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requestLayout竟然涉及到这么多知识点

1. 背景

最近有个粉丝跟我提了一个很有深度的问题。

粉丝:锁屏后,调用View.requestLayout()方法后会不会postSyncBarrier?

乍一看有点超纲了。细细一想,我把这个问题拆分成了两个问题,本文我将紧紧围绕这两个问题,讲解requestLayout背后的故事。

其一:锁屏后,调用View.requestLayout(),会往上层层调用requestLayout()吗?

其二:锁屏后,调用View.requestLayout(),会触发View的测量和布局操作吗?

postSyncBarrier我知道,Handler的同步屏障机制嘛,但是锁屏之后为什么还要调用requestLayout()呢?于是我脑补了一个场景。

假设在Activity onResume()中每隔一秒调用View.requestLayout(),但是在onStop()方法中没有停止调用该方法。当用户锁屏或者按Home键时。

我脑补的这个场景,用罗翔老师的话来讲是 “法律允许,但是不提倡”。当Activity不在前台的时候,就应该把requestLayout()方法停掉嘛,我们知道的,这个方法会从调用的View一层一层往上调用直到ViewRootImpl.requestLayout()方法,然后会从上往下触发View的测量和布局甚至绘制方法。非常之浪费嘛!错误非常之低级!但是果真如此吗?

电竞主播芜湖大司马,有一句网络流行语你以为我在第一层,其实我在第十层。下面我将用层级来表示对requestLayout方法的了解程度,层级越高,表示了解越深刻。

了解我的粉丝都知道,我喜欢用树形图来分析Android View源码。上图:

2. 第一层(往上,层层遍历)

假设调用I.requestLayout(),会触发哪些View的requestLayout方法?

答:会依次触发I.requestLayout() -> C.requestLayout() -> A.requestLayout() -> ...省略一些View -> ViewRootImpl.requestLayout()

//View.java
public void requestLayout() {
    // 1. 清除测量记录
    if (mMeasureCache != null) mMeasureCache.clear();

    // 2. 增加PFLAG_FORCE_LAYOUT给mPrivateFlags
    mPrivateFlags |= PFLAG_FORCE_LAYOUT;
    mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
    
    // 3. 如果mParent没有调用过requestLayout,则调用之。换句话说,如果调用过,则不会继续调用
    if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
        mParent.requestLayout();
    }
}
复制代码

该方法作用如下:

  1. 清除测量记录
  2. 增加PFLAG_FORCE_LAYOUT给mPrivateFlags
  3. 如果mParent没有调用过requestLayout,则调用之。换句话说,如果调用过,则不会继续调用

重点看下mParent.isLayoutRequested()方法,它在View.java中有具体实现

//View.java
 public boolean isLayoutRequested() {
    return (mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT;
}
复制代码

如果mPrivateFlags增加PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位,则认为View已经请求过布局。由前文可知,在requestLayout的第二步会增加该标志位。熟悉位操作的朋友就会知道,有增加操作就会有对应的清除操作。 经过一番搜索,找到:

//View.java
public void layout(int l, int t, int r, int b) { 
  // ... 省略代码
  //在View调用完layout方法,会将PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位清除掉
  mPrivateFlags &= ~PFLAG_FORCE_LAYOUT;
  mPrivateFlags3 |= PFLAG3_IS_LAID_OUT;
  // ... 省略代码
}
复制代码

在View调用完layout方法,会将PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位清除掉。当View下次再调用requestLayout方法时,依旧能往上层层调用。但是如果当layout()方法没有执行时,下次再调用requestLayout方法时,就不会往上层层调用了。

所以先回答文章开始的第一个问题:

其一:锁屏后,调用View.requestLayout(),会往上层层调用requestLayout()吗?

答:锁屏后,除了第一次调用会往上层层调用,其它的都不会

为什么,只有第一次调用会呢?那必定是因为layout方法没有得到执行,导致PFLAG_FORCE_LAYOUT无法被清除。欲知后事,接着往下看呗

如果你知道requestLayout调用是一个层级调用,那么恭喜你,你已经处于认知的第一层了。送你一张二层入场券。

3. 第二层(ViewRootImpl.requestLayout)

我们来看看第一层讲到的ViewRootImpl.requestLayout()

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

void scheduleTraversals() {
    if (!mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = true;
        //1. 往主线程的Handler对应的MessageQueue发送一个同步屏障消息
        mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
        //2. 将mTraversalRunnable保存到Choreographer中
        mChoreographer.postCallback(
                Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
        if (!mUnbufferedInputDispatch) {
            scheduleConsumeBatchedInput();
        }
        notifyRendererOfFramePending();
        pokeDrawLockIfNeeded();
    }
}
复制代码

