看 Google 是如何设计的 View 机制？

却把清梅嗅鸿洋 2021-10-13

本文作者

作者：却把清梅嗅

链接：

https://juejin.im/post/6844903909320835080

本文由作者授权发布。

1概述

Android本身的View体系非常宏大，源码中值得思考和借鉴之处众多，以View本身的绘制流程为例，其经过measure测量、layout布局、draw绘制三个过程，最终才能够将其绘制出来并展示在用户面前。

本文将针对绘制过程中的测量流程的设计思想进行系统地归纳总结，读者需要对View的measure()相关知识有初步的了解：

2整体思路

View的测量机制本质非常简单，顾名思义，其目的便是测量控件的宽高值，围绕该目的，View的设计者通过代码编织了一整套复杂的逻辑：

1、对于子View而言，其本身宽高直接受限于父View的布局要求，举例来说，父View被限制宽度为40px,子View的最大宽度同样也需受限于这个数值。因此，在测量子View之时，子View必须已知父View的布局要求，这个布局要求， Android中通过使用 MeasureSpec 类来进行描述。

2、对于完整的测量流程而言，父控件必然依赖子控件宽高的测量；若子控件本身未测量完毕，父控件自身的测量亦无从谈起。

Android中View的测量流程中使用了非常经典的递归思想：对于一个完整的界面而言，每个页面都映射了一个View树，其最顶端的父控件测量开始时，会通过遍历将其布局要求传递给子控件，以开始子控件的测量，子控件在测量过程中也会通过遍历将其布局要求传递给它自己的子控件，如此往复一直到最底层的控件...这种通过遍历自顶向下传递数据的方式我们称为测量过程中的“递”流程。

而当最底层位置的子控件自身测量完毕后，其父控件会将所有子控件的宽高数据进行聚合，然后通过对应的测量策略计算出父控件本身的宽高，测量完毕后，父控件的父控件也会根据其所有子控件的测量结果对自身进行测量，这种从底部向上传递各自的测量结果，最终完成最顶层父控件的测量方式我们称为测量过程中的“归”流程，至此界面整个View树测量完毕。

对于绘制流程不甚熟悉的开发者而言，上述文字似乎晦涩难懂，但这些文字的概括其本质却是绘制流程整体的设计思想，读者不应该将本文视为源码分析，而应该将自己代入到设计的过程中，当深刻理解整个流程的设计思路之后，测量流程代码地设计和编写自然行云流水一气呵成。

3布局要求

在整个测量流程中，布局要求都是一个非常重要的核心名词，Android中通过使用 MeasureSpec 类来对其进行描述。

为什么说布局要求非常重要呢，其又是如何定义的呢？这要先从结果说起，对于单个View来说，测量流程的结果无非是获取控件自身宽和高的值，Android提供了setMeasureDimension()函数，开发者仅需要将测量结果作为参数并调用该函数，便可以视为View完成了自身的测量：

protected final void setMeasuredDimension(int measuredWidth, int measuredHeight) {
 // measuredWidth 测量结果，View的宽度
 // measuredHeight 测量结果，View的高度
 // 省略其它代码...

 // 该方法的本质就是将测量结果存起来，以便后续的layout和draw流程中获取控件的宽高
 mMeasuredWidth = measuredWidth;
 mMeasuredHeight = measuredHeight;
}

需要注意的是，子控件的测量过程本身还应该依赖于父控件的一些布局约束，比如：

1.父控件固定宽高只有${x}px，子控件设置为layout_height="${y}px";
2.父控件高度为wrap_content(包裹内容)，子控件设置为layout_height="match_parent";
3.父控件高度为match_parent(填充)，子控件设置为layout_height="match_parent";

这些情况下，因为无法计算出准确控件本身的宽高值，简单的通过setMeasuredDimension()函数似乎不可能达到测量控件的目的，因为子控件的测量结果是由父控件和其本身共同决定的（这个下文会解释），而父控件对子控件的布局约束，便是前文提到的布局要求，即MeasureSpec类。

