Android DecorView 與 Activity 綁定原理分析

一年多以前,曾經以為自己對 View 的添加显示邏輯已經有所了解了,事後發現也只是懂了些皮毛而已。經過一年多的實戰,Android 和 Java 基礎都有了提升,是時候該去看看 DecorView 的添加显示。

概論

Android 中 Activity 是作為應用程序的載體存在,代表着一個完整的用戶界面,提供了一個窗口來繪製各種視圖,當 Activity 啟動時,我們會通過 setContentView 方法來設置一個內容視圖,這個內容視圖就是用戶看到的界面。那麼 View 和 activity 是如何關聯在一起的呢 ?

 上圖是 View 和 Activity 之間的關係。先解釋圖中一些類的作用以及相關關係:

  • Activity : 對於每一個 activity 都會有擁有一個 PhoneWindow。

  • PhoneWindow :該類繼承於 Window 類,是 Window 類的具體實現,即我們可以通過該類具體去繪製窗口。並且,該類內部包含了一個 DecorView 對象,該 DectorView 對象是所有應用窗口的根 View。
  • DecorView 是一個應用窗口的根容器,它本質上是一個 FrameLayout。DecorView 有唯一一個子 View,它是一個垂直 LinearLayout,包含兩個子元素,一個是 TitleView( ActionBar 的容器),另一個是 ContentView(窗口內容的容器)。

  • ContentView :是一個 FrameLayout(android.R.id.content),我們平常用的 setContentView 就是設置它的子 View 。

  • WindowManager : 是一個接口,裏面常用的方法有:添加View,更新View和刪除View。主要是用來管理 Window 的。WindowManager 具體的實現類是WindowManagerImpl。最終,WindowManagerImpl 會將業務交給 WindowManagerGlobal 來處理。
  • WindowManagerService (WMS) : 負責管理各 app 窗口的創建,更新,刪除, 显示順序。運行在 system_server 進程。

ViewRootImpl :擁有 DecorView 的實例,通過該實例來控制 DecorView 繪製。ViewRootImpl 的一個內部類 W,實現了 IWindow 接口,IWindow 接口是供 WMS 使用的,WSM 通過調用 IWindow 一些方法,通過 Binder 通信的方式,最後執行到了 W 中對應的方法中。同樣的,ViewRootImpl 通過 IWindowSession 來調用 WMS 的 Session 一些方法。Session 類繼承自 IWindowSession.Stub,每一個應用進程都有一個唯一的 Session 對象與 WMS 通信。

DecorView 的創建 

先從 Mainactivity 中的代碼看起,首先是調用了 setContentView;

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
}

該方法是父類 AppCompatActivity 的方法,最終會調用 AppCompatDelegateImpl 的 setContentView 方法:

// AppCompatDelegateImpl  
public void setContentView(int resId) { this.ensureSubDecor(); ViewGroup contentParent = (ViewGroup)this.mSubDecor.findViewById(16908290); contentParent.removeAllViews(); LayoutInflater.from(this.mContext).inflate(resId, contentParent); this.mOriginalWindowCallback.onContentChanged(); }

ensureSubDecor 從字面理解就是創建 subDecorView,這個是根據主題來創建的,下文也會講到。創建完以後,從中獲取 contentParent,再將從 activity 傳入的 id xml 布局添加到裏面。不過大家注意的是,在添加之前先調用 removeAllViews() 方法,確保沒有其他子 View 的干擾。

    private void ensureSubDecor() {
        if (!this.mSubDecorInstalled) {
            this.mSubDecor = this.createSubDecor(); 
            ......
        }
        ......
    }        

 最終會調用 createSubDecor() ,來看看裏面的具體代碼邏輯:

 private ViewGroup createSubDecor() {
        // 1、獲取主題參數,進行一些設置,包括標題,actionbar 等 
        TypedArray a = this.mContext.obtainStyledAttributes(styleable.AppCompatTheme);
        if (!a.hasValue(styleable.AppCompatTheme_windowActionBar)) {
            a.recycle();
            throw new IllegalStateException("You need to use a Theme.AppCompat theme (or descendant) with this activity.");
        } else {
            if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowNoTitle, false)) {
                this.requestWindowFeature(1);
            } else if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowActionBar, false)) {
                this.requestWindowFeature(108);
            }

            if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowActionBarOverlay, false)) {
                this.requestWindowFeature(109);
            }

            if (a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_windowActionModeOverlay, false)) {
                this.requestWindowFeature(10);
            }