该方法主要作用如下:

  1. 往主线程的Handler对应的MessageQueue发送一个同步屏障消息
  2. 将mTraversalRunnable保存到Choreographer中

此处有三个特别重要的知识点:

  1. mTraversalRunnable
  2. MessageQueue的同步屏障
  3. Choreographer机制

mTraversalRunnable相对比较简单,它的作用就是从ViewRootImpl 从上往下执行performMeasure、performLayout、performDraw。[重点:敲黑板]它的执行时机是当Vsync信号来到时,会往主线程的Handler对应的MessageQueue中发送一条异步消息,由于在scheduleTraversals()中给MessageQueue中发送过一条同步屏障消息,那么当执行到同步屏障消息时,会将异步消息取出执行

4. 第三层(TraversalRunnable)

当vsync信号量到达时,Choreographer会发送一个异步消息。当异步消息执行时,会调用ViewRootImpl.mTraversalRunnable回调。

final class TraversalRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        doTraversal();
    }
}
复制代码
void doTraversal() {
    if (mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = false;
        mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

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

        performTraversals();

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

它的作用:

  1. 移除同步屏障
  2. 执行performTraversals方法

performTraversals()方法特别复杂,给出伪代码如下

private void performTraversals() {
    if (!mStopped || mReportNextDraw) {
      performMeasure()
    }
    
   final boolean didLayout = layoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
    if (didLayout) {
      performLayout(lp, mWidth, mHeight);
    }
    
    boolean cancelDraw = mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnPreDraw() || !isViewVisible;

    if (!cancelDraw && !newSurface) {
        performDraw();
    }
}
复制代码

该方法的作用:

  1. 满足条件的情况下调用performMeasure()
  2. 满足条件的情况下调用performLayout()
  3. 满足条件的情况下调用performDraw()

mStopped表示Activity是否处于stopped状态。如果Activity调用了onStop方法,performLayout方法是不会调用的。

//ViewRootImpl.java
private void performLayout(WindowManager.LayoutParams lp, int desiredWindowWidth,
            int desiredWindowHeight) {
// ... 省略代码
 host.layout(0, 0, host.getMeasuredWidth(), host.getMeasuredHeight());  
// ... 省略代码
}
复制代码

回答文章开始的第二个问题:

其二:锁屏后,调用View.requestLayout(),会触发View的测量和布局操作吗?

答:不会,因为当前Activity处于stopped状态了

至此第一层里面留下的小悬念也得以解开,因为不会执行View.layout()方法,所以PFLAG_FORCE_LAYOUT不会被清除,导致接下来的requestLayout方法不会层层往上调用。

至此本文的两个问题都已经得到了答案。

当我把问题提交给鸿洋大佬的wanandroid上时,大佬又给我提了一个问题。

鸿洋大佬:既然Activity的onStop会导致requestLayout layout方法得不到执行,那么onResume方法会不会让上一次的requestLayout没有执行的layout方法执行一次呢?

于是我写了个demo来验证

//MyDemoActivity.kt
override fun onStop() {
    super.onStop()
    root.postDelayed(object : Runnable {
        override fun run() {
            root.requestLayout()
            println("ChoreographerActivity  reqeustLayout")
        }
    }, 1000)
}
复制代码

在自定义布局的onLayout方法中打印日志

@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    System.out.println("ChoreographerActivity onLayout");
    super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);
}
复制代码

锁屏,1s后调用requestLayout,日志没有打印,1s后亮屏,发现日志打印了。

所以

鸿洋大佬:既然Activity的onStop会导致requestLayout layout方法得不到执行,那么onResume方法会不会让上一次的requestLayout没有执行的layout方法执行一次呢?

我:经过demo验证会。原因且听我道来

有了demo找原因就很简单了。正面不好攻破,那就祭出调试大法呗。但是断点放在哪好呢?思考了一番。我觉得断点放在发送同步屏障的地方比较好,ViewRootImpl.scheduleTraversals()。为什么断点放这里?(那你就得了解同步屏障和vsync刷新机制了,后文会讲)

亮屏后,发现断点执行了。从堆栈中可以看出Activity的performRestart()方法执行了ViewRootImpl的scheduleTraversals方法。 虽然,亮屏的时候没有执行View.requestLayout方法,由于锁屏后1s执行了View.requestLayout方法,所以PFLAG_FORCE_LAYOUT标记位还是有的。亮屏调用了performTraversals方法时,会执行Measure、Layout、Draw等操作。

至此,完美回答了粉丝和鸿洋大佬的问题

5. 第四层(Handler同步屏障)

Handler原理,也是面试必问的问题。涉及到很多知识点。线程、Looper、MessageQueue、ThreadLocal、链表、底层等技术。本文我就不展开讲了。如果对Handler不是很了解。也不影响本层次的学习。但是还是强烈建议看完本文后再另行补课。

A同学:同步屏障。感觉好高大上的样子?能给我讲讲吗?

