Android Framework学习二：Activity创建及View绘制流程

Window绘制流程

在安卓系统中，Window Manager Service（WMS）和 Surface 是与窗口管理和图形显示相关的重要概念。

Window Manager Service（WMS）

• 功能概述：WMS 是安卓系统中负责管理窗口的系统服务。它主要负责窗口的创建、销毁、布局、显示顺序以及与用户交互等方面的管理。
• 工作原理：当一个应用程序创建一个窗口（例如 Activity 的界面）时，它会向 WMS 发送请求。WMS 会为该窗口分配一个唯一的标识，并根据窗口的属性（如大小、位置、层级等）将其添加到窗口管理列表中。在绘制窗口时，WMS 会协调各个窗口的位置和显示顺序，确保它们按照正确的方式显示在屏幕上。当用户进行触摸屏幕等交互操作时，WMS 会根据触摸事件的位置和窗口的布局，将事件分发给相应的窗口进行处理。

Surface

• 概念：Surface 是安卓图形系统中的一个重要概念，它代表了一个可绘制的区域，用于在屏幕上显示图形内容。可以将 Surface 看作是一块画布，应用程序可以在上面绘制各种图形、图像和文本等内容。
• 作用：每个窗口都有一个或多个 Surface 与之关联。当应用程序需要绘制窗口的内容时，它会通过 Surface 来获取绘图的上下文，然后使用图形库（如 OpenGL）在 Surface 上进行绘制。绘制完成后，Surface 会将绘制的结果提交给系统的图形合成器（通常是 Surface Flinger），由图形合成器将各个窗口的 Surface 进行合成，最终显示在屏幕上。
• 与 WMS 的关系：WMS 负责管理窗口的整体布局和显示顺序，而 Surface 则是窗口内容绘制的载体。WMS 会根据窗口的状态和用户的操作，通知应用程序更新其 Surface 的内容。例如，当窗口大小发生变化时，WMS 会通知应用程序重新绘制 Surface 以适应新的大小。同时，WMS 也会与 Surface Flinger 协作，确保各个 Surface 能够按照正确的顺序和方式进行合成和显示。

SurfaceFlinger

SurfaceFlinger是 Android 系统中的一个关键服务，主要负责将不同应用程序的 2D、3D surface 进行组合，并将最终合成的图像发送到显示设备进行显示。

安卓View层次结构

Activity包含PhoneWindow、DecorView、ViewRootImpl等

Activity

Activity属于安卓应用程序的四大组件之一，它为用户提供了一个可视化的界面，让用户能够与应用进行交互。每一个Activity都代表着一个屏幕画面，像是登录界面、主界面等。
在安卓中，Activity是由ActivityManagerService（AMS，活动管理器服务） 创建的 。
以下是Activity的一个简单示例：

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;public class MainActivity extends Activity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);}
}

PhoneWindow

PhoneWindow是Window类的具体实现，Window类在安卓系统里代表着一个顶级的视觉容器，它负责管理窗口的样式、背景以及标题栏等。PhoneWindow主要处理窗口的具体显示逻辑，例如设置窗口的背景、标题栏、内容视图等。

Activity与PhoneWindow两者之间的关系

• 包含关系：Activity包含一个PhoneWindow对象，在Activity的创建过程中，会默认创建一个PhoneWindow对象。
• 视图关联：Activity通过PhoneWindow来设置和管理其视图。Activity的setContentView()方法实际上是调用了PhoneWindow的setContentView()方法。

// Activity类中的setContentView方法
@Override
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {getWindow().setContentView(layoutResID);initWindowDecorActionBar();
}

Activity是用户交互的界面载体，负责处理用户的操作和业务逻辑；PhoneWindow则是窗口的具体实现，负责窗口的显示和管理。它们紧密协作，共同构成了安卓应用程序的用户界面。

ViewRootImpl

• 概述：ViewRootImpl是View与WindowManager之间的桥梁，它不是一个真正的View，但它管理着一个View树的根节点，在Android系统中，每个Window都对应着一个ViewRootImpl实例。
  作用
• 视图绘制管理：负责协调View树的绘制过程，包括测量（measure）、布局（layout）和绘制（draw）三个阶段。它会根据屏幕的刷新频率，通过Choreographer来触发视图的重绘，确保界面能够及时更新。
• 事件分发：接收系统传递的输入事件，如触摸事件、按键事件等，并将这些事件分发给View树中的各个View进行处理。它是事件从系统到应用View的重要传递环节。
• 与窗口管理器交互：与WindowManagerService（WMS）进行通信，负责处理窗口的创建、销毁、大小调整等操作。例如，当Activity启动时，ViewRootImpl会与WMS交互来创建窗口，并将DecorView添加到窗口中。

DecorView

在 Android 系统中，DecorView 是窗口（Window）的最顶层视图（顶级 ViewGroup），它作为整个窗口的根视图，包含了系统的装饰（如状态栏、导航栏）和应用程序的内容视图（如 Activity 的布局）。

