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Android控件架构与控件绘制

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》

View树结构

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》

UI界面架构图

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》

标准视图树

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》

布局效果

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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