《Activity显示界面历险记》—说说View的那些理不清的关系

前言

在Activity显示View的过程中，有一些重要的角色总让人理不清，比如PhoneWindow、DecorView、ViewRootImpl。

也常常有面试题会问到，他们四者之间的关系？创建的时机？View第一次绘制的时机？等问题。

那么今天，就和大家一起从Activity启动开始看看到展示出View整个过程中，到底会经过哪些步骤，这之间各角色的关系又如何。

动画展示

为了方便大家理解，先通过动画的形式给大家展示这几位的关系：

源码解析

从小爱诞生说起

在Activity界面展示之前，它还是个我们看不到的Activity，我给它起了个爱称——小爱.

小爱是怎么诞生的呢？熟悉Activity启动流程的都知道，小爱的创建发生在performLaunchActivity中：

//ActivityThread.java
    private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
        //创建ContextImpl
        ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
        Activity activity = null;
        try {
            java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
            //创建Activity
            activity = mInstrumentation.newActivity(
                    cl, component.getClassName(), r.intent);
        }

        try {
            if (activity != null) {
                //完成activity的一些重要数据的初始化
                activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                        r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                        r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                        r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback,
                        r.assistToken);

                //调用activity的onCreate方法
                if (r.isPersistable()) {
                    mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
                } else {
                    mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
                }
            }
        }

        return activity;
    }

这个过程中，主要做了三件事：

Activity被实例化出来
调用了attach方法进行初始化
调用onCreate方法开始从布局文件加载布局，做View显示的准备工作。

给小爱找个和View交互的帮手（PhoneWindow）

大家也都知道，小爱在被创建后，事务繁忙，肯定不能亲力亲为得管理每个View，所以他就找了一个帮手，帮助她和View交互，管理View。

（Activity和View的解耦）

这个帮手是啥呢？就是窗口Window，也就是实现类PhoneWindow了。

这个过程发生在attach方法中：

//Activity.java
final void attach() {
		//创建PhoneWindow
        mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
        mWindow.setCallback(this);
        mWindow.setWindowManager(
                (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
                mToken, mComponent.flattenToString(),
                (info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
        
    }

为了方便记忆，我们管这个PhoneWindow管家叫做 窗管家。

加载布局文件（DecorView）

有了窗管家之后，就可以继续onCreate方法了，在onCreate方法中最重要的就是这个setContentView了。

通过setContentView可以加载布局文件里的View。

之前说了，View相关的管理工作就交给窗管家，所以就直接调用到PhoneWindow的setContentView方法：

	//Activity.java
    public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
        getWindow().setContentView(layoutResID);
        initWindowDecorActionBar();
    }

然后就开始加载布局文件的工作了。

但是考虑到一点，Activity是有不同的主题的，不同主题就有不同的布局结构。所以得在加载我们自己设置的布局文件之前，设置一个最顶级的View，作为所有View的老大。

而这个顶层的View就是DecorView，为了方便，我管他叫做最顶的小弟，简称小弟。

看看小弟DecorView是怎么被创建的：

//PhoneWindow.java
    @Override
    public void setContentView(int layoutResID) {
        if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } 


        if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
        }
    }


    private void installDecor() {
        if (mDecor == null) {
            mDecor = generateDecor(-1);
        } else {
            mDecor.setWindow(this);
        }
        if (mContentParent == null) {
            mContentParent = generateLayout(mDecor);       
        }
    }


    protected DecorView generateDecor(int featureId) {
        return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes());
    }

就是这样，小弟DecorView就被创建出来了，然后就该小弟工作了。

上文说过，小弟DecorView被创建出来是要干啥的？

要根据不同的主题设置不同的布局结构，这个工作就发生在generateLayout方法中了，具体咱今天就不分析了。

看似小弟的工作也完成了？

等等，应用自己的布局还没加载呢嘛，重要的事情还没开始做呢。

再回到上面的setContentView方法中，在调用installDecor方法创建了小弟之后，还做了一件事：

	//加载xml布局文件
	mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);



    public View inflate(@LayoutRes int resource, @Nullable ViewGroup root, boolean attachToRoot) {
        final Resources res = getContext().getResources();
        
        final XmlResourceParser parser = res.getLayout(resource);
        try {
            return inflate(parser, root, attachToRoot);
        } finally {
            parser.close();
        }
    }

