Android View 体系竟然还能这么了解?

作者 : 开心源码 本文共8590个字,预计阅读时间需要22分钟 发布时间: 2022-05-13 共164人阅读

0前言

很多小伙伴可能在学习view的绘制流程源码的时候有点抓不住重点,所以在分析代码的时候绕来绕去脑袋晕乎乎的。今天我就来给大家化繁为简,只关注它最核心的东西。

从数据结构与算法还有设计模式的角度带领大家真正去掌握。我这篇文章旨在让大家能更深刻了解View绘制流程的设计,不涉及具体的细节。

最好的效果是大家先看这篇文章,而后根据文中详情的知识点去自行查看源码。或者者感到费劲的话可以结合别的大牛写的文章去看源码。_

1先修知识点

首先,View体系的数据结构就是树形结构。

ViewGroup继承View,而且ViewGroup持有View的引用,所以这不就是一个树的节点嘛。数据结构跟他的算法是相关的,所以至少你要掌握树的遍历,尤其是树的先序遍历,也就是深度遍历。

在view体系设计中也涉及到了几个设计模式,分别是组合模式,责任链模式,模板方法模式。(当然还有其余如观察者模式,适配器模式等等,不在这次的探讨范围。)

组合模式

假如想实现一个树状的关系,那么即可以使用组合模式。如View和ViewGroup的关系,ViewGroup继承于View,同时也含有子View的引用集合。组合模式一般用于树形结构,所以在这里不需要开展。你只要要知道,View体系本身就是组合模式的表现。

责任链模式

假如想实现一个调用可以让多个类都有机会去解决,那么可以使用责任链模式。类Node含有一个自己的引用,相当于一个链表指针,指向下一个节点。

class Node {    public String name;    public Node next;    public Node(String name) {        this.name = name;    }    public void operate(int num) {        //1.自己先来解决        System.out.println(String.format("我是节点%s,我在解决:%d", name, num));        //2.分发给下一节点解决        if (next != null) {            next.operate(num);        }    }}
public class Main {    public static void main(String[] args) {        Node[] nodes = new Node[5];        Node head = nodes[0] = new Node("0");        for (int i = 1; i < 5; i++) {//构造的链表为:0->1->2->3->4            nodes[i] = new Node(i + "");            head.next = nodes[i];            head = nodes[i];        }        head = nodes[0];        head.operate(100);    }}结果为:我是节点0,我在解决:100我是节点1,我在解决:100我是节点2,我在解决:100我是节点3,我在解决:100我是节点4,我在解决:100

通过把每个解决者看成是链表上面的一个节点,实现一个调用可以分发给多个解决者去解决。

模板方法模式

假如某一个功能逻辑的流程是比较固定的,但是有肯定的步骤,那么可以通过模板方法模式把具体步骤交给子类去实现。

这个怎样了解呢?

以上面责任链模式为例,每个节点的operate的流程是固定的:

1.自己解决消息, 2.把消息分发给下一个节点。

但是可以发现上面的例子有点鸡肋,由于每个Node节点的解决是完全一样的,这看起来没什么意义。

好吧,那结合模板方法模式来进行一个改造。

abstract class Node {    public String name;    public Node next;    public Node(String name) {        this.name = name;    }    public void operate(int num) {        //1.自己先来解决        int result = onOperate(num);        System.out.println(String.format("解决的结果:%d", result));        //2.分发给下一节点解决        if (next != null) {            next.operate(result);        }    }    //笼统方法,具体的解决交给子类根据自己的需求去实现    protected abstract int onOperate(int num);}

可以看到把原价自己直接解决的逻辑抽成了一个笼统函数,这样子类就必需去实现onOperate方法去做自己的解决逻辑。

假设有这样的需求:

实现三个节点,一个是进行+1的操作;一个是进行-1的操作;一个是乘2的操作

class AddNode extends Node {    public AddNode() {        super("加法器");    }    @Override    protected int onOperate(int num) {        System.out.println(String.format("我是%s,我将对%d进行加1操作", name, num));        return num + 1;    }}class MinusNode extends Node {    public MinusNode() {        super("减法器");    }    @Override    protected int onOperate(int num) {        System.out.println(String.format("我是%s,我将对%d进行减1操作", name, num));        return num - 1;    }}class MultiNode extends Node {    public MultiNode() {        super("乘法器");    }    @Override    protected int onOperate(int num) {        System.out.println(String.format("我是%s,我将对%d进行乘2操作", name, num));        return num * 2;    }}
public class Main {    public static void main(String[] args) {        int num = 100;        //做运算:(num+1)*2-1 = 201        Node add = new AddNode();        Node minus = new MinusNode();        Node multi = new MultiNode();        add.next = multi;        multi.next = minus;        add.operate(num);    }}结果为:我是加法器,我将对100进行加1操作解决的结果:101我是乘法器,我将对101进行乘2操作解决的结果:202我是减法器,我将对202进行减1操作解决的结果:201

模板方法模式表现在:由于每个节点具体的消息解决逻辑是不一样的,通过把operate流程固定,把消息解决逻辑写成笼统函数onOperate交给节点子类去实现。这样不同的节点即可以做不同的解决了。 发现一个彩蛋了没?onOperate函数怎样那么熟习?

