从XML到View显示在屏幕上，都发生了什么？
/ 今日科技快讯 /
近日，社交网络巨头Meta发布了最新款人工智能聊天机器人BlenderBot3，但这款机器人对Meta首席执行官马克·扎克伯格看法似乎有点儿自相矛盾，并吐槽其“那么有钱还老穿同款衣服”。
/ 作者简介 /
本篇文章转自程序员江同学的博客，文章主要分享了他对Android开发中XML和View之间关系的探索分析，相信会对大家有所帮助！
原文地址：
https://juejin.cn/post/6991483318625632286
/ 前言 /
View绘制可以说是Android开发的必备技能，但是关于View绘制的的知识点也有些繁杂。
如果我们从头开始阅读源码，往往千头万绪，抓不住要领。
目前当我们写页面时，布局都是写在XML里的，我们可以思考下：布局从XML到显示到屏幕上，都发生了什么，可以分为哪几个部分？
我们将整个显示流程分解为以下几个部分。
代码是怎么从XML转换成View的？
View是怎么添加到页面上的？
在内存中View到底是怎么绘制的？
View绘制完成后是怎么显示到屏幕上的？
本文目录如下所示：
/ XML是怎么转换成View的？ /
我们都知道，在android中写布局一般是通过XML，然后通过setContentView方法配置到页面中。看来XML转换成View就是在这个setContentView中了。
setContentView中做了什么
public void setContentView(int resId) {
ensureSubDecor();
ViewGroup contentParent = mSubDecor.findViewById(android.R.id.content);
contentParent.removeAllViews();
LayoutInflater.from(mContext).inflate(resId, contentParent);
mAppCompatWindowCallback.getWrapped().onContentChanged();
}
可以看到resId传给了我们熟悉的LayoutInflater，看来xml转化成View就是在LayoutInflater方法中实现的了。
LayoutInflater中做了什么？
public View inflate(@LayoutRes int resource, @Nullable ViewGroup root, boolean attachToRoot) {
final Resources res = getContext().getResources();
//预编译直接返回view,目前还未启用
View view = tryInflatePrecompiled(resource, res, root, attachToRoot);
if (view != null) {
return view;
}
XmlResourceParser parser = res.getLayout(resource);
try {
//真正将`XML`转化为`View`
return inflate(parser, root, attachToRoot);
} finally {
parser.close();
}
}
代码也比较简单，我们一起来分析下。
首先我们需要明确，将XML转化为View牵涉到一些耗时操作，比如XML解析是一个io操作，将XML转化为View涉及到反射，这也是耗时的
我们可以看到在解析前有个tryInflatePrecompiled方法，这个方法就是希望可以在编译阶段直接预编译XML，在运行时直接返回构建好的View，看起来Google希望通过这种方式解决XML的性能问题。不过这个功能目前还没有启用，因此此方法直接返回null，目前生效的还是下面的方法
真正将XML解析为View的还是在inflate方法中，将标签名转化为View的名称，XML中的各种属性转化为AttributeSet对象，然后通过反射生成View对象
由于篇幅原因，这里就不再粘贴inflate方法的源码了，里面主要需要注意下setFactory与setFactory2方法。在真正进行反射前，会先调用这两个方法尝试创建一下View，而且系统开放了API，我们可以自定义解析XML方式。
这就给了我们一些面向切面编程的空间，可以利用这两个API实现换肤，替换字体，替换View，提升View构建速度等操作。
小结
XML转化为View转化为主要是通过LayoutInflator来完成的，将标签名转化为View的名称，XML中的各种属性转化为AttributeSet对象，然后通过反射生成View对象。
这个过程中存在一些耗时操作，比如解析XML的IO操作，通过反射生成View等，我们可以通过多种方式优化这个过程，比如将反向的耗时转移到编译期。
/ View是怎么添加到页面上的？ /
经过上面这步，View已经被创建出来了，但是View又是怎么添加到页面(Activity)上的呢？我们再来看下setContentView方法。
public void setContentView(int resId) {
ensureSubDecor();
ViewGroup contentParent = mSubDecor.findViewById(android.R.id.content);
contentParent.removeAllViews();
LayoutInflater.from(mContext).inflate(resId, contentParent);