而这个inflate就是我们熟知的加载布局文件的方法。传入xml布局文件，解析并结合我们传入的父view——mContentParent，将其转化为一个完整的树结构，最后返回顶层的View。

到这里，setContentView的工作算是完成了，

简单的说，就是创建了小弟DecorView，并且结合这个顶层的view和我们传入的xml布局文件，生成了一个多层结构的View。

显示出这个View（ViewRootImpl）

View有了，结构也定下来了。接下来就是怎么显示出这个View结构，让我们的手机展示出画面？

没错，就是绘制。

关于View的绘制工作交给谁做比较好呢？回忆下现在的成员：

小爱Activity：大老板，负责统筹即可。
窗管家PhoneWindow：负责管理各个View。
小弟DecorView：最顶层的View，负责展示主题布局。

好像没有人选可以负责View绘制了？绘制这么重要，那就要再招一个朋友来了。

ViewRootImpl闪亮✨登场，为了方便，我管他叫做 小薇。

小薇是什么时候创建的呢？

接着看Activity的调用过程，在onCreate调用完后，就会调用onResume方法，这又要从handleResumeActivity方法说起了。

    @Override
    public void handleResumeActivity() {
        //onResume
        final ActivityClientRecord r = performResumeActivity(token, finalStateRequest, reason);
        //addView
        if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
            r.window = r.activity.getWindow();
            View decor = r.window.getDecorView();
            ViewManager wm = a.getWindowManager();
            WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes()
            wm.addView(decor, l);
        }

该方法主要做了两件事：

调用onResume方法
调用WM的addView方法。

小薇好像还没出来？

继续看addView方法：

//WindowManagerGlobal.java
	public void addView() {
        
        synchronized (mLock) {
            
            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

            view.setLayoutParams(wparams);

            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);


            try {
                root.setView(view, wparams, panelParentView);
            } 
        }
    }



    public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
        mContext = context;
        mWindowSession = WindowManagerGlobal.getWindowSession();
        mThread = Thread.currentThread();
    }

终于，小薇ViewRootImpl也被创建出来了，而这个ViewRootImpl中，有两个变量值得关注一下：

mWindowSession。类型为IWindowSession，是一个Binder对象，用于进程间通信。其在服务器端的实现为Session，可以通过它来完成WMS相关的工作。
mThread。设置了线程变量为当前线程，也就是实例化ViewRootImpl时候的线程。一般进行不同线程更新UI的时候，就会判断当前线程和mThread是否相等，如果不同，则会抛出异常。

接下来，就是调用ViewRootImpl的setView方法，这个方法自然就是小薇ViewRootImpl做事的方法了：

//ViewRootImpl.java
    public void setView() {
        synchronized (this) {
        	//绘制
        	requestLayout();

        	//调用WMS的addWindow方法
        	res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);

        	//设置this(ViewRootImpl)为view(decorView)的parent
			view.assignParent(this);
        }
    }

主要有三个功能：

触发绘制（具体包括测量、布局、绘制）

//ViewRootImpl.java
    @Override
    public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
    }

    ->scheduleTraversals()
    ->performMeasure() performLayout() performDraw()
    ->measure、layout、draw方法

通过Binder调用WMS的addWindow方法

addToDisplay方法最终会WMS所在进程的addWindow方法，为窗口分配Surface，而这个Surface就是负责显示最终的界面了，并最终会绘制到屏幕上。

设置ViewRootImpl为decorView的parent

这样设置之后，子view请求绘制的时候（requestLayout），就能一直通过parent最终找到ViewRootImpl，然后由ViewRootImpl来负责所有View的绘制工作。整个调用过程是：

View.requestLayout -> DecorView.requestLayout -> ViewRootImpl.requestLayout

//View.java
    public void requestLayout() {
        if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
            mParent.requestLayout();
        }
    }