MeasureSpec类

从面向对象的角度来看，我们将MeasureSpec类设计成这样：

public final class MeasureSpec {

  int size;     // 测量大小
  Mode mode;    // 测量模式

  enum Mode { UNSPECIFIED, EXACTLY, AT_MOST }

  MeasureSpec(Mode mode, int size){
    this.mode = Mode;
    this.size = size;
  }

  public int getSize() { return size; }

  public Mode getMode() { return mode; }
}

在设计的过程中，我们将布局要求分成了2个属性。测量大小意味着控件需要对应大小的宽高，测量模式则表示控件对应的宽高模式：

UNSPECIFIED：父元素不对子元素施加任何束缚，子元素可以得到任意想要的大小；日常开发中自定义View不考虑这种模式，可暂时先忽略；
* EXACTLY：父元素决定子元素的确切大小，子元素将被限定在给定的边界里而忽略它本身大小；这里我们理解为控件的宽或者高被设置为 match_parent 或者指定大小，比如20dp；
AT_MOST：子元素至多达到指定大小的值；这里我们理解为控件的宽或者高被设置为wrap_content。

巧妙的是，Android并非通过上述定义MeasureSpec对象的方式对布局要求进行描述，而是使用了更简单的二进制的方式，用一个32位的int值进行替代：

public static class MeasureSpec {
    private static final int MODE_SHIFT = 30; //移位位数为30
    //int类型占32位，向右移位30位，该属性表示掩码值，用来与size和mode进行"&"运算，获取对应值。
    private static final int MODE_MASK  = 0x3 << MODE_SHIFT;

    //00左移30位，其值为00 + (30位0)
    public static final int UNSPECIFIED = 0 << MODE_SHIFT;
    //01左移30位，其值为01 + (30位0)
    public static final int EXACTLY     = 1 << MODE_SHIFT;
    //10左移30位，其值为10 + (30位0)
    public static final int AT_MOST     = 2 << MODE_SHIFT;

    // 根据size和mode，创建一个测量要求
    public static int makeMeasureSpec(int size, int mode) {
        return size + mode;
    }

    // 根据规格提取出mode，
    public static int getMode(int measureSpec) {
        return (measureSpec & MODE_MASK);
    }

    // 根据规格提取出size
    public static int getSize(int measureSpec) {
        return (measureSpec & ~MODE_MASK);
    }
}

这个int值中，前2位代表了测量模式，后30位则表示了测量的大小，对于模式和大小值的获取，只需要通过位运算即可。

以宽度举例来说，若我们设置宽度=5px（二进制对应了101），那么mode对应EXACTLY,在创建测量要求的时候，只需要通过二进制的相加，便可得到存储了相关信息的int值：

而当需要获得Mode的时候只需要用measureSpec与MODE_TASK相与即可，如下图：

同理，想获得size的话只需要只需要measureSpec与~MODE_TASK相与即可，如下图：

现在读者对MeasureSpec类有了初步地认识，在Android绘制过程中，View宽或者高的布局要求实际上是通过32位的int值进行的描述, 而MeasureSpec类本身只是一个静态方法的容器而已。

至此MeasureSpec类所代表的布局要求已经介绍完毕，这里我们浅尝辄止，其在后文的整体测量流程中占有至关重要的作用，届时我们再进行对应的引申。

4测量单个控件

只考虑单个控件的测量，整个过程需要定义三个重要的函数，分别为：

final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)：执行测量的函数;
void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec)：真正执行测量的函数，开发者需要自己实现自定义的测量逻辑;
final void setMeasuredDimension(int measuredWidth, int measuredHeight)：完成测量的函数；

为什么说需要定义这样三个函数？

1.measure()入口函数：标记测量的开始

首先父控件需要通过调用子控件的measure()函数，并同时将宽和高的布局要求作为参数传入，标志子控件本身测量的开始：

// 这个是父控件的代码，让子控件开始测量
child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);

对于View的测量流程，其必然包含了2部分：公共逻辑部分和开发者自定义测量的逻辑部分，为了保证公共逻辑部分代码的安全性，设计者将measure()方法配置了final修饰符:

public final void measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
  // ... 公共逻辑

  // 开发者需要自己重写onMeasure函数，以自定义测量逻辑
  onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
}

开发者不能重写measure()函数，并将View自定义测量的策略通过定义一个新的onMeasure()接口暴露出来供开发者重写。

2.onMeasure()函数：自定义View的测量策略

onMeasure()函数中，View自身也提供了一个默认的测量策略:

