【自定义View系列】android的UI结构

一.androidUI相关理论

  当ActivityThread接收到AMS发送start某个Activity后，就会创建指定的Activity对象。Activity又会创建PhoneWindow类-DecorView类-创建相应的View或者ViewGroup。创建完成后，Activity需要把创建好的界面显示到屏幕上，于是调用WindowManager类，后者于是创建一个ViewRoot对象，改对象实际上创建了ViewRoot类和W类，创建ViewRoot对象后，WindowManager再调用WMS提供的运程接口完成添加一个窗口并显示到屏幕上。

二.我们直接根据栈帧来分析

1.当ActivityThread接受到AMS发送start某个Activity后，就会创建指定的Activity对象

具体代码见：ActivityThread的handleMessage方法

public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case LAUNCH_ACTIVITY: {
ActivityRecord r = (ActivityRecord)msg.obj;

r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
r.activityInfo.applicationInfo);
handleLaunchActivity(r, null);
} break;
case RELAUNCH_ACTIVITY: {
ActivityRecord r = (ActivityRecord)msg.obj;
handleRelaunchActivity(r, msg.arg1);

MainActivity启动走的是这个分支：

我们看一下handleLaunchActivity方法，其中最核心的一句代码如下：

Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);

我们再跟踪下去看performLaunchActivity这个方法：

其中最核心的一句代码如下：

// 通过反射初始化了一个Activity
activity = mInstrumentation.newActivity(cl, component.getClassName(), r.intent);
...
// 调用Activity的onCreate方法
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
...
// 调用Activity的onStart方法
activity.performStart();

然后就走到了Activity的onCreate方法

2.Activity的setContentView方法

  Activity是在onCreate方法中，主要使用setContentView方法来加载布局的，那么它内部的源码是怎么实现的呢？

Activity中的setContentView方法的具体源码：

public void setContentView(int layoutResID) {
getWindow().setContentView(layoutResID);
}

getWindow()得到一个Window对象 mWindow。它的具体初始化的地方在：

mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this);

继续看看 PolicyManager类

public final class PolicyManager {
private static final String POLICY_IMPL_CLASS_NAME =
"com.android.internal.policy.impl.Policy";

private static final IPolicy sPolicy;

static {
// Pull in the actual implementation of the policy at run-time
try {
Class policyClass = Class.forName(POLICY_IMPL_CLASS_NAME);
sPolicy = (IPolicy)policyClass.newInstance();
} catch (ClassNotFoundException ex) {
throw new RuntimeException(
POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be loaded", ex);
} catch (InstantiationException ex) {
throw new RuntimeException(
POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex);
} catch (IllegalAccessException ex) {
throw new RuntimeException(
POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex);
}
}

// Cannot instantiate this class
private PolicyManager() {}

// The static methods to spawn new policy-specific objects
public static Window makeNewWindow(Context context) {
return sPolicy.makeNewWindow(context);
}

public static LayoutInflater makeNewLayoutInflater(Context context) {
return sPolicy.makeNewLayoutInflater(context);
}

public static WindowManagerPolicy makeNewWindowManager() {
return sPolicy.makeNewWindowManager();
}
}

第57 行 sPolicy对象是有第 38，39行通过类路径”com.Android.internal.policy.impl.Policy“生成的，那么我们在源码中找到 Policy类，在此类中找到了如下方法：

public PhoneWindow makeNewWindow(Context context) {
return new PhoneWindow(context);
}

由此可见，我们终于找到Activity类中的 mWindow对象的实现类了，就是PhoneWindow类。

所以现在调用的实际上是PhoneWindow的setContentView方法

@Override
public void setContentView(int layoutResID) {
if (mContentParent == null) {
installDecor();
} else {
mContentParent.removeAllViews();
}
mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
final Callback cb = getCallback();
if (cb != null) {
cb.onContentChanged();
}
}

