作者： ztelur
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本篇为Android Scroll系列文章的最后一篇，主要讲解Android视图绘制机制，由于本系列文章内容都是视图滚动相关的，所以，本篇从视图内容滚动的视角来梳理视图绘制过程。
如果没有看过本系列之前文章或者不太了解相关的知识，请大家阅读一下一下的文章：
为了节约大家的时间，本文内容主要如下：
Scroller相关机制。mScrollX和mScrollY是如何影响视图内容。Android视图绘制逻辑，包括相关API和
Canvas的相关操作。
一切从Scroller使用开始
使用scroller的实例代码，之后的讲解流程就是scroller和computeScroll是如何调用的啦。
在系列文章的第二篇中，我们具体学习了Scroller的使用方法。通过Scroller的fling和View的computeScroll的配合，实现视图滚动效果。实例代码如下
.....
mScroller.fling(0,getScrollY(),0,speed,0,0,-500,10000)
invalidate();
.....
@Override
public void computeScroll() {
if (mScroller.computeScrollOffset()) {
scrollTo(mScroller.getCurrX(),
mScroller.getCurrY());
postInvalidate();
}
}本篇文章就带大家探究一下这段代码背后的原理和机制。
Invalidate的寻父之路
这一节主要分析在View中调用invalidate到ViewRoot执行performTraversals的原理，对android视图架构不是很熟悉的同学可以先阅读一下《Android视图架构详解》。
我们先来看一下View中的invalidate代码。
public void invalidate() {
invalidate(true);
}
void invalidate(boolean invalidateCache) {
invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true);
}
void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache,
boolean fullInvalidate) {
.....
//DRAWN和HAS_BOUNDS是否被设置为１，说明上一次请求执行的UI绘制已经完成，那么可以再次请求执行
if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)) == (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)
|| (invalidateCache && (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)
|| (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != PFLAG_INVALIDATED
|| (fullInvalidate && isOpaque() != mLastIsOpaque)) {
if (fullInvalidate) {
mLastIsOpaque = isOpaque();
mPrivateFlags &= ~PFLAG_DRAWN;
}
mPrivateFlags |= PFLAG_DIRTY;
if (invalidateCache) { //是否让view的缓存都失效
mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
mPrivateFlags &= ~PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID;
}
// Propagate the damage rectangle to the parent view.
final AttachInfo ai = mAttachInfo;
final ViewParent p = mParent;
//通过ViewParent来执行操作，如果当前视图是顶层视图也就是DecorView的视图，那么它的
//mParent就是ViewRoot对象，所以是通过ViewRoot的对象来实现的。
if (p != null && ai != null && l < r && t < b) {
final Rect damage = ai.mTmpInvalRect;
damage.set(l, t, r, b);
p.invalidateChild(this, damage);//TODO:这是invalidate执行的主体
}
.....
}
}我们可以看到，调用invalidate()会导致整个视图进行刷新，并且会刷新缓存。
然后我们再来详细的研究一下invalidateInternal中的代码。我们先来着重看一下if语句的判断条件把。
if ((mPrivateFlags & (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)) == (PFLAG_DRAWN | PFLAG_HAS_BOUNDS)
|| (invalidateCache && (mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID)
|| (mPrivateFlags & PFLAG_INVALIDATED) != PFLAG_INVALIDATED
|| (fullInvalidate && isOpaque() != mLastIsOpaque))当
mPrivateFlags的FLAG_DRAWN和FLAG_HAS_BOUNDS位设置为1时，说明上一次请求执行的UI绘制已经完成，那么可以再次请求重新绘制。FLAG_DRAWN位会在draw函数中会被置为１，而FLAG_HAS_BOUNDS会在setFrame函数中被设置为1。mPrivateFlags的PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID标示视图缓存是否有效，如果有效并且invalidateCache为true,那么可以请求重新绘制。另外两个布尔判断的具体含义并没有分析清楚，大家感兴趣的请自行研究。
然后将mPrivateFlags的PFLAG_DIRTY置为１。并且如果是要刷新缓存的话，将PFLAG_INVALIDATED位设置为１，并且将PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID位设置为0,这一步和之前的if判断中后两个布尔判断相对应，可见，如果已经有一个invalidate设置了上述两个标志位，那么下一个invalidate就不会进行任何操作。
接着，调用ViewParent接口的invalidateChild函数，在《Android视图架构详解》，我们已经知道ViewGroup和ViewRoot都实现了上述接口，那么，根据Android视图树状结构，ViewGroup的相应方法会被调用。
public final void invalidateChild(View child, final Rect dirty) {
ViewParent parent = this;
final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
if (attachInfo != null) {
....
