知WindowManagerService進(jìn)程端創(chuàng)建一個Surface對象,最后是將WindowManagerService進(jìn)程端的 Surface對象傳遞到應(yīng)用進(jìn)程端并賦值給應(yīng)用進(jìn)程的Surface對象新思,這樣窗口可以使用Surface來繪制UI了窖梁。因?yàn)镾urface對象要夸進(jìn)程傳遞,所以Surface要實(shí)現(xiàn)Parcelable接口表牢。

從Activity窗口創(chuàng)建的流程我們可以知道:

  • 每一個應(yīng)用程序窗口都對應(yīng)有兩個Java層的Surface對象窄绒,其中一個是在WindowManagerService服務(wù)這一側(cè)創(chuàng)建的,而另外一個是在應(yīng)用程序進(jìn)程這一側(cè)創(chuàng)建的崔兴。

  • 在WindowManagerService服務(wù)這一側(cè)創(chuàng)建的Java層的Surface對象在C++層關(guān)聯(lián)有一個SurfaceControl對象彰导,用來設(shè)置應(yīng)用窗口的屬性蛔翅,例如,大小和位置等位谋。

  • 在應(yīng)用程序進(jìn)程這一側(cè)創(chuàng)建的ava層的Surface對象在C++層關(guān)聯(lián)有一個Surface對象山析,用來繪制應(yīng)用程序窗品的UI。

三掏父、Activity窗口組件之間的對應(yīng)關(guān)系

一個設(shè)備有一個WindowManagerService進(jìn)程 有一個SystemServer進(jìn)程

一個App有一個WindowManagerGlobal類 有一個ActivityThread類 有一個ApplicationThread類

一個App可以有很多個Activity

一個 Activity有一個PhoneWindow類

一個PhoneWindow類有一個ViewRootImpl類

一個PhoneWindow類有一個WindowManagerImpl類

一個ViewRootImpl類有一個Surface類 有一個DecorView類

用一張圖表示:


Android設(shè)備構(gòu)成圖

參考文章:
Android應(yīng)用程序窗口(Activity)的繪圖表面(Surface)的創(chuàng)建過程分析
從源碼看invalidate和requestLayout的區(qū)別
Android Render系列規(guī)劃篇
Android應(yīng)用層View繪制流程與源碼分析

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