先来想想经常接触到的onXXX方法 onCreate,onMeasure,onInterceptTouchEvent……没错,事实上掌握了这几个设计模式,很多时候源码的阅读都会很流畅了。

如触摸事件分发,View绘制的三大过程,Activity生命周期回调,AsyncTask…等等的机制和原理。推荐大家肯定要找时间深入研究,成体系地学习一下设计模式。这是高级工程师架构设计必备技能。

树的遍历

为了真正关注核心点而不被其余的东西干扰带偏,所以我假定View树是一个二叉树,或者者说我选取一个二叉树View树来进行分析。

首先来回顾一下树的遍历(递归版):

class Node{    int id;    Node left;    Node right;    public Node(int id) {        this.id = id;    }}
public class Main {    public static void main(String[] args) {        Node[] nodes = new Node[8];        for (int i = 0; i < 8; i++) {            nodes[i] = new Node(i);        }        nodes[0].left = nodes[1];        nodes[0].right = nodes[2];        nodes[1].left = nodes[3];        nodes[2].left = nodes[4];        nodes[2].right = nodes[5];        nodes[3].left = nodes[6];        nodes[3].right = nodes[7];        dfs(nodes[0]);    }    private static void dfs(Node root) {        if (root == null) {            return;        }        System.out.println(root.id);        if (root.left != null) {            dfs(root.left);        }        if (root.right != null) {            dfs(root.right);        }    }}结果为:01367245

相信很多人都能写出上面的深度遍历代码,but,这显然不够“java”,严格来说这是c语言形式的写法,只是把节点看成是数据实体,不那么面向对象。那好,我们来实现更加面向对象的深度遍历写法。

面向对象也就是类里面有数据也有行为,那我们就把遍历的行为交给类去做。说白了就是把dfs函数写成成员函数。

class Node {    int id;    Node left;    Node right;    public Node(int id) {        this.id = id;    }    //把dfs写成成员函数    public void dfs() {        System.out.println(this.id);        if (left != null) {            left.dfs();        }        if (right != null) {            right.dfs();        }    }}
public class Main {    public static void main(String[] args) {        Node[] nodes = new Node[8];        for (int i = 0; i < 8; i++) {            nodes[i] = new Node(i);        }        nodes[0].left = nodes[1];        nodes[0].right = nodes[2];        nodes[1].left = nodes[3];        nodes[2].left = nodes[4];        nodes[2].right = nodes[5];        nodes[3].left = nodes[6];        nodes[3].right = nodes[7];        //dfs(nodes[0]);        nodes[0].dfs();    }}结果为:01367245

好了,树的遍历主要是想说明Java版的面向对象的写法。

由于我在百度随便搜索了一下,发现基本都是用c语言版本的写法来写的。

2View的Measure流程的核心

前面洋洋洒洒写了那么多,现在终于可以应用啦。了解上面的知识点能让你更加容易了解复杂的View的Measure流程。

为了真正关注核心点而不被其余的东西干扰带偏,所以我假定View树是一个二叉树,或者者说我选取一个二叉树View树来进行分析。

测量就是计算每个View的大小,先来定义View类。

abstract class View {    int id;    int width;    int height;    View left;    View right;    public View(int id) {        this.id = id;    }    final public void measure(int width, int height) {        //1.具体如何测量交给子类决定        onMeasure(width, height);    }    //设置测量值    public void setMeasuredDimension(int w, int h) {        width = w;        height = h;        System.out.println(String.format("%d的测量结果是w=%d,h=%d", id, width, height));    }    protected abstract void onMeasure(int width, int height);}

很简陋的一个类,但是包含了最基本的要素了。measure方法里就用了模板方法模式,把具体如何测量交给子类实现。而且用final关键字,所以子类不能覆写measure,也就是说measure方法的流程不让改动。

注意:下文子节点是指View树的子节点,父节点是指View树的父节点,注意跟父类子类区分开。这是两回事来的。

好了,再来实现两个子类,不妨就叫TextView,ImageView。TextView具体的测量就是把父节点传递过来的值减去10,而ImageView是减去20。

class TextView extends View {    public TextView(int id) {        super(id);    }    @Override    protected void onMeasure(int width, int height) {        int myW = width - 10;        int myH = height - 10;        setMeasuredDimension(myW, myH);        //去测量子节点        if (left != null) {            left.measure(myW, myH);        }        if (right != null) {            right.measure(myW, myH);        }    }}
class ImageView extends View {    public ImageView(int id) {        super(id);    }    @Override    protected void onMeasure(int width, int height) {        int myW = width - 20;        int myH = height - 20;        setMeasuredDimension(myW, myH);        //去测量子节点        if (left != null) {            left.measure(myW, myH);        }        if (right != null) {            right.measure(myW, myH);        }    }}