看installDecor方法：

private void installDecor() {
if (mDecor == null) {
mDecor = generateDecor();
mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
mDecor.setIsRootNamespace(true);
}
if (mContentParent == null) {
mContentParent = generateLayout(mDecor);

mTitleView = (TextView)findViewById(com.android.internal.R.id.title);
if (mTitleView != null) {
if ((getLocalFeatures() & (1 << FEATURE_NO_TITLE)) != 0) {
View titleContainer = findViewById(com.android.internal.R.id.title_container);
if (titleContainer != null) {
titleContainer.setVisibility(View.GONE);
} else {
mTitleView.setVisibility(View.GONE);
}
if (mContentParent instanceof FrameLayout) {
((FrameLayout)mContentParent).setForeground(null);
}
} else {
mTitleView.setText(mTitle);
}
}
}
}

在代码的第 3 行我们看到 mDecor = generateDecor();方法调用，继续跳进 generateDecor()方法：

protected DecorView generateDecor() {
return new DecorView(getContext(), -1);
}

这里生成一个DecorView对象，DecorView是PhoneWindow类的内部类，继承自FrameLayout。到目前为止，setContentView

方法里生成一个FrameLayout类型的DecorView组件。

继续分析代码，看第 11 行：

mContentParent = generateLayout(mDecor);

把 DecorView 对象 mDecor 作为参数传递给 generateLayout方法得到 mContentParent。generateLayout()方法中的代码实现如下：

protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {
// Apply data from current theme.

TypedArray a = getWindowStyle();

if (false) {
System.out.println("From style:");
String s = "Attrs:";
for (int i = 0; i < com.android.internal.R.styleable.Window.length; i++) {
s = s + " " + Integer.toHexString(com.android.internal.R.styleable.Window[i]) + "="
+ a.getString(i);
}
System.out.println(s);
}

/**以下这些是Activity 窗口属性特征的设置*/
//窗口是否浮动，一般用于Dialog窗口是否浮动：是否显示在布局的正中间。
mIsFloating = a.getBoolean(com.android.internal.R.styleable.Window_windowIsFloating, false);
int flagsToUpdate = (FLAG_LAYOUT_IN_SCREEN|FLAG_LAYOUT_INSET_DECOR)
& (~getForcedWindowFlags());
if (mIsFloating) {
setLayout(WRAP_CONTENT, WRAP_CONTENT);
setFlags(0, flagsToUpdate);
} else {
setFlags(FLAG_LAYOUT_IN_SCREEN|FLAG_LAYOUT_INSET_DECOR, flagsToUpdate);
}

//设置窗口是否支持标题栏，隐藏显示标题栏操作在此处。
if (a.getBoolean(com.android.internal.R.styleable.Window_windowNoTitle, false)) {
requestFeature(FEATURE_NO_TITLE);
}

//当前Activity是否支持全屏
if (a.getBoolean(com.android.internal.R.styleable.Window_windowFullscreen, false)) {
setFlags(FLAG_FULLSCREEN, FLAG_FULLSCREEN&(~getForcedWindowFlags()));
}

if (a.getBoolean(com.android.internal.R.styleable.Window_windowShowWallpaper, false)) {
setFlags(FLAG_SHOW_WALLPAPER, FLAG_SHOW_WALLPAPER&(~getForcedWindowFlags()));
}

WindowManager.LayoutParams params = getAttributes();

//设置输入法的状态
if (!hasSoftInputMode()) {
params.softInputMode = a.getInt(
com.android.internal.R.styleable.Window_windowSoftInputMode,
params.softInputMode);
}

if (a.getBoolean(com.android.internal.R.styleable.Window_backgroundDimEnabled,
mIsFloating)) {
/* All dialogs should have the window dimmed */
if ((getForcedWindowFlags()&WindowManager.LayoutParams.FLAG_DIM_BEHIND) == 0) {
params.flags |= WindowManager.LayoutParams.FLAG_DIM_BEHIND;
}
params.dimAmount = a.getFloat(
android.R.styleable.Window_backgroundDimAmount, 0.5f);
}

//设置当前Activity的出现动画效果
if (params.windowAnimations == 0) {
params.windowAnimations = a.getResourceId(
com.android.internal.R.styleable.Window_windowAnimationStyle, 0);
}

