Android窗口機制（四）ViewRootImpl與View和WindowManager

在前篇第（三）文章中，我們講到了在DecorView在handleResumeActivity方法中被綁定到了WindowManager，也就是調用了windowManager.addView(decorView)。而WindowManager的實現類是WindowManagerImpl，而它則是通過WindowManagerGlobal代理實現addView的，我們看下addView的方法

    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
            Display display, Window parentWindow) {
        ...
        ViewRootImpl root;
        View panelParentView = null;

        ...

        root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
        view.setLayoutParams(wparams);
        mViews.add(view);
        mRoots.add(root);
        mParams.add(wparams);
        //ViewRootImpl開始繪製view
        root.setView(view, wparams, panelParentView);
        ...
    }

可以看到在WindowManagerGlobal的addView中，最後是調用了ViewRootImpl的add方法，那麼這個ViewRootImpl到底是什麼。

ViewRootImpl

看到ViewRootImpl想到可能會有ViewRoot類，但是看了源碼才知道，ViewRoot類在Android2.2之後就被ViewRootImpl替換了。我們看下說明

/* The top of a view hierarchy, implementing the needed protocol between View
 * and the WindowManager.  This is for the most part an internal implementation
 * detail of {@link WindowManagerGlobal}.
 */

ViewRootImpl是一個視圖層次結構的頂部，它實現了View與WindowManager之間所需要的協議，作爲WindowManagerGlobal中大部分的內部實現。這個好理解，在WindowManagerGlobal中實現方法中，都可以見到ViewRootImpl，也就說WindowManagerGlobal方法最後還是調用到了ViewRootImpl。addView,removeView,update調用順序
WindowManagerImpl -> WindowManagerGlobal -> ViewRootImpl

我們看下前面調用到了viewRootImpl的setView方法

  public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
                ...
                // Schedule the first layout -before- adding to the window  
                // manager, to make sure we do the relayout before receiving  
                // any other events from the system.
                requestLayout();
                ...
                try {
                ...
                    res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
                } 
    }

在setView方法中，
首先會調用到requestLayout（），表示添加Window之前先完成第一次layout佈局過程，以確保在收到任何系統事件後面重新佈局。requestLayout最終會調用performTraversals方法來完成View的繪製。

接着會通過WindowSession最終來完成Window的添加過程。在下面的代碼中mWindowSession類型是IWindowSession，它是一個Binder對象，真正的實現類是Session，也就是說這其實是一次IPC過程，遠程調用了Session中的addToDisPlay方法。

 @Override
    public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
            int viewVisibility, int displayId, Rect outContentInsets, Rect outStableInsets,
            Rect outOutsets, InputChannel outInputChannel) {
        return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId,
                outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outInputChannel);
    }

這裏的mService就是WindowManagerService，也就是說Window的添加請求，最終是通過WindowManagerService來添加的。

View通過ViewRootImpl來繪製

前面說到，ViewRootImpl調用到requestLayout()來完成View的繪製操作，我們看下源碼

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

View繪製，先判斷當前線程

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

如果不是當前線程則拋出異常，這個異常是不是感覺很熟悉啊。沒錯，當你在子線程更新UI沒使用handler的話就會拋出這個異常

android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.

拋出地方就是這裏，一般在子線程操作UI都會調用到view.invalidate，而View的重繪會觸發ViewRootImpl的requestLayout，就會去判斷當前線程。

接着看，判斷完線程後，接着調用scheduleTraversals（）

  void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            ...
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
          ...
        }
    }

scheduleTraversals中會通過handler去異步調用mTraversalRunnable接口

  final class TraversalRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            doTraversal();
        }
    }

接着

  void doTraversal() {
            ...
            performTraversals();
            ...
    }

可以看到，最後真正調用繪製的是performTraversals（）方法，這個方法很長核心便是

private void performTraversals() {  
        ......  
        performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
        ...
        performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
        ......  
        performDraw();
        }
        ......  
    }  

而這個方法各自最終調用到的便是

        ......  
        int childWidthMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mWidth, lp.width);  
        int childHeightMeasureSpec = getRootMeasureSpec(mHeight, lp.height);  
        ....
mView.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);  
        ......  
mView.layout(0, 0, mView.getMeasuredWidth(), mView.getMeasuredHeight());  
        ......  
mView.draw(canvas);  

會開始觸發測量繪製。
performTraversals方法會經過measure、layout和draw三個過程才能將一個View繪製出來，所以View的繪製是ViewRootImpl完成的，另外當手動調用invalidate，postInvalidate，requestInvalidate也會最終調用performTraversals，來重新繪製View。

View與WindowManager聯繫

那麼View和WindowManager之間是怎麼通過ViewRootImpl聯繫的呢。

從第三篇文章中我們知道，WindowManager是繼承於ViewManager接口的，而ViewManager提供了添加View，刪除View，更新View的方法。就拿setContentView來說，當Activity的onCreate調用到了setContentView後，view就會被繪製了嗎？肯定不是，setContentView只是把需要添加的View的結構添加保存在DecorView中。此時的DecorView還並沒有被繪製（沒有觸發view.measure,layout,draw）。

DecorView真正的繪製顯示是在activity.handleResumeActivity方法中DecorView被添加到WindowManager時候，也就是調用到windowManager.addView(decorView)。而在windowManager.addView方法中調用到windowManagerGlobal.addView，開始創建初始化ViewRootImpl，再調用到viewRootImpl.setView，最後是調用到viewRootImpl的performTraversals來進行view的繪製（measure,layout,draw），這個時候View才真正被繪製出來。