我:乍一看,是挺高大上的。让人望而生畏。但是细细一想,也不是那么难,说白了就是将Message分成三种不同类型

A同学:此话怎讲,愿闻其详~

我:如下代码应该看得懂吧?

class Message{
 int mType;
//同步屏障消息
 public static final int SYNC_BARRIER = 0;
//普通消息
 public static final int NORMAL = 1;
//异步消息
 public static final int ASYNCHRONOUS = 2;
}
复制代码

A同学:这很简单呀,平时开发中经常用不同的值表示不同的类型,但是android中的Message类并没有这几个不同的值呀?

我:Android Message 类确实没有用不同的值来表示不同类型的Message。它是通过target和isAsynchronous()组合出三种不同类型的Message。

消息类型targetisAsynchronous()
同步屏障消息null无所谓
异步消息不为null返回true
普通消息不为null返回false
A同学:理解了,那么它们有什么区别呢?

我:世界上本来只有普通消息,但是因为事情有轻重缓急,所以诞生了同步屏障消息和异步消息。它们两是配套使用的。当消息队列中同时存在这三种消息时,如果碰到了同步屏障消息,那么会优先执行异步消息。

A同学:有点晕~

我:别急,且看如下图解

  1. 绿色表示普通消息,很守规矩,按照入队顺序依次出队。
  2. 红色表示异步消息,意味着它比较着急,有优先执行的权利。
  3. 黄色表示同步屏障消息,它的作用就是警示,后续只会让异步消息出队,如果没有异步消息,则会一直等待。

如上图,消息队列中全是普通消息。那么它们会按照顺序,从队首依次出队列。msg1->msg2->msg3

如上图,三种类型消息全部存在,msg1是同步屏障消息。同步屏障消息并不会真正执行,它也不会主动出队列,需要调用MessageQueue的removeSyncBarrier()方法。它的作用就是"警示",后续优先让红色的消息出队列。

  1. msg3出队列

2. msg5出队列

  1. 此刻msg2并不会出队列,队列中已经没有了红色消息,但是存在黄色消息,所以会一直等红色消息,绿色消息得不到执行机会

  1. 调用removeSyncBarrier()方法,将msg1出队列

  1. 绿色消息按顺序出队

postSyncBarrier()和removeSyncBarrier()必须成对出现,否则会导致消息队列出现假死情况。

同步屏障就介绍到这,如果没明白的话,建议网上搜索其它资料阅读。

6. 第五层(Choreographer vsync机制)

B同学:vsync机制感觉好高大上的样子?能给我讲讲吗

我:这个东西比较底层了,我也太清楚,但是有一个比较取巧的理解方式。

B同学:说来听听。

我:观察者模式听过吧,vsync信号是由底层发出的。具体情况我不清楚,但是上层有个类监听vsync的信号,当接收到信号时,就会通过Choreographer向消息队列发送异步消息,这个消息的作用之一就是通知ViewRootImpl去执行测量,布局,绘制操作。

//Choreographer.java
private final class FrameDisplayEventReceiver extends DisplayEventReceiver
            implements Runnable {
    private boolean mHavePendingVsync;
    private long mTimestampNanos;
    private int mFrame;


    @Override
    public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {
        
        //...省略其他代码
        long now = System.nanoTime();
        if (timestampNanos > now) {
            Log.w(TAG, "Frame time is " + ((timestampNanos - now) * 0.000001f)
                    + " ms in the future!  Check that graphics HAL is generating vsync "
                    + "timestamps using the correct timebase.");
            timestampNanos = now;
        }

        if (mHavePendingVsync) {
            Log.w(TAG, "Already have a pending vsync event.  There should only be "
                    + "one at a time.");
        } else {
            mHavePendingVsync = true;
        }

        mTimestampNanos = timestampNanos;
        mFrame = frame;
        Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
        msg.setAsynchronous(true);
        mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
}
复制代码

7. 第六层(绘制机制)

ViewRootImpl和Choreographer是绘制机制的两大主角。他们负责功能如下。具体就不展开写了。

8. 如何向鸿洋大神提问

本文的知识点,如果你有想补充的,欢迎留言。如果你觉得文章还不错,不要吝惜分享给你的小伙伴哟~最后送大家一个福利,关注我,回复“围观”,获取我与鸿洋大神的聊天记录。

9. 往期精彩文章

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