現在的Android面試，很多面試官都喜歡挖底層，這讓我們不得不知其然還要知其所以然。
今天要和大家分享是掘金上我關注了很久的一個朋友，他特意寫了一篇文來解說Activity背後View的那些複雜關係。
原文地址：View的那些理不清的關係
希望對大家的學習和工作有所幫助。
前言
在Activity顯示View的過程中，有一些重要的角色總讓人理不清，比如PhoneWindow、DecorView、ViewRootImpl。
也常常有面試題會問到，他們四者之間的關係？創建的時機？View第一次繪製的時機？等問題。
那麼今天，就和大家一起從Activity啓動開始 看看 到展示出View整個過程中，到底會經過哪些步驟，這之間各角色的關係又如何。
動畫展示
爲了方便大家理解，先通過動畫的形式給大家展示這幾位的關係：
源碼解析
從小愛誕生說起
在Activity界面展示之前，它還是個我們看不到的Activity，我給它起了個愛稱——小愛.
小愛是怎麼誕生的呢？熟悉Activity啓動流程的都知道，小愛的創建發生在performLaunchActivity中：
//ActivityThread.java
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
//創建ContextImpl
ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
Activity activity = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
//創建Activity
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);
}
try {
if (activity != null) {
//完成activity的一些重要數據的初始化
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);
//調用activity的onCreate方法
if (r.isPersistable()) {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
} else {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
}
}
}
return activity;
}
這個過程中，主要做了三件事：
-
Activity被實例化出來 - 調用了
attach方法進行初始化 - 調用
onCreate方法開始從佈局文件加載佈局，做View顯示的準備工作。
給小愛找個和View交互的幫手（PhoneWindow）
大家也都知道，小愛在被創建後，事務繁忙，肯定不能親力親爲得管理每個View，所以他就找了一個幫手，幫助她和View交互，管理View。
（Activity和View的解耦）
這個幫手是啥呢？就是窗口Window，也就是實現類PhoneWindow了。
這個過程發生在attach方法中：
//Activity.java
final void attach() {
//創建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);
}
爲了方便記憶，我們管這個PhoneWindow管家叫做 窗管家。
加載佈局文件（DecorView）
有了窗管家之後，就可以繼續onCreate方法了，在onCreate方法中最重要的就是這個setContentView了。
通過setContentView可以加載佈局文件裏的View。
之前說了，View相關的管理工作就交給窗管家，所以就直接調用到PhoneWindow的setContentView方法：
//Activity.java
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
getWindow().setContentView(layoutResID);
initWindowDecorActionBar();
}
然後就開始加載佈局文件的工作了。
但是考慮到一點，Activity是有不同的主題的，不同主題就有不同的佈局結構。所以得在加載我們自己設置的佈局文件之前，設置一個最頂級的View，作爲所有View的老大。
而這個頂層的View就是DecorView，爲了方便，我管他叫做 最頂的小弟，簡稱小弟。
看看小弟DecorView是怎麼被創建的：
//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());
}
就是這樣，小弟DecorView就被創建出來了，然後就該小弟工作了。
上文說過，小弟DecorView被創建出來是要幹啥的？
要根據不同的主題設置不同的佈局結構，這個工作就發生在generateLayout方法中了，具體咱今天就不分析了。
看似小弟的工作也完成了？
等等，應用自己的佈局還沒加載呢嘛，重要的事情還沒開始做呢。
再回到上面的setContentView方法中，在調用installDecor方法創建了小弟之後，還做了一件事：
//加載xml佈局文件
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();
}
}
而這個inflate就是我們熟知的加載佈局文件的方法。傳入xml佈局文件，解析並結合我們傳入的父view——mContentParent，將其轉化爲一個完整的樹結構，最後返回頂層的View。
到這裏，setContentView的工作算是完成了，
簡單的說，就是創建了小弟DecorView，並且結合這個頂層的view和我們傳入的xml佈局文件，生成了一個多層結構的View。
顯示出這個View（ViewRootImpl）
View有了，結構也定下來了。接下來就是怎麼顯示出這個View結構，讓我們的手機展示出畫面？
沒錯，就是繪製。
關於View的繪製工作交給誰做比較好呢？回憶下現在的成員：
-
小愛Activity：大老闆，負責統籌即可。 -
窗管家PhoneWindow：負責管理各個View。 -
小弟DecorView：最頂層的View，負責展示主題佈局。
好像沒有人選可以負責View繪製了？繪製這麼重要，那就要再招一個朋友來了。
ViewRootImpl閃亮✨登場，爲了方便，我管他叫做 小薇。
小薇是什麼時候創建的呢？
接着看Activity的調用過程，在onCreate調用完後，就會調用onResume方法，這又要從handleResumeActivity方法說起了。
@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);
}
該方法主要做了兩件事：
- 調用
onResume方法 - 調用WM的
addView方法。
小薇好像還沒出來？
繼續看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();
}
終於，小薇ViewRootImpl也被創建出來了，而這個ViewRootImpl中，有兩個變量值得關注一下：
-
mWindowSession。類型爲IWindowSession，是一個Binder對象，用於進程間通信。其在服務器端的實現爲Session，可以通過它來完成WMS相關的工作。 -
mThread。設置了線程變量爲當前線程，也就是實例化ViewRootImpl時候的線程。一般進行不同線程更新UI的時候，就會判斷當前線程和mThread是否相等，如果不同，則會拋出異常。
接下來，就是調用ViewRootImpl的setView方法，這個方法自然就是小薇ViewRootImpl做事的方法了：