這也就是爲什麼我們在onCreate方法中調用view.getMeasureHeight() = 0的原因，我們知道activity.handleResumeActivity最後調用到的是activity的onResume方法，但是按上面所說在onResume方法中調用就可以得到了嗎，答案肯定是否定的，因爲ViewRootImpl繪製View並非是同步的，而是異步（Handler）。

難道就沒有得監聽了嗎？相信大家以前獲取使用的大多是

view.getViewTreeObserver().addOnGlobalLayoutListener(new OnGlobalLayoutListener() {
    @Override
    public void onGlobalLayout() {
    // TODO Auto-generated method stub

    }
});

沒錯，的確是這個，爲什麼呢，因爲在viewRootImpl的performTraversals的繪製最後，調用了

 {
        if (triggerGlobalLayoutListener) {
            mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = false;
            mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnGlobalLayout();
        }
        ...
        performDraw();
}

dispatchOnGlobalLayout會觸發OnGlobalLayoutListener的onGlobalLayout()函數回調
但此時View並還沒有繪製顯示出來，只是先調用了measure和layout，但也可以得到它的寬高了。

另外，前面說到，ViewRootImpl在調用requestLayout準備繪製View的時候會先判斷線程，這裏我們前面分析了，但也只是分析了一點。

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

爲什麼這麼說呢？
先看Activity下這段代碼

 @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                tv.setText("Hohohong Test");
            }
        }).start();
    }

我是在onCreate裏面的子線程去更新UI的，那麼會報錯嗎？測試後你就會知道不會報錯，如果你放置個Button點擊再去調用的話則會彈出報錯。爲什麼會這樣？
答案就是跟ViewRootImpl的初始化有關，因爲在onCreate的時候此時View還沒被繪製出來，ViewRootImpl還未創建出來，它的創建是在activity.handleResumeActivity的調用到windowManager.addView(decorView)時候，如前面說的ViewRootImpl才被創建起來

    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
            Display display, Window parentWindow) {
        ...
        ViewRootImpl root;
        ...

        root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
        view.setLayoutParams(wparams);
        mViews.add(view);
        //ViewRootImpl保存在一個集合List中
        mRoots.add(root);
        mParams.add(wparams);
        //ViewRootImpl開始繪製view
        root.setView(view, wparams, panelParentView);
        ...
    }

此時創建完纔會去判斷線程。是不是有種讓你豁然開朗的感覺！

View與ViewRootImpl的綁定

另外View和ViewRootImpl是怎麼綁定在一起的呢？通過view.getViewRootImpl可以獲取到ViewRootImpl。

    public ViewRootImpl getViewRootImpl() {
        if (mAttachInfo != null) {
            return mAttachInfo.mViewRootImpl;
        }
        return null;
    }

而這個AttachInfo則是View裏面一個靜態內部類，它的構造方法

   AttachInfo(IWindowSession session, IWindow window, Display display,
                ViewRootImpl viewRootImpl, Handler handler, Callbacks effectPlayer) {
            mSession = session;
            mWindow = window;
            mWindowToken = window.asBinder();
            mDisplay = display;
            mViewRootImpl = viewRootImpl;
            mHandler = handler;
            mRootCallbacks = effectPlayer;
        }

可以看到viewRootImpl在它的構造方法裏賦值了，那麼這個方法肯定是在ViewRootImpl創建時創建的，而ViewRootImpl的創建是在調用WindowManagerGlobal.addView的時候

     root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

而構造方法中

 public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
        mContext = context;
        mWindowSession = WindowManagerGlobal.getWindowSession();
        ...
        mAttachInfo = new View.AttachInfo(mWindowSession, mWindow, display, this, mHandler, this);
        ...
    }

可以看到View與ViewRootImpl綁定一起了。
之後就可以通過view.getViewRootImpl獲取到，而在Window裏面也可以獲取到ViewRootImpl，因爲Window裏面有DecorView（這裏說的Window都是講它的實現類PhoneWindo），前三篇已經介紹過了，通過DecorView來獲取到ViewRootImpl

 private ViewRootImpl getViewRootImpl() {
        if (mDecor != null) {
            ViewRootImpl viewRootImpl = mDecor.getViewRootImpl();
            if (viewRootImpl != null) {
                return viewRootImpl;
            }
        }
        throw new IllegalStateException("view not added");
    }

另外，一個View會對應一個ViewRootImpl嗎？我們做個測試，在一個佈局中打印兩個不同控件的ViewRootImpl的內存地址

  Log.e(TAG, "getViewRootImpl: textView： " + tv.getViewRootImpl() );
  Log.e(TAG, "getViewRootImpl: button： " + btn.getViewRootImpl() );

結果

可以看到，都是同一個對象，共用一個ViewRootImpl。

小結

• 之所以說ViewRoot是View和WindowManager的橋樑，是因爲在真正操控繪製View的是ViewRootImpl，View通過WindowManager來轉接調用ViewRootImpl
• 在ViewRootImpl未初始化創建的時候是可以進行子線程更新UI的，而它創建是在activity.handleResumeActivity方法調用，即DecorView被添加到WindowManager的時候
• ViewRootImpl繪製View的時候會先檢查當前線程是否是主線程，是才能繼續繪製下去

下篇文章將講ViewRootImpl分發事件的功能。