// The rest are only done if this window is not embedded; otherwise,
// the values are inherited from our container.
if (getContainer() == null) {
if (mBackgroundDrawable == null) {
if (mBackgroundResource == 0) {
mBackgroundResource = a.getResourceId(
com.android.internal.R.styleable.Window_windowBackground, 0);
}
if (mFrameResource == 0) {
mFrameResource = a.getResourceId(com.android.internal.R.styleable.Window_windowFrame, 0);
}
if (false) {
System.out.println("Background: "
+ Integer.toHexString(mBackgroundResource) + " Frame: "
+ Integer.toHexString(mFrameResource));
}
}
mTextColor = a.getColor(com.android.internal.R.styleable.Window_textColor, 0xFF000000);
}

//以下代码为当前Activity窗口添加 decor根布局。
// Inflate the window decor.

int layoutResource;
int features = getLocalFeatures();
// System.out.println("Features: 0x" + Integer.toHexString(features));
if ((features & ((1 << FEATURE_LEFT_ICON) | (1 << FEATURE_RIGHT_ICON))) != 0) {
if (mIsFloating) {
layoutResource = com.android.internal.R.layout.dialog_title_icons;
} else {
layoutResource = com.android.internal.R.layout.screen_title_icons;
}
// System.out.println("Title Icons!");
} else if ((features & ((1 << FEATURE_PROGRESS) | (1 << FEATURE_INDETERMINATE_PROGRESS))) != 0) {
// Special case for a window with only a progress bar (and title).
// XXX Need to have a no-title version of embedded windows.
layoutResource = com.android.internal.R.layout.screen_progress;
// System.out.println("Progress!");
} else if ((features & (1 << FEATURE_CUSTOM_TITLE)) != 0) {
// Special case for a window with a custom title.
// If the window is floating, we need a dialog layout
if (mIsFloating) {
layoutResource = com.android.internal.R.layout.dialog_custom_title;
} else {
layoutResource = com.android.internal.R.layout.screen_custom_title;
}
} else if ((features & (1 << FEATURE_NO_TITLE)) == 0) {
// If no other features and not embedded, only need a title.
// If the window is floating, we need a dialog layout
if (mIsFloating) {
layoutResource = com.android.internal.R.layout.dialog_title;
} else {
layoutResource = com.android.internal.R.layout.screen_title;
}
// System.out.println("Title!");
} else {
// Embedded, so no decoration is needed.
layoutResource = com.android.internal.R.layout.screen_simple;
// System.out.println("Simple!");
}

mDecor.startChanging();

//通过布局添加器LayoutInflater获取layoutResource布局，
View in = mLayoutInflater.inflate(layoutResource, null);
//将XML资源为layoutResource的布局添加到decor容器里面，至此PhoneWindow 内部类DecorView就添加了之布局
decor.addView(in, new ViewGroup.LayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));

//此处很重要，通过findViewById找到 contentParent容器，也是该方法的返回值。
ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);
if (contentParent == null) {
throw new RuntimeException("Window couldn't find content container view");
}

if ((features & (1 << FEATURE_INDETERMINATE_PROGRESS)) != 0) {
ProgressBar progress = getCircularProgressBar(false);
if (progress != null) {
progress.setIndeterminate(true);
}
}

// Remaining setup -- of background and title -- that only applies
// to top-level windows.
//以下代码设置Activity窗口的背景，标题等
if (getContainer() == null) {
Drawable drawable = mBackgroundDrawable;
if (mBackgroundResource != 0) {
drawable = getContext().getResources().getDrawable(mBackgroundResource);
}
mDecor.setWindowBackground(drawable);
drawable = null;
if (mFrameResource != 0) {
drawable = getContext().getResources().getDrawable(mFrameResource);
}
mDecor.setWindowFrame(drawable);

// System.out.println("Text=" + Integer.toHexString(mTextColor) +
// " Sel=" + Integer.toHexString(mTextSelectedColor) +
// " Title=" + Integer.toHexString(mTitleColor));

if (mTitleColor == 0) {
mTitleColor = mTextColor;
}

if (mTitle != null) {
setTitle(mTitle);
}
setTitleColor(mTitleColor);
}

mDecor.finishChanging();

return contentParent;
}

我们具体来看看decor中添加的布局到底是什么样子的，我们来看下R.layout.screen_simple

layoutResource = com.android.internal.R.layout.screen_simple;
// System.out.println("Simple!");
}

mDecor.startChanging();

