Android控件架构与自定义控件详解（一）——Android控件架构与View的绘制原理

Android控件架构

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，即控件树，上层控件负责下层子控件的测量与绘制，并传递交互事件。在每棵控件树的顶部，都拥有一个ViewParent对象，这就是整棵树的控制核心，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。如下图展示了一个View视图树：



Activity界面的架构图如下所示：



每个Activity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设置为整个应用窗口的根View。DecorView作为窗口界面的顶层视图，封装了一些窗口操作的通用方法。可以说，DecorView将要显示的具体内容呈现在了PhoneWindow上，这里面的所有View的监听事件，都通过WindowManagerService来进行接收，并通过Activity对象来回调相应的监听。在显示上，它将屏幕分为两部分，一个是TitleView，另一个是ContentView。ContentView是一个ID为content的FrameLayout，activity_main.xml就是设置在这样一个FrameLayout里。

如果用户通过设置requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE)来设置全屏显示，那么DecorView中将只有ContentView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。

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，从而完成界面的绘制。

View的测量

View的测量过程是在View的onMeasure()方法中进行的。Android系统给我们提供了一个设计短小精悍却功能强大的类——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位为测量的模式，低30位为测量的大小，在计算中使用位运算的原因是为了提高并优化效率。

测量的模式可以为以下三种：

EXACTLY

即精确值模式，当我们将控件的layout_width属性或layout_height属性指定为具体数值时，或者指定为match_parent属性时，系统使用的是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

这个属性它不指定其大小测量的模式，View想多大就多大，通常情况下在绘制自定义View时才使用。

View类默认的onMeasure()方法只支持EXACTLY模式，所以如果在自定义控件的时候不重写onMeasure()方法的话，就只能使用EXACTLY模式。控件可以响应你指定的具体宽高值或者是match_parent属性。而如果要让自定义View支持wrap_content属性，那么就必须重写onMeasure()方法来指定wrap_content时的大小。示例代码如下：

package com.example.huangfei.myapplication;

import android.content.Context;
import android.graphics.Canvas;
import android.graphics.Color;
import android.util.AttributeSet;
import android.util.Log;
import android.view.View;

/**
* Created by huangfeihong on 2016/5/9.
* View的测量与绘制
*/
public class ExampleView extends View {
public ExampleView(Context context) {
super(context);
}

public ExampleView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
}

public ExampleView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
super(context, attrs, defStyleAttr);
}

/**
* 在super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);方法中，系统最终会调用setMeasuredDimension
* (int measuredWidth, int measuredHeight)方法将测量后的宽高值设置进去，从而完成测量工作。所以在重写
* onMeasure()后，最终就是把测量后的宽高值作为参数设置给setMeasuredDimension()方法。
*
* @param widthMeasureSpec
* @param heightMeasureSpec
*/
@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
//super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
setMeasuredDimension(measureWidth(widthMeasureSpec), measureHeight(heightMeasureSpec));
}

@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
canvas.drawColor(Color.GRAY);
int width = getWidth();
int height = getHeight();
Log.d("xys", "width : " + width + " height : " + height);

}

/**
* 测量控件的高度
*
* @param heightMeasureSpec
* @return
*/
private int measureHeight(int heightMeasureSpec) {
int result = 0;
int specMode = MeasureSpec.getMode(heightMeasureSpec);
int specSize = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);

if (specMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
result = specSize;
} else {
result = 200;
if (specMode == MeasureSpec.AT_MOST) {
result = Math.min(result, specSize);
}
}
return result;
}

/**
* 测量控件的宽度
*
* @param widthMeasureSpec
* @return
*/
private int measureWidth(int widthMeasureSpec) {
int result = 0;
//获取View的测量模式
int specMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
//获取View的大小
int specSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);

//通过判断测量的模式，给出不同的测量值
if (specMode == MeasureSpec.EXACTLY) {
result = specSize;
} else {
/**
* 需要一个默认值，当控件的宽高属性指定为wrap_content时，如果不重写onMeasure()方法，那么系统
* 就不知道该使用默认多大的尺寸。因此，他就会默认填充整个布局，所以重写onMeasure()方法的目的，
* 就是为了能够给View一个wrap_content属性下的默认大小。
*/
result = 200;
if(specMode == MeasureSpec.AT_MOST){
result = Math.min(result, specSize);
}
}
return result;
}
}

View的绘制

View的绘制过程是在View的onDraw(Canvas canvas)方法中进行的。要想在Android的界面中绘制相应的图像，就必须在Canvas上进行绘制。Canvas就像一个画板，使用Paint就可以在上面作画了。

那如何在代码中创建一个Canvas对象呢？

Canvas canvas = new Canvas(bitmap);

当创建一个Canvas对象时，为什么要传进去一个bitmap对象呢？如果不传入一个bitmap对象，IDE编译虽然不会报错，但是一般我们不会这样做。这是因为传进去的bitmap与通过这个bitmap创建的Canvas画布是紧紧联系在一起了，这个过程我们称之为装载画布。这个bitmap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Canva对象后，后面调用所有的Canvas.drawXXX方法都发生在这个bitmap上。

如果在View类的onDraw(Canvas canvas)方法中，通过下面这段代码，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 bitmapCanvas = new Canvas(bitmap2);

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

bitmapCanvas.drawXXX

通过bitmapCanvas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bitmap2承载了在bitmapCanvas上所进行的绘图操作。虽然我们也使用了Canvas的绘制API，但其实并没有将图像直接绘制在onDraw()方法指定的那块画布上，而是通过改变bitmap，然后让View重绘，从而显示改变之后的bitmap。

ViewGroup的测量与绘制

ViewGroup会管理其子View，其中一个就是负责子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，从而来决定自己的大小。而在其他模式下则会通过具体的指定值来设置自身的大小。

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()方法来控制子View显示位置的逻辑。同样，如果需要支持wrap_content属性，那么它必须重写onMeasure()方法，这点与View是相同的。

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ViewGroup的onDraw()方法都不会被调用。但是，ViewGroup会使用dispatchDraw()方法来绘制其子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。