            this.mIsFloating = a.getBoolean(styleable.AppCompatTheme_android_windowIsFloating, false);
            a.recycle();
            // 2、確保優先初始化 DecorView
            this.mWindow.getDecorView();
            LayoutInflater inflater = LayoutInflater.from(this.mContext);
            ViewGroup subDecor = null;
            // 3、根據不同的設置來對 subDecor 進行初始化
            if (!this.mWindowNoTitle) {
                if (this.mIsFloating) {
                    subDecor = (ViewGroup)inflater.inflate(layout.abc_dialog_title_material, (ViewGroup)null);
                    this.mHasActionBar = this.mOverlayActionBar = false;
                } else if (this.mHasActionBar) {
                    TypedValue outValue = new TypedValue();
                    this.mContext.getTheme().resolveAttribute(attr.actionBarTheme, outValue, true);
                    Object themedContext;
                    if (outValue.resourceId != 0) {
                        themedContext = new ContextThemeWrapper(this.mContext, outValue.resourceId);
                    } else {
                        themedContext = this.mContext;
                    }

                    subDecor = (ViewGroup)LayoutInflater.from((Context)themedContext).inflate(layout.abc_screen_toolbar, (ViewGroup)null);
                    this.mDecorContentParent = (DecorContentParent)subDecor.findViewById(id.decor_content_parent);
                    this.mDecorContentParent.setWindowCallback(this.getWindowCallback());
                    if (this.mOverlayActionBar) {
                        this.mDecorContentParent.initFeature(109);
                    }

                    if (this.mFeatureProgress) {
                        this.mDecorContentParent.initFeature(2);
                    }

                    if (this.mFeatureIndeterminateProgress) {
                        this.mDecorContentParent.initFeature(5);
                    }
                }
            } else {
                if (this.mOverlayActionMode) {
                    subDecor = (ViewGroup)inflater.inflate(layout.abc_screen_simple_overlay_action_mode, (ViewGroup)null);
                } else {
                    subDecor = (ViewGroup)inflater.inflate(layout.abc_screen_simple, (ViewGroup)null);
                }

                if (VERSION.SDK_INT >= 21) {
                    ViewCompat.setOnApplyWindowInsetsListener(subDecor, new OnApplyWindowInsetsListener() {
                        public WindowInsetsCompat onApplyWindowInsets(View v, WindowInsetsCompat insets) {
                            int top = insets.getSystemWindowInsetTop();
                            int newTop = AppCompatDelegateImpl.this.updateStatusGuard(top);
                            if (top != newTop) {
                                insets = insets.replaceSystemWindowInsets(insets.getSystemWindowInsetLeft(), newTop, insets.getSystemWindowInsetRight(), insets.getSystemWindowInsetBottom());
                            }

                            return ViewCompat.onApplyWindowInsets(v, insets);
                        }
                    });
                } else {
                    ((FitWindowsViewGroup)subDecor).setOnFitSystemWindowsListener(new OnFitSystemWindowsListener() {
                        public void onFitSystemWindows(Rect insets) {
                            insets.top = AppCompatDelegateImpl.this.updateStatusGuard(insets.top);
                        }
                    });
                }
            }

            if (subDecor == null) {
                throw new IllegalArgumentException("AppCompat does not support the current theme features: { windowActionBar: " + this.mHasActionBar + ", windowActionBarOverlay: " + this.mOverlayActionBar + ", android:windowIsFloating: " + this.mIsFloating + ", windowActionModeOverlay: " + this.mOverlayActionMode + ", windowNoTitle: " + this.mWindowNoTitle + " }");
            } else {
                if (this.mDecorContentParent == null) {
                    this.mTitleView = (TextView)subDecor.findViewById(id.title);
                }

                ViewUtils.makeOptionalFitsSystemWindows(subDecor);
                ContentFrameLayout contentView = (ContentFrameLayout)subDecor.findViewById(id.action_bar_activity_content);
                ViewGroup windowContentView = (ViewGroup)this.mWindow.findViewById(16908290);
                if (windowContentView != null) {
                    while(windowContentView.getChildCount() > 0) {
                        View child = windowContentView.getChildAt(0);
                        windowContentView.removeViewAt(0);
                        contentView.addView(child);
                    }

                    windowContentView.setId(-1);
                    contentView.setId(16908290);
                    if (windowContentView instanceof FrameLayout) {
                        ((FrameLayout)windowContentView).setForeground((Drawable)null);
                    }
                }
                // 將 subDecor 添加到 DecorView 中
                this.mWindow.setContentView(subDecor);
                contentView.setAttachListener(new OnAttachListener() {
                    public void onAttachedFromWindow() {
                    }

                    public void onDetachedFromWindow() {
                        AppCompatDelegateImpl.this.dismissPopups();
                    }
                });
                return subDecor;
            }
        }
    }
                    