DecorView 的作用

• 窗口的根容器：每个 Activity 的窗口（PhoneWindow）都包含一个 DecorView，它是 View 层级的最顶层。
• 管理系统 UI：DecorView 负责处理系统窗口装饰（如状态栏、ActionBar/Toolbar）和应用程序内容的协调。
• 内容视图的父容器：开发者通过 setContentView() 设置的布局会被添加到 DecorView 的一个子 ViewGroup（通常是 FrameLayout，ID 为 android.R.id.content）中。

DecorView 的结构

DecorView是每个Activity界面的顶层视图，它是一个FrameLayout。
DecorView 通常包含以下两部分：

• 系统装饰部分
  状态栏（Status Bar）、导航栏（Navigation Bar）等系统 UI。
  由主题（Theme）控制是否显示（如全屏模式会隐藏系统装饰）。
• 应用内容部分
  通过 setContentView() 设置的布局会被添加到 android.R.id.content 这个子 FrameLayout 中。

总结

DecorView 是 Android 窗口系统的核心组件，作为连接系统 UI 和应用内容的桥梁。理解它的结构和功能有助于处理全屏、键盘交互、窗口属性等高级场景。实际开发中，通常只需通过 setContentView() 操作内容部分，而无需直接操作 DecorView。

Activity创建流程

Activity中AMS创建的。

• window的初始化是在 Acticity 创建的时候初始化， 在Acticity对象创建后，会调用attach方法，Windows对象就是这个时候创建的。
• Activity的setContentView其实调用的是PhoneWindow的setContentView。
• setContentView中调用installDecor()进行DecorView的初始化。
• onResume中会调用WindowMangerImpl的addView, ViewRootImpl就是在这个addView中创建的。
• addView会调用ViewRootImpl的setView，setView调用WMS的addView并调用requestLayout。
• requestLayout调用scheduleTraversals(会创建surface)，scheduleTraversals调用见下段invalidate流程后段会有讲到主要是调用measure,layout,draw。

如下图为addView流程

View invalidate调用流程

1. 起始调用
   当我们希望重绘某个View时，直接调用其invalidate方法 。比如在自定义View的事件处理方法（如onClick） 或者数据更新逻辑中调用。invalidate方法会转而调用invalidate(true) ，这里的参数表示是否同时使绘图缓存无效，一般全量刷新时为true。
2. invalidateInternal方法
   invalidate(true)会调用invalidateInternal方法，此方法会进行以下操作：
   判断是否需要重绘：调用skipInvalidate方法判断该View是否不需要重绘，不需要重绘的条件是该View不可见并且未进行动画。

• 处理重绘标志位：进一步判断View是否需要绘制，如判断表达式(mPrivateFlags & (DRAWN | HAS_BOUNDS)) == (DRAWN | HAS_BOUNDS) ，若满足重绘条件，则处理相关标志位，将当前View标记为 “脏” ，即设置mPrivateFlags中的相关标志，表明该View需要重绘。
• 确定重绘区域：对于开启硬件加速的应用程序，调用父视图的invalidateChild函数绘制整个区域；否则只绘制指定的dirty区域（r变量所指区域）。这是一个向上回溯的过程，每一层的父View都将自己的显示区域与传入的刷新Rect做交集。

3. ViewGroup中的调用

• invalidateChild方法：在ViewGroup中，invalidateChild方法会从当前的布局View向上不断遍历其父布局。它会先处理子View重绘相关逻辑，比如根据子View情况设置一些标志位，然后调用父布局的invalidateChildInParent方法。
• invalidateChildInParent方法：该方法会计算需要重绘的区域 ，涉及到location数组（表示自身左边、上边距离父组件的距离，确立在坐标系的相对位置 ）和dirty矩形（包含自身宽高，确立需要重绘的面积大小 ）。计算后会继续向上请求父布局重绘，直到父布局为ViewRootImpl 。

4. ViewRootImpl中的处理

• invalidateChildInParent方法：ViewRootImpl中的invalidateChildInParent方法会检查线程是否正确 ，若dirty为null，表示要重绘整个区域，直接调用invalidate；若dirty为空且没有动画，就不需要重绘，直接返回。否则会对重绘区域进行进一步处理，如根据滚动偏移等情况调整区域。
• invalidate方法：调用invalidate方法后，会通过scheduleTraversals方法安排一次视图遍历。

5. 视图遍历与绘制

• scheduleTraversals方法：安排视图遍历工作，将任务添加到消息队列，待合适时机（比如下一次绘制周期 ）执行。
• performTraversals方法：视图遍历的核心方法，依次执行测量（performMeasure ，调用measure ，最终到onMeasure ）、布局（performLayout ，调用layout ，最终到onLayout ）、绘制（performDraw ，调用draw ，最终到onDraw ）等步骤 ，完成整个View树的更新绘制 。其中performDraw会进一步调用drawSoftware ，最终触发View的draw方法，开始实际绘制。
  
  Android Framework学习一：系统框架、启动过程
  Android Framework学习二：Activity创建及View绘制流程
  作者：帅得不敢出门