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
            getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}

以宽度为例，通过这样获取View默认的宽度：

getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec)

1.在某些情况下（比如自身设置了minWidth或者background属性），View需要通过getSuggestedMinimumWidth()函数作为默认的宽度值：

protected int getSuggestedMinimumWidth() {
    return (mBackground == null) ? mMinWidth : max(mMinWidth, mBackground.getMinimumWidth());
}

2.这之后，将所得结果作为参数传递到getDefaultSize(minWidth, widthMeasureSpec)函数中，根据布局要求计算出View最后测量的宽度值：

public static int getDefaultSize(int size, int measureSpec) {
    // 宽度的默认值
    int result = size;
    int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
    int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);

    // 根据不同的测量模式，返回的测量结果不同
    switch (specMode) {
      // 任意模式，宽度为默认值
      case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
          result = size;
          break;
      // match_parent、wrap_content则返回布局要求中的size值
      case MeasureSpec.AT_MOST:
      case MeasureSpec.EXACTLY:
          result = specSize;
          break;
    }
    return result;
}

上述代码中，View的默认测量策略也印证了，即使View设置的是layout_width="wrap_content",其宽度也会填充父布局（效果同match_parent），高度依然。

3.setMeasuredDimension()函数：标志测量的完成

setMeasuredDimension(width，height)函数的存在意义非常重要，在onMeasure()执行自定义测量策略的过程中，调用该函数标志着View的测量得出了结果:

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    // 普遍意义上，setMeasuredDimension()标志着测量结束
    setMeasuredDimension(getDefaultSize(getSuggestedMinimumWidth(), widthMeasureSpec),
            getDefaultSize(getSuggestedMinimumHeight(), heightMeasureSpec));
}

protected final void setMeasuredDimension(int measuredWidth, int measuredHeight) {
 // measuredWidth 测量结果，View的宽度
 // measuredHeight 测量结果，View的高度
 // 省略其它代码...

 // 该方法的本质就是将测量结果存起来，以便后续的layout和draw流程中获取控件的宽高
 mMeasuredWidth = measuredWidth;
 mMeasuredHeight = measuredHeight;
}

该函数被设计为由protected final修饰，这意味着只能由子类进行调用而不能重写。

函数调用完毕，开发者可以通过getMeasuredWidth()或者getMeasuredHeight()来获取View测量的宽高，代码设计大概是这样：

public final int getMeasuredWidth() {
    return mMeasuredWidth;
}
public final int getMeasuredHeight() {
    return mMeasuredHeight;
}

// 如何使用
int width = view.getMeasuredWidth();
int height = view.getMeasuredHeight()

经过measure() -> onMeasure() -> setMeasuredDimension()函数的调用，最终View自身测量流程执行完毕。

5完整测量流程

对于一个完整的界面而言，每个页面都映射了一个View树，见微知著，了解了单个View的测量过程，从宏观的角度思考，View树整体的测量流程将如何实现？

1、设计思路

首先需要理解的是，每种ViewGroup的子类的测量策略（也就是onMeasure()函数内的逻辑）不尽相同，比如RelativeLayout或者LinearLayout宽高的测量策略自然不同，但整体思路都大同小异，即遍历测量所有子控件，根据父控件自身测量策略进行宽高的计算并得出测量结果。

以竖直方向布局的LinearLayout为例，如何完成LinearLayout高度的测量？本文抛去不重要的细节，化繁为简，将LinearLayout高度的测量策略简单定义为遍历获取所有子控件，将高度累加，所得值即自身高度的测量结果——如果不知道每个子控件的高度，LinearLayout自然无法测量出本身的高度。

因此对于View树整体的测量而言，控件的测量实际上是自底向上的，正如文章开篇整体思路一节所描述的：

对于完整的测量流程而言，父控件必然依赖子控件宽高的测量；若子控件本身未测量完毕，父控件自身的测量亦无从谈起。

此外，因为子控件的测量逻辑受限于父控件传过来的布局要求（MeasureSpec）, 因此整体逻辑应该是：

1. 测量开始时，由顶层的父控件将布局要求传递给子控件，以通知子控件开始执行测量；

2. 子控件根据测量策略计算出自身的布局要求，再传递给下一级的子控件，通知子控件开始测量，如此往复，直至到达最后一级的子控件；

3. 最后一级的子控件测量完毕后，执行setMeasuredDimension()函数，其父控件根据自己的测量策略，将所有child的宽高和布局属性进行对应的计算（比如上文中LinearLayout就是计算所有子控件高度的和），得到自己本身的测量宽高；