上面的代碼總結來說就是在做一件事,就是創建 subDecor。攤開來說具體如下:

1、根據用戶選擇的主題來設置一些显示特性,包括標題,actionbar 等。

2、根據不同特性來初始化 subDecor;對 subDecor 內部的子 View 進行初始化。

3、最後添加到 DecorView中。

添加的具體代碼如下:此處是通過調用 

 // AppCompatDelegateImpl   this.mWindow.getDecorView();

 // phoneWindow    public final View getDecorView() {
        if (mDecor == null || mForceDecorInstall) {
            installDecor();
        }
        return mDecor;
    }
 

private void installDecor() {
        mForceDecorInstall = false;
        if (mDecor == null) {
 // 生成 DecorView             mDecor = generateDecor(-1);
            mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
            mDecor.setIsRootNamespace(true);
            if (!mInvalidatePanelMenuPosted && mInvalidatePanelMenuFeatures != 0) {
                mDecor.postOnAnimation(mInvalidatePanelMenuRunnable);
            }
        } else {
 // 這樣 DecorView 就持有了window             mDecor.setWindow(this);
        }
      ......
}


   protected DecorView generateDecor(int featureId) {
        // System process doesn't have application context and in that case we need to directly use // the context we have. Otherwise we want the application context, so we don't cling to the // activity.
        Context context;
        if (mUseDecorContext) {
            Context applicationContext = getContext().getApplicationContext();
            if (applicationContext == null) {
                context = getContext();
            } else {
                context = new DecorContext(applicationContext, getContext());
                if (mTheme != -1) {
                    context.setTheme(mTheme);
                }
            }
        } else {
            context = getContext();
        }
        return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes());
   }

到此,DecorView 的創建就講完了。可是我們似乎並沒有看到 DecorView 是被添加的,什麼時候對用戶可見的。

 WindowManager

View 創建完以後,那 Decorview 是怎麼添加到屏幕中去的呢?當然是 WindowManager 呢,那麼是如何將 View 傳到 WindowManager 中呢。

看 ActivityThread 中的 handleResumeActivity 方法:

// ActivityThread
public
void handleResumeActivity(IBinder token, boolean finalStateRequest, boolean isForward, String reason) { ...... final int forwardBit = isForward ? WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_IS_FORWARD_NAVIGATION : 0; // If the window hasn't yet been added to the window manager, // and this guy didn't finish itself or start another activity, // then go ahead and add the window. boolean willBeVisible = !a.mStartedActivity; if (!willBeVisible) { try { willBeVisible = ActivityManager.getService().willActivityBeVisible( a.getActivityToken()); } catch (RemoteException e) { throw e.rethrowFromSystemServer(); } } if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) { r.window = r.activity.getWindow(); View decor = r.window.getDecorView(); decor.setVisibility(View.INVISIBLE); ViewManager wm = a.getWindowManager(); WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes(); a.mDecor = decor; l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION; l.softInputMode |= forwardBit; ...... if (a.mVisibleFromClient) { if (!a.mWindowAdded) { a.mWindowAdded = true; wm.addView(decor, l); } else { // The activity will get a callback for this {@link LayoutParams} change // earlier. However, at that time the decor will not be set (this is set // in this method), so no action will be taken. This call ensures the // callback occurs with the decor set. a.onWindowAttributesChanged(l); } } // If the window has already been added, but during resume // we started another activity, then don't yet make the // window visible. } else if (!willBeVisible) { if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Launch " + r + " mStartedActivity set"); r.hideForNow = true; } // Get rid of anything left hanging around. cleanUpPendingRemoveWindows(r, false /* force */); // The window is now visible if it has been added, we are not // simply finishing, and we are not starting another activity. if (!r.activity.mFinished && willBeVisible && r.activity.mDecor != null && !r.hideForNow) { if (r.newConfig != null) { performConfigurationChangedForActivity(r, r.newConfig); if (DEBUG_CONFIGURATION) { Slog.v(TAG, "Resuming activity " + r.activityInfo.name + " with newConfig " + r.activity.mCurrentConfig); } r.newConfig = null; } if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Resuming " + r + " with isForward=" + isForward); WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes(); if ((l.softInputMode & WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_IS_FORWARD_NAVIGATION) != forwardBit) { l.softInputMode = (l.softInputMode & (~WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_IS_FORWARD_NAVIGATION)) | forwardBit; if (r.activity.mVisibleFromClient) { ViewManager wm = a.getWindowManager(); View decor = r.window.getDecorView(); wm.updateViewLayout(decor, l); } } r.activity.mVisibleFromServer = true; mNumVisibleActivities++; if (r.activity.mVisibleFromClient) {           // 這裏也會調用addview r.activity.makeVisible(); } } r.nextIdle = mNewActivities; mNewActivities = r; if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Scheduling idle handler for " + r); Looper.myQueue().addIdleHandler(new Idler()); }