// while一直向上递归
do {
......
parent = parent.invalidateChildInParent(location, dirty);
....
} while (parent != null);
}
}
public ViewParent invalidateChildInParent(final int[] location, final Rect dirty) {
if ((mPrivateFlags & PFLAG_DRAWN) == PFLAG_DRAWN ||
(mPrivateFlags & PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) == PFLAG_DRAWING_CACHE_VALID) {
if ((mGroupFlags & (FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE | FLAG_ANIMATION_DONE)) !=
FLAG_OPTIMIZE_INVALIDATE) {
......
return mParent;
} else {
.....
return mParent;
}
}
return null;
}通过上述代码我们可以看到ViewGroup的invalidateChild函数通过循环不断调用其父视图的invalidateChildInParent，而且我们知道ViewRoot是DecorView的父视图，也就是说ViewRoot是Android视图树状结构的根。所以，最终ViewRoot的invalidateChildInParent会被调用。
//在ViewGroup的invalidateChildInParent中ｗｈｉｌｅ循环，一直调用到这里，然后在调用invalidateChild
public ViewParent invalidateChildInParent(final int[] location, final Rect dirty) {
invalidateChild(null, dirty);
return null;
}
public void invalidateChild(View child, Rect dirty) {
//先检查线程,必须是主线程
checkThread();
.....
//如果mWillDrawSoon为true那么就是消息队列中已经有一个DO_TRAVERSAL的消息啦
if (!mWillDrawSoon) {
//直接调用了这个喽
scheduleTraversals();
}
}最终，在ViewRoot的invalidateChild函数中，调用了scheduleTraversals,开启了视图重绘之旅。
我们都被ViewRoot骗了
ViewRoot是Android视图树状结构的根节点，并且它实现了ViewParent接口，是DecorView的父视图。那么大家一定会认为它就是一个View吧。那我们就被它给骗了！！ViewRoot本质上是一个Handler，我们可以看一下scheduleTraversals到performTraversals的原理就知道了。
public void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
sendEmptyMessage(DO_TRAVERSAL);
}
}在scheduleTraversals中，ViewRoot只是向自己发送了一个DO_TRAVERSAL的空信息。
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
....
case DO_TRAVERSAL:
//这里就是Handle处理travel信息的地方
if (mProfile) {
Debug.startMethodTracing("ViewRoot");
}
performTraversals();
if (mProfile) {
Debug.stopMethodTracing();
mProfile = false;
}
break;
.....
}
}然后我们在查看handleMessage方法，发现在处理DO_TRAVERSAL时，ViewRoot调用了performTraversals函数。
在performTraversals中，视图要进行measure,layout,和draw三大步骤，篇幅有限，我们这里只研究绘制相关的机制。
ViewRoot在performTraversals中调用了自身的draw方法，看吧，ViewRoot伪装的还挺像，连draw方法都有。但是我们会发现，在draw方法中，ViewRoot实际上只调用了自己的mView成员变量的draw方法，而且我们都知道的是，mView就是DecorView，于是，绘制流程来到了真正的View视图的根节点。
大家都来画的canvas
接下来，我们就正式研究一下Android的绘制机制，我们沿着Android视图的树状结构来分析绘制原理。
首先是DecorView的绘制相关的函数。在ViewRoot的draw方法中，直接调用了DecorView的draw(Canvas canvas)函数，我们知道DecorView是FrameLayout的子类，其draw(Canvas canvas)函数是从View中继承而来的。所以我们先来看View的draw(Canvas canvas)方法。
// http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/ext/com.google.android/android/5.1.1_r1/android/view/View.java#View
public void draw(Canvas canvas) {
........
/*
* Draw traversal performs several drawing steps which must be executed
* in the appropriate order:
*
* 1. Draw the background
* 2. If necessary, save the canvas' layers to prepare for fading
* 3. Draw view's content
* 4. Draw children
* 5. If necessary, draw the fading edges and restore layers
* 6. Draw decorations (scrollbars for instance)
*/
// Step 1, draw the background, if needed
if (!dirtyOpaque) {
drawBackground(canvas);
}
.......
// Step 2, save the canvas' layers
.......