//通过布局添加器LayoutInflater获取layoutResource布局，
View in = mLayoutInflater.inflate(layoutResource, null);
//将XML资源为layoutResource的布局添加到decor容器里面，至此PhoneWindow 内部类DecorView就添加了之布局
decor.addView(in, new ViewGroup.LayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:fitsSystemWindows="true"
android:orientation="vertical">
<ViewStub android:id="@+id/action_mode_bar_stub"
android:inflatedId="@+id/action_mode_bar"
android:layout="@layout/action_mode_bar"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:theme="?attr/actionBarTheme" />
<FrameLayout
android:id="@android:id/content"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:foregroundInsidePadding="false"
android:foregroundGravity="fill_horizontal|top"
android:foreground="?android:attr/windowContentOverlay" />
</LinearLayout>

  原来我们的DecorView根布局里面添加了类似上面的布局，线性布局LinearLaout里包含两个组件，ViewStub是懒加载，默认不显示，FrameLayout是什么呢？看看id=content，就是我们184行找到的父容器 contentParent。那么这个父容器 contentParent有什么作用呢？

  我们回到setContentView的第 11行，mContentParent = generateLayout(mDecor); 获得 父容器 mContentParent。我们再次回到 generateLayout步的第17行， mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent); 这里通过LayoutInflater将 setContentView（layoutResID）传进来的布局id加载到 父容器mContentParent中，至此，setContentView就将布局添加到Activity里面了。

三.总结：现在我们来梳理一下流程：

  Activity setContentView—>Window setContentView—>PhoneWindow setContentView—->PhoneWindow installDecor—–>PhoneWindow generateLayout——>PhoneWindow mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);

  Activity 类中有一个Window抽象类的实现PhoneWindow类，该类中有个内部类DecorView，继承自FrameLayout，在DecorView容器中添加了根布局，根布局中包含了一个id为 contnet的FrameLayout 内容布局，我们的Activity加载的布局xml最后添加到 id为content的FrameLayout布局当中了。用一个图来描述，如下：

四.其中涉及的概念的解释

ActivityThread：该类为应用程序的主线程类，所有的apk程序都有且仅有一个ActivityThread类，程序的入口为该类中的static main函数，ActivityThread所在的线程即为UI线程或者主线程。

Activity：该类为apk程序的apk程序的最小的运行单元，换句话说就是主线程动态加载可执行代码的最小单元类，一个apk程序中可以包含多个Activity对象，ActivityThread主类会根据用户操作选择动态加载哪个Activity对象。

PhoneWindow：该类继承自Window类，同时，PhoneWindow类内部包含了一个DecorView对象，DecorView的父类是FrameLayout，因此，PhoneWindow是内含一个View对象，并提供了一组通用窗口操作API.

Window:该类提供了一组通用的窗口操作api，这里的窗口仅仅是客户端程序层面上的，wms所管理的窗口并不是window类，而是一个View或者ViewGroup类，对于PhoneWindow类而言就是其内部包含的DecorView类。Window是一个abstract类型。

DecorView：该类是一个FrameLayout的子类，并且是PhoneWindow中的一个内部类。DecorView是对普通的FrameLayout进行了一定的装饰，比如添加一个通用的TileBar，并响应特定的按键消息等。

ViewRoot：wms管理客户端窗口时，需要通知客户端进行某种操作，这些都是通过IPC调用完成的，而在客户端窗口收到IPC调用后，都会把该调用转换为本地的一个异步调用，实现的方式是使用Handler，ViewRoot就是继承于Handler，其作用主要是把wms的IPC调用转换为本地的一个异步调用。ViewRoot这个类在android的UI结构中扮演的是一个中间者的角色，连接的是PhoneWindow跟WindowManagerService.WindowManagerService中我们知道它读取android系统里所有事件，键盘事件，轨迹球事件等等，它怎么分发到各个activity的呢？就是通过这个ViewRoot。

WindowManager类：客户端要申请创建一个窗口，而具体创建窗口的任务是由wms完成的，windowmanager类就像是一个部门经理，谁有什么需求就告诉它，由它和wms进行交互，客户端不能直接和wms进行交互。