上面的代碼主要做了以下幾件事:

1、獲取到 DecorView,設置不可見,然後通過 wm.addView(decor, l) 將 view 添加到 WindowManager;

2、在某些情況下,比如此時點擊了輸入框調起了鍵盤,就會調用 wm.updateViewLayout(decor, l) 來更新 View 的布局。

3、這些做完以後,會調用 activity 的  makeVisible ,讓視圖可見。如果此時 DecorView 沒有添加到 WindowManager,那麼會添加。 

// Activity
void makeVisible() { if (!mWindowAdded) { ViewManager wm = getWindowManager(); wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes()); mWindowAdded = true; } mDecor.setVisibility(View.VISIBLE); }

 接下來,看下 addview 的邏輯。 WindowManager 的實現類是 WindowManagerImpl,而它則是通過 WindowManagerGlobal 代理實現 addView 的,我們看下 addView 的方法:

// WindowManagerGlobal  
 public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
            Display display, Window parentWindow) {
           // ......
    
            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
            view.setLayoutParams(wparams);

            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);
           // do this last because it fires off messages to start doing things
            try {
                root.setView(view, wparams, panelParentView);
            } catch (RuntimeException e) {
                // BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
                if (index >= 0) {
                    removeViewLocked(index, true);
                }
                throw e;
            } 
}

在這裏,實例化了 ViewRootImpl 。同時調用 ViewRootImpl 的 setView 方法來持有了 DecorView。此外這裏還保存了 DecorView ,Params,以及 ViewRootImpl 的實例。

現在我們終於知道為啥 View 是在 OnResume 的時候可見的呢。

 ViewRootImpl

實際上,View 的繪製是由 ViewRootImpl 來負責的。每個應用程序窗口的 DecorView 都有一個與之關聯的 ViewRootImpl 對象,這種關聯關係是由 WindowManager 來維護的。

先看 ViewRootImpl 的 setView 方法,該方法很長,我們將一些不重要的點註釋掉:

   /**
     * We have one child
     */
    public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
            if (mView == null) {
                mView = view;
                ......
               
                mAdded = true;
                int res; /* = WindowManagerImpl.ADD_OKAY; */

                // Schedule the first layout -before- adding to the window
                // manager, to make sure we do the relayout before receiving
                // any other events from the system.

                requestLayout();
                ......
            }
        }
    }

這裏先將 mView 保存了 DecorView 的實例,然後調用 requestLayout() 方法,以完成應用程序用戶界面的初次布局。

 public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
    }

因為是 UI 繪製,所以一定要確保是在主線程進行的,checkThread 主要是做一個校驗。接着調用 scheduleTraversals 開始計劃繪製了。

void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = true;
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            if (!mUnbufferedInputDispatch) {
                scheduleConsumeBatchedInput();
            }
            notifyRendererOfFramePending();
            pokeDrawLockIfNeeded();
        }
    }

這裏主要關注兩點:

mTraversalBarrier : Handler 的同步屏障。它的作用是可以攔截 Looper 對同步消息的獲取和分發,加入同步屏障之後,Looper 只會獲取和處理異步消息,如果沒有異步消息那麼就會進入阻塞狀態。也就是說,對 View 繪製渲染的處理操作可以優先處理(設置為異步消息)。

mChoreographer: 編舞者。統一動畫、輸入和繪製時機。也是這章需要重點分析的內容。

mTraversalRunnable :TraversalRunnable 的實例,是一個Runnable,最終肯定會調用其 run 方法:

final class TraversalRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            doTraversal();
        }
    }

doTraversal,如其名,開始繪製了,該方法內部最終會調用 performTraversals 進行繪製。

  void doTraversal() {
        if (mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = false;
            mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

            if (mProfile) {
                Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
            }

            performTraversals();

            if (mProfile) {
                Debug.stopMethodTracing();
                mProfile = false;
            }
        }
    }

到此,DecorView 與 activity 之間的綁定關係就講完了,下一章,將會介紹 performTraversals 所做的事情,也就是 View 繪製流程。 

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