4. 该控件通过调用setMeasuredDimension()函数完成测量，这之后，它的父控件再根据其自身测量策略完成测量，如此往复，直至完成顶层级View的测量，自此，整个页面测量完毕。

这里的设计体现出了经典的递归思想，1、2步骤，开始测量的通知自顶至下，我们称之为测量步骤的递流程，3、4步骤，测量完毕的顺序却是自底至顶，我们称之为测量步骤的归流程。

2、递流程的实现

现在根据上一小节的设计思路，开始对递流程进行编码实现。

在整个递流程中，MeasureSpec所代表的布局要求占有至关重要的作用，了解了它在这个过程中的意义，也就理解了为什么我们常说子控件的测量结果是由父控件和其本身共同决定的。

依然以竖直方向布局的LinearLayout为例，我们需要遍历测量其所有的子控件，因此，在onMeasure()函数中，第一次我们编码如下：

// 1.0版本的LinearLayout
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {  
  // 1.通过遍历，对每个child进行测量
  for(int i = 0 ; i < getChildCount() ; i++){  
    View child = getChildAt(i);
    // 2.直接测量子控件
    child.measure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
  }
  // ...
  // 3.所有子控件测量完毕...
  // ...
}

这里关注int heightMeasureSpec参数，我们知道，这个32位int类型的值，包含了父布局传过来高度的布局要求：测量的大小和模式。现在我们思考，若父布局传过来大小的是屏幕的高度，那么将其作为参数直接执行child.measure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec)，让子控件直接开始测量，是合理的吗？

答案当然是否定的，试想这样一个简单的场景，若LinearLayout本身设置了padding值，那么子控件的最大高度便不能再达到heightMeasureSpec中size的大小了，但是如果像上述代码中的步骤2一样，直接对子控件进行测量，子控件就可以从heightMeasureSpec参数中取得屏幕的高度，通过setMeasuredDimension()将自己的高度设置和父控件高度一致——这导致了padding值配置的失效，并不符合预期。

因此，我们需要额外设计一个可重写的函数，用于自定义对child的测量：

protected void measureChild(View child, int parentWidthMeasureSpec,
            int parentHeightMeasureSpec) {
        // 获取子元素的布局参数
    final LayoutParams lp = child.getLayoutParams();
    // 通过padding值，计算出子控件的布局要求
    final int childWidthMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentWidthMeasureSpec,
            mPaddingLeft + mPaddingRight, lp.width);
    final int childHeightMeasureSpec = getChildMeasureSpec(parentHeightMeasureSpec,
            mPaddingTop + mPaddingBottom, lp.height);
    // 将新的布局要求传入measure方法，完成子控件的测量
    child.measure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
}

我们定义了measureChild()函数，其作用是计算子控件的布局要求，并把新的布局要求传给子控件，再让子控件根据新的布局要求进行测量，这样就解决了上述的问题，由此也说明了为什么 子控件的测量结果是由父控件和其本身共同决定的。

这里我们注意到我们设计了一个getChildMeasureSpec()函数，那么这个函数是做什么的呢？

getChildMeasureSpec()函数

getChildMeasureSpec()函数的作用是根据父布局的MeasureSpec和padding值，计算出对应子控件的MeasureSpec，因为这个函数的逻辑是可以复用的，因此将其定义为一个静态函数：