大家可以看到,子节点的测量也是交给子类去负责分发测量了。跟之前探讨模板方法模式时有点不同,但是本质上是一样的。只是模板方法模式的例子是父类负责分发,这里是子类分发。

构造上图的View树进行测试。

public class Main {    public static void main(String[] args) {        View decorView = new ImageView(0);        View imageView1 = new ImageView(1);        View imageView2 = new ImageView(2);        View textView3 = new TextView(3);        View textView4 = new TextView(4);        decorView.left = imageView1;        decorView.right = imageView2;        imageView1.left = textView3;        imageView1.right = textView4;        //获取window窗口大小(一般是手机屏幕大小),假设是1080x1920        int windowW = 1080;        int windowH = 1920;        decorView.measure(windowW, windowH);    }}结果为:0的测量结果是w=1060,h=19001的测量结果是w=1040,h=18803的测量结果是w=1030,h=18704的测量结果是w=1030,h=18702的测量结果是w=1040,h=1880

根据上图和运行结果可知,View的测量是深度遍历的。测量到一个节点时,这个节点负责去发起子节点的测量,这是责任链模式;而为了把具体测量实现交给子类,使用了模板方法模式。

3更进一步

有的小伙伴可能说了,你这个跟Android实际的View代码出入有点大啊,你看都没有表现出View跟ViewGroup呢!好吧,那我们来实现更加贴近Android的代码实现吧。

public class Main {    public static void main(String[] args) {        LinearLayout linearLayout0 = new LinearLayout(0);        LinearLayout linearLayout1 = new LinearLayout(1);        TextView textView2 = new TextView(2);        LinearLayout linearLayout3 = new LinearLayout(3);        LinearLayout linearLayout4 = new LinearLayout(4);        linearLayout0.left = linearLayout1;        linearLayout0.right = textView2;        linearLayout1.left = linearLayout3;        linearLayout1.right = linearLayout4;         //获取window窗口大小,假设是1080x1920        int windowW = 1080;        int windowH = 1920;        linearLayout0.measure(windowW,windowH);    }}class View {    int id;    int width;    int height;    public View(int id) {        this.id = id;    }    final public void measure(int width, int height) {        //1.具体如何测量交给子类决定        onMeasure(width, height);    }    //设置测量值    public void setMeasuredDimension(int w, int h) {        width = w;        height = h;        System.out.println(String.format("%d的测量结果是w=%d,h=%d", id, width, height));    }    protected void onMeasure(int width, int height) {        //默认实现为直接设置父类传递过来的参数        setMeasuredDimension(width, height);    }}class ViewGroup extends View {    public ViewGroup(int id) {        super(id);    }    //ViewGroup才有子View    View left;    View right;    @Override    protected void onMeasure(int width, int height) {        //默认实现为把width,height减去50作为自己的参数        int myW = width - 50;        int myH = height - 50;        setMeasuredDimension(myW, myH);        //发起子节点的测量        if (left != null) {            left.measure(myW, myH);        }        if (right != null) {            right.measure(myW, myH);        }    }}//View的子类没有子节点,只要要关心自己的测量class TextView extends View {    public TextView(int id) {        super(id);    }    //实现自己的测量逻辑,把width,height减去10    @Override    protected void onMeasure(int width, int height) {        setMeasuredDimension(width - 10, height - 10);    }}//ViewGroup的子类有子节点,需要发起子节点的测量class LinearLayout extends ViewGroup {    public LinearLayout(int id) {        super(id);    }    //把width,height减去30作为自己的参数    @Override    protected void onMeasure(int width, int height) {        int myW = width - 30;        int myH = height - 30;        setMeasuredDimension(myW, myH);        //负责发起子节点的测量,这里实现为先测量右节点再测量左节点        if (right != null) {            right.measure(myW, myH);        }        if (left != null) {            left.measure(myW, myH);        }    }}结果为:0的测量结果是w=1050,h=18902的测量结果是w=1040,h=18801的测量结果是w=1020,h=18604的测量结果是w=990,h=18303的测量结果是w=990,h=1830

重要的点都在代码上注释了。

可以看到,之前的遍历顺序是01342,现在是02143了,由于LinearLayout是先进行右节点的测量。

4总结

View的体系设计用到了许多设计模式,这里主要是责任链模式和模板方法模式,了解设计模式能更加容易读懂源码。

View的遍历是深度遍历,需要掌握Java版的实现。

layout以及draw流程的核心也差不多也是这样,大家跟着我说的去分析源码效果更好。注意子节点的draw流程直接由父类发起了,子类只要要在onDraw中绘制自己的内容就可。

文中关注的重点在于如何实现一颗View树的测量过程。还有很多细节没有涉及,例如MeasureSpec。实际上View最终测量结果是结合我们在xml自己定义的参数和父View自己的参数去决定的。

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原文链接:https://www.androidos.net.cn/doc/2020/7/2/814.html

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