//ViewRootImpl.java
public void setView() {
synchronized (this) {
//繪製
requestLayout();
//調用WMS的addWindow方法
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);
//設置this(ViewRootImpl)爲view(decorView)的parent
view.assignParent(this);
}
}
主要有三個功能：
- 觸發繪製（具體包括測量、佈局、繪製）
//ViewRootImpl.java
@Override
public void requestLayout() {
if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
checkThread();
mLayoutRequested = true;
scheduleTraversals();
}
}
->scheduleTraversals()
->performMeasure() performLayout() performDraw()
->measure、layout、draw方法
- 通過Binder調用WMS的addWindow方法
addToDisplay方法最終會WMS所在進程的addWindow方法，爲窗口分配Surface，而這個Surface就是負責顯示最終的界面了，並最終會繪製到屏幕上。
- 設置ViewRootImpl爲decorView的parent
這樣設置之後，子view請求繪製的時候（requestLayout），就能一直通過parent最終找到ViewRootImpl，然後由ViewRootImpl來負責所有View的繪製工作。 整個調用過程是：
View.requestLayout -> DecorView.requestLayout -> ViewRootImpl.requestLayout
//View.java
public void requestLayout() {
if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
mParent.requestLayout();
}
}
小結
到此，Activity終於完成了他的啓動生命週期，界面也顯示出來了，小愛也變爲了成型的Activity。
雖然這中間角色比較多，但是每個角色又不可或缺：
因爲需要管理View，創建出了 PhoneWindow； 因爲需要根據主題顯示不同的佈局結構，創建出了根View DecorView； 因爲需要處理View的各種事件，包括繪製、事件分發，創建出了ViewRootImpl。
大家各忙各的，並聽命於Activity。
習題
以前上課的時候，總喜歡學習完知識後做幾個習題，今天也給大家帶來幾個問題，鞏固下知識。
Activity、PhoneWindow、DecorView、ViewRootImpl 之間的關係？
-
PhoneWindow：是Activity和View交互的中間層，幫助Activity管理View。 -
DecorView：是所有View的最頂層View，是所有View的parent。 -
ViewRootImpl：用於處理View相關的事件，比如繪製，事件分發，也是DecorView的parent。
四者的創建時機？
-
Activity創建於performLaunchActivity方法中，在startActivity時候觸發。 -
PhoneWindow，同樣創建於performLaunchActivity方法中，再具體點就是Activity的attach方法。 -
DecorView，創建於setContentView->PhoneWindow.installDecor。 -
ViewRootImpl，創建於handleResumeActivity方法中，最後通過addView被創建。
View的第一次繪製發生在什麼時候？
第一次繪製就是發生在handleResumeActivity方法中，通過addView方法，創建了ViewRootImpl，並調用了其setView方法。
最後調用到requestLayout方法開始了佈局、測量、繪製的流程。
線程更新UI導致崩潰的原因？
在觸發繪製方法requestLayout中，有個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.");
}
}
其中對mThread和當前線程進行了比較。而mThread是在ViewRootImpl實例化的時候賦值的。
所以崩潰的原因就是 view被繪製到界面時候的線程（也就是ViewRootImpl被創建時候的線程）和進行UI更新時候的線程不是同一個線程。
Activity、Dialog、PopupWindow、Toast 與Window的關係
這是擴展的一題，簡單的從Window的角度來說一說：
Activity。在Activity創建過程中所創建的Window，是層級最小的Window，叫做應用Window，層級範圍1-99。（層級範圍大的Window可以覆蓋層級小的Window）Dialog。Dialog的顯示過程和Activity基本相同，也是創建了PhoneWindow，初始化DecorView,並將Dialog的視圖添加到DecorView中，最終通過addView顯示出來。
但是有一點不同的是，Dialog的Window並不是應用窗口，而是子窗口，層級範圍1000-1999，子Window的顯示必須依附於應用窗口，也會覆蓋應用級Window。 這也就是爲什麼Dialog傳入的上下文必須爲Activity的Context了。
-
PopupWindow。PopupWindow的顯示就有所不同了，它沒有創建PhoneWindow，而是直接創建了一個View（PopupDecorView），然後通過WindowManager的addView方法顯示出來了。
沒有創建PhoneWindow，是不是就跟Window沒關係了呢？
並不是，其實只要是調用了WindowManager的addView方法，那就是創建了Window，跟你有沒有創建PhoneWindow無關。View就是Window的表現形式，只不過PhoneWindow的存在讓Window形象更立體了一些。
所以PopupWindow也是通過Window展示出來的，而它的Window層級屬於子Window，必須依附與應用窗口。
-
Toast。Toast和PopupWindow比較像，沒有新建PhoneWindow，直接通過addView方法顯示View即可。但是它屬於系統級Window,層級範圍2000-2999，所以無須依附於Activity。
四個比較下來，可以發現，只要想顯示View，就會涉及到WindowManager的addView方法，也就用到了Window這個概念，然後會根據不同的分層依次顯示覆蓋到界面上。
不同的是，Activity和Dialog涉及到了佈局比較複雜，還會有佈局主題等元素，所以用到了PhoneWindow進行一個解耦，幫助他們管理View。
而PopupWindow和Toast結構比較簡單，所以直接新建一個類似DecorView的View，通過addView顯示到界面。
參考
《Android進階解密》
View這12問
最後
Android學習是一條漫長的道路，我們要學習的東西不僅僅只有表面的 技術，還要深入底層，弄明白下面的 原理，只有這樣，我們才能夠提高自己的競爭力，在當今這個競爭激烈的世界裏立足。
這裏整合了很多底層原理的知識，還有我認爲比較重要的學習方向和知識點，放在了我的GitHub（點擊此處可以查看），歡迎大家一起學習進步。
千里之行始於足下，願你我共勉。