小结

到此，Activity终于完成了他的启动生命周期，界面也显示出来了，小爱也变为了成型的Activity。

虽然这中间角色比较多，但是每个角色又不可或缺：

因为需要管理View，创建出了 PhoneWindow；因为需要根据主题显示不同的布局结构，创建出了根View DecorView；因为需要处理View的各种事件，包括绘制、事件分发，创建出了ViewRootImpl。

大家各忙各的，并听命于Activity。

习题

以前上课的时候，总喜欢学习完知识后做几个习题，今天也给大家带来几个问题，巩固下知识。

Activity、PhoneWindow、DecorView、ViewRootImpl 之间的关系？

PhoneWindow：是Activity和View交互的中间层，帮助Activity管理View。
DecorView：是所有View的最顶层View，是所有View的parent。
ViewRootImpl：用于处理View相关的事件，比如绘制，事件分发，也是DecorView的parent。

四者的创建时机？

Activity创建于performLaunchActivity方法中，在startActivity时候触发。
PhoneWindow，同样创建于performLaunchActivity方法中，再具体点就是Activity的attach方法。
DecorView，创建于setContentView->PhoneWindow.installDecor。
ViewRootImpl，创建于handleResumeActivity方法中，最后通过addView被创建。

View的第一次绘制发生在什么时候？

第一次绘制就是发生在handleResumeActivity方法中，通过addView方法，创建了ViewRootImpl，并调用了其setView方法。

最后调用到requestLayout方法开始了布局、测量、绘制的流程。

线程更新UI导致崩溃的原因？

在触发绘制方法requestLayout中，有个checkThread方法：

    void checkThread() {
        if (mThread != Thread.currentThread()) {
            throw new CalledFromWrongThreadException(
                    "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
        }
    }

其中对mThread和当前线程进行了比较。而mThread是在ViewRootImpl实例化的时候赋值的。

所以崩溃的原因就是 view被绘制到界面时候的线程（也就是ViewRootImpl被创建时候的线程）和进行UI更新时候的线程不是同一个线程。

Activity、Dialog、PopupWindow、Toast 与Window的关系

这是扩展的一题，简单的从Window的角度来说一说：

Activity。在Activity创建过程中所创建的Window，是层级最小的Window，叫做应用Window，层级范围1-99。（层级范围大的Window可以覆盖层级小的Window）

Dialog。Dialog的显示过程和Activity基本相同，也是创建了PhoneWindow，初始化DecorView,并将Dialog的视图添加到DecorView中，最终通过addView显示出来。

但是有一点不同的是，Dialog的Window并不是应用窗口，而是子窗口，层级范围1000-1999，子Window的显示必须依附于应用窗口，也会覆盖应用级Window。这也就是为什么Dialog传入的上下文必须为Activity的Context了。

PopupWindow。PopupWindow的显示就有所不同了，它没有创建PhoneWindow，而是直接创建了一个View（PopupDecorView），然后通过WindowManager的addView方法显示出来了。

没有创建PhoneWindow，是不是就跟Window没关系了呢？

并不是，其实只要是调用了WindowManager的addView方法，那就是创建了Window，跟你有没有创建PhoneWindow无关。View就是Window的表现形式，只不过PhoneWindow的存在让Window形象更立体了一些。

所以PopupWindow也是通过Window展示出来的，而它的Window层级属于子Window，必须依附与应用窗口。

Toast。Toast和PopupWindow比较像，没有新建PhoneWindow，直接通过addView方法显示View即可。但是它属于系统级Window,层级范围2000-2999，所以无须依附于Activity。

四个比较下来，可以发现，只要想显示View，就会涉及到WindowManager的addView方法，也就用到了Window这个概念，然后会根据不同的分层依次显示覆盖到界面上。

不同的是，Activity和Dialog涉及到了布局比较复杂，还会有布局主题等元素，所以用到了PhoneWindow进行一个解耦，帮助他们管理View。
而PopupWindow和Toast结构比较简单，所以直接新建一个类似DecorView的View，通过addView显示到界面。

参考

《Android进阶解密》
View这12问

拜拜

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