mAppCompatWindowCallback.getWrapped().onContentChanged();
}
LayoutInflater有两个参数，第二个参数就是root，即创建出的view要被添加的父view，所以答案也就呼之欲出了，创建出来的view被添加到了contentParent上，即R.id.content上。那么问题来了，这个R.id.content是哪来的呢？
R.id.content从何而来？
我们看到，setContentView开头调用了ensureSubDecor方法，一起来看下它的源码。
private void ensureSubDecor() {
if (!mSubDecorInstalled) {
mSubDecor = createSubDecor();
}
}
private ViewGroup createSubDecor() {
// Now let's make sure that the Window has installed its decor by retrieving it
ensureWindow();
mWindow.getDecorView();
final LayoutInflater inflater = LayoutInflater.from(mContext);
ViewGroup subDecor = null;
//省略其他样式subDecor布局的实例化
//包含 actionBar floatTitle ActionMode等样式
subDecor = (ViewGroup) inflater.inflate(R.layout.abc_screen_simple, null);
final ContentFrameLayout contentView = (ContentFrameLayout) subDecor.findViewById(R.id.action_bar_activity_content);
final ViewGroup windowContentView = (ViewGroup) mWindow.findViewById(android.R.id.content);
// 把`contentView`的id设置为android.R.id.content,把windowContentView的id设置为View.NO_ID
windowContentView.setId(View.NO_ID);
contentView.setId(android.R.id.content);
//将subDecor添加到window
mWindow.setContentView(subDecor);
return subDecor;
}
可以看出，主要工作是创建subDecor并添加到window上。
步骤一：确认window并attach(设置背景等操作)
步骤二：获取DecorView，因为是第一次调用所以会installDecor(创建DecorView和windowContentView)
步骤三：从xml中实例化出subDecor布局
步骤四：将subDecor的contentView的id设置为R.id.content
步骤五：将subDecor添加到window中
现在我们已经知道R.id.content从何而来了，并且知道了subDecor最终会添加到window中。那么问题来了，window又是什么呢？
window到底是什么？
我们上文提到，我们创建的view会被添加到subDecor上，最后会被添加到window中，那么window是什么？为什么要有window？
我们在应用中有多个页面，手机上也有多个应用，这么多页面同时只能有一个页面显示在手机上，这个时候就需要有一个机制来管理当前显示哪个页面。
于是Android在系统进程中创建了一个系统服务WindowManagerService(WMS)专门用来管理屏幕上的窗口，而View只能显示在对应的窗口上，如果不符合规定就不开辟窗口进而对应的View也无法显示 。
window机制就是为了管理屏幕上的view的显示以及触摸事件的传递问题
值得注意的事，上面的window与窗口很容易混淆，Android SDK中的Window是一个抽象类，它有一个唯一实现类PhoneWindow，PhoneWindow内部会持有一个DecorView(根View)，它的职责就是对DecorView做一些标准化的处理，比如标题、背景、导航栏、事件中转等，很显然与我们前面所说的窗口概念不符合。
总得来说PhoneWindow只是提供些标准的UI方案，与窗口不等价。窗口是一个抽象概念，即当前应该显示哪个页面，系统通过WindowManagerService(WMS)来管理。
View什么时候真正可见？
上面提到PhoneWindow只是提供些标准的UI方案，并不是真正的窗口。那么我们的View到底什么时候添加到窗口上，什么时候真正对用户可见？
#ActivityThread
public void handleResumeActivity(...) {
//...
//注释1
r.window = r.activity.getWindow();
View decor = r.window.getDecorView();
decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
ViewManager wm = a.getWindowManager();
WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
...
//注释2
wm.addView(decor, l);
...