public static int getChildMeasureSpec(int spec, int padding, int childDimension) {
    //获取父View的测量模式
    int specMode = MeasureSpec.getMode(spec);
    //获取父View的测量大小
    int specSize = MeasureSpec.getSize(spec);
    //父View计算出的子View的大小，子View不一定用这个值
    int size = Math.max(0, specSize - padding);
    //声明变量用来保存实际计算的到的子View的size和mode即大小和模式
    int resultSize = 0;
    int resultMode = 0;
    switch (specMode) {
    //如果父容器的模式是Exactly即确定的大小
    case MeasureSpec.EXACTLY:
        //子View的高度或宽度>0说明其实一个确切的值，因为match_parent和wrap_content的值是<0的
        if (childDimension >= 0) {
            resultSize = childDimension;
            resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            //子View的高度或宽度为match_parent
        } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
            resultSize = size;//将size即父View的大小减去边距值所得到的值赋值给resultSize
            resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;//指定子View的测量模式为EXACTLY
           //子View的高度或宽度为wrap_content
        } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
            resultSize = size;//将size赋值给result
            resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;//指定子View的测量模式为AT_MOST
        }
        break;
    //如果父容器的测量模式是AT_MOST
    case MeasureSpec.AT_MOST:
        if (childDimension >= 0) {
            resultSize = childDimension;
            resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
        } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
            resultSize = size;
            // 因为父View的大小是受到限制值的限制,所以子View的大小也应该受到父容器的限制并且不能超过父View  
            resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
        } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
            resultSize = size;
            resultMode = MeasureSpec.AT_MOST;
        }
        break;
    //如果父容器的测量模式是UNSPECIFIED即父容器的大小未受限制
    case MeasureSpec.UNSPECIFIED:
        //如果自View的宽和高是一个精确的值
        if (childDimension >= 0) {
              //子View的大小为精确值
            resultSize = childDimension;
            //测量的模式为EXACTLY
            resultMode = MeasureSpec.EXACTLY;
            //子View的宽或高为match_parent
        } else if (childDimension == LayoutParams.MATCH_PARENT) {
              //因为父View的大小是未定的，所以子View的大小也是未定的
            resultSize = 0;
            resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
        } else if (childDimension == LayoutParams.WRAP_CONTENT) {
            resultSize = 0;
            resultMode = MeasureSpec.UNSPECIFIED;
        }
        break;
    }
    //根据resultSize和resultMode调用makeMeasureSpec方法得到测量要求，并将其作为返回值
    return MeasureSpec.makeMeasureSpec(resultSize, resultMode);
}

逻辑分支相对较多，注释中已经将子控件布局要求的计算逻辑写清楚了，总结如下图，原图链接：https://www.jianshu.com/p/1dab927b2f36

为什么说这个函数非常重要？因为这个函数才是子控件的测量结果是由父控件和其本身共同决定的最直接的体现，同时，在不同的布局模式下（match_parent、wrap_content、指定dp/px），其对应子控件的布局要求的返回值亦不同，建议读者认真理解这段代码。

回到前文，现在我们对onMeasure()的方法定义如下：

// 2.0版本的LinearLayout
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {  
  // 1.通过遍历，对每个child进行测量
  for(int i = 0 ; i < getChildCount() ; i++){  
     View child = getChildAt(i);
     // 2.计算新的布局要求，并对子控件进行测量
     measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
  }
  // ...
  // 3.所有子控件测量完毕...
  // ...
}

3、归流程的实现

现在，所有子控件测量完毕，接下来归流程的实现就很简单了，将所有child的height进行累加，并调用 setMeasuredDimension()结束测量即可：

// 3.0版本的LinearLayout
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {  
  // 1.通过遍历，对每个child进行测量
  for(int i = 0 ; i < getChildCount() ; i++){  
     View child = getChildAt(i);
     // 2.计算新的布局要求，并对子控件进行测量
     measureChild(child, widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
  }
  // 3.完成子控件的测量,对高度进行累加
  int height = 0;
  for(int i = 0 ; i < getChildCount() ; i++){  
      height += child.getMeasuredHeight();  
  }
  // 4.完成LinearLayout的测量
  setMeasuredDimension(width, height);
}

乍一看，似乎很难体现出整个流程的递归性，实际上当我们宏观从View树的树顶顺着往下整理思路，代码逻辑的执行顺序一目了然：

如图所示，实线代表了测量流程中整体自顶向下的递流程，而虚线代表了自底向上的归流程。

至此，测量流程整体实现完毕。

关于作者：

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参考

Android源码

Android开发艺术探索

Android中measure过程、WRAP_CONTENT详解以及xml布局文件解析流程浅析 https://blog.csdn.net/qinjuning/article/details/8074262

Android手把手带你清晰梳理自定义View的工作全流程 https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/98477394

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1.measure()入口函数：标记测量的开始

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