// Step 3, draw the content
if (!dirtyOpaque) onDraw(canvas);
// Step 4, draw the children
dispatchDraw(canvas);
// Step 5, draw the fade effect and restore layers
.......
if (drawTop) {
matrix.setScale(1, fadeHeight * topFadeStrength);
matrix.postTranslate(left, top);
fade.setLocalMatrix(matrix);
p.setShader(fade);
canvas.drawRect(left, top, right, top + length, p);
}
.....
// Step 6, draw decorations (scrollbars)
onDrawScrollBars(canvas);
......
}关于视图的组成部分，我在之前的文章中已经讲述过来，请不太熟悉这部分内容的同学自行查阅文章或者其他资料。通过上述代码我们可以看到，View的dispatchDraw函数被调用了，它是向子视图分发绘制指令和相关数据的方法。在View中，上述函数是一个空函数，但是ViewGroup中对这个函数进行了实现。
protected void dispatchDraw(Canvas canvas) {
....
final ArrayList preorderedList = usingRenderNodeProperties
? null : buildOrderedChildList();
final boolean customOrder = preorderedList == null
&& isChildrenDrawingOrderEnabled();
for (int i = 0; i < childrenCount; i++) {
int childIndex = customOrder ? getChildDrawingOrder(childrenCount, i) : i;
final View child = (preorderedList == null)
? children[childIndex] : preorderedList.get(childIndex);
if ((child.mViewFlags & VISIBILITY_MASK) == VISIBLE || child.getAnimation() != null) {
//在这里drawChild
more |= drawChild(canvas, child, drawingTime);
}
}
....
}
protected boolean drawChild(Canvas canvas, View child, long drawingTime) {
//这里就调用child的draw方法啦，而不是draw(canvas)方法！！！！！
return child.draw(canvas, this, drawingTime);
}通过上述代码我们可以看到，ViewGroup分别调用了自己的子View的draw方法，需要特别注意的是，这个draw和之前draw方法不是同一个方法，他们的参数不同。于是，我们再次转到View的源码中，看一下这个draw方法到底做了什么。
boolean draw(Canvas canvas, ViewGroup parent, long drawingTime) {
....
//进行计算滚动
if (!hasDisplayList) {
computeScroll();
sx = mScrollX;
sy = mScrollY;
}
...
//这里进行了平移。
if (offsetForScroll) {
canvas.translate(mLeft - sx, mTop - sy);
}
.....
if (!layerRendered) {
if (!hasDisplayList) {
// Fast path for layouts with no backgrounds
if ((mPrivateFlags & PFLAG_SKIP_DRAW) == PFLAG_SKIP_DRAW) {
mPrivateFlags &= ~PFLAG_DIRTY_MASK;
dispatchDraw(canvas);
} else {
// 在这里调用了draw
draw(canvas);
}
}
......
}
......
}首先，我们发现computeScroll方法是在其中被调用的，从而计算出新的mScrollX和mScrollY,然后在平移画布，产生内容平移效果。
然后我们发现通过PFLAG_SKIP_DRAW标志位的判断，有些View是直接调用dispatchDraw函数，说明它自己没有需要绘制的内容，而有些View则是调用自己的draw方法。我们应该都知道ViewGroup默认是不进行绘制内容的吧，我们一般调用setNotWillDraw方法来让其可以绘制自身内容，通过调用setNotWillDraw方法，会导致PFLAG_SKIP_DRAW位被置为１，从而可以绘制自身内容。
分析到这里，我们就会发现draw函数沿着Android视图树状结构被不断调用，知道所有视图都完成绘制。
把一切连接起来的computeScroll
读到这里大家应该对Android视图绘制流程有了基本的了解了吧，那么，我们再来看一下文章开头的例子。在computeScroll方法中，我们调用了postInvalidate方法，这又是什么用意呢？
其实，在computeScroll中不掉用postInvalidate好像也可以达到正确的效果，具体原因我不太了解，猜测应该是Android自动刷新界面可以代替postInvalidate的效果吧。同学们如果知道其中具体原因，请告知我啊。
在《Android Scroll详解(一)：基础知识》中，我们已经讲到postInvalidate其实就是调用了invalidate，然后整个流程就连接了起来，mScrollX和mScrollY每个循环都会改变一点，然后导致界面滚动，最终形成界面Scroll效果。
后记
Android Scroll的系列文章就此结束了，希望大家从中学习到有用的知识。如果其中有任何错误或者容易误解的地方，请大家及时通知我。谢谢各位读者和同学。