}
#ViewRootImpl.java
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
synchronized (this) {
if (mView == null) {
//记录DecorView
mView = view;
//省略
//开启View的三大流程（measure、layout、draw)
requestLayout();
try {
//添加到WindowManagerService里，这里是真正添加window到底层
//这里的返回值判断window是否成功添加，权限判断等。
//比如用Application的context开启dialog，这里会添加不成功
// 注释3
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mTmpFrame,
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel,
mTempInsets);
setFrame(mTmpFrame);
} catch (RemoteException e) {
}
//省略
//输入事件接收
}
}
}
注释1处会从Activity中取出PhoneWindow，DecorView，WindowManager
注释2处调用了WindowManager的addView方法，顾名思义就是将DecorView添加至窗口当中
最后会调到ViewRootImpl中注释3处，这里才是真正的通过WMS在屏幕上开辟一个窗口，到这一步我们的View也就可以显示到屏幕上了
可以看出，当我们打开一个Activity时，界面真正可见是在onResume之后。
Activity，PhoneWindow，View的关系
Phonewindow是activity的一个成员变量，会在Activity.attatch时初始化
PhoneWindow是View的容器，对DecorView做一些标准化的处理，比如标题、背景、导航栏、事件中转等
Activity则提供了窗口的生命周期，屏蔽了窗口机制的复杂细节，开发者只需要基于模板方法开发即可。
如下图所示：
小结
View添加到页面上，主要经过了这么几个过程：
启动activity 创建PhoneWindow 设置布局setContentView,将layoutId转化为View 确认subDecorView的初始化，将subDecorView添加到PhoneWindow中 添加layoutId转化后的View到android.R.id.content上 在onResume中将DecorViewView添加到WindowManager中 View真正显示到屏幕上了
public void requestLayout() {
if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
//检查是否是主线程，如果不是则直接抛出异常，ViewRootImpl创建的时候生成一个主线程引用
//用当前线程和引用比较，如果是同一个则是主线程
//这也是为什么在子线程对View进行更新、绘制会报错的原因
checkThread();
//用来标记需要进行layout
mLayoutRequested = true;
//绘制请求
scheduleTraversals();
}
}
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
//标记一次绘制请求，用来屏蔽短时间内的重复请求
mTraversalScheduled = true;
//往主线程Looper队列里放同步屏障消息，用来控制异步消息的执行
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
//放入mChoreographer队列里
//主要是将mTraversalRunnable放入队列
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
//省略
}
}
final class TraversalRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
doTraversal();
}
}
void doTraversal() {
//没有取消绘制的话则开始绘制
if (mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = false;
//移除同步屏障
mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
//真正开始执行measure、layout、draw等方法
performTraversals();
}
}
检查绘制的线程与View创建的线程是否是同一个线程 通过Handler同步屏障机制，保证UI绘制消息优先级是最高的 将mTraversalRunnable传入Choreographer，监听vsync信号 收到vsync信号后会回调TraversalRunnable，移除同步屏障并开始真正的measure，layout，draw
UNSPECIFIED：未指定模式不对子View的尺寸进行限制。 AT_MOST：最大模式对应于wrap_content属性，父容器已经确定子View的大小，并且子View不能大于这个值。 EXACTLY：精确模式对应于match_parent属性和具体的数值，子View可以达到父容器指定大小的值。
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@android:color/red"
xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
<View
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:background="@android:color/blue"/>
</FrameLayout>
View的绘制需要定位，测量，绘制三个步骤，为了简化自定义View的过程，官方已经提供了模板方法，我们重写相关方法即可 ViewRootImpl中的requestLayout是绘制的入口，当然我们在View中调用invalidate或者requestLayout也会触发重绘 绘制过程本质上也是通过Handler发送消息，为了提高绘制消息的优先级，会开启同步屏蔽机制 将mTraversalRunnable传入Choreographer，监听vsync信号。注意，vsync信号注册了才会监听。 收到vsync信号后会回调TraversalRunnable，移除同步屏障并开始真正的measure，layout，draw过程 接下来就是回调各个View的onMeasure，onLayout，onDraw过程
Activity的启动 LayoutInflater填充View的原理 PhoneWindow，Activity，View的关系 Android窗口机制与WindowManagerService管理窗口 View的绘制流程，measure，layout，draw等与Handler同步屏障机制 Android屏幕刷新机制，VSync信号监听，三级缓冲等 Android图形绘制，包括SurfaceFinger工作流程，软件绘制，硬件加速等