AndroidQ强制黑暗(ForceDark)模式实践
导读
AndroidQ版本增加了ForceDark功能，可以快速实现应用的黑暗模式。本文主要讲述了AndroidQ ForceDark适配过程中遇到的一些问题，通过一步步分析AndroidQ黑暗模式实现原理进而解决适配过程中的这些问题。希望通过这篇文章读者能够了解AndroidQForceDark功能的原理，更好的完成适配工作。
一、强制黑暗(Force Dark)模式简介
黑暗模式不仅可能减少耗电量，在光线暗的环境中对眼睛也有保护的作用。
AndroidQ 提供了Force Dark功能，在浅色主题(例如:Theme.Material.Light)上面设置android:forceDarkAllowed="true"就可以快速的实现黑色主题背景，而不需要为黑色主题背景提供单独的主题资源。
具体使用方法可以参考官方文档：https://developer.android.google.cn/guide/topics/ui/look-and-feel/darktheme
二、适配过程中遇到的问题
1、图片圆角被加亮
如果图片圆角是通过自定义ImageView，在onDraw()方法中通过canvas.drawPath来实现的。则在使用ForceDark功能时绘制的圆角颜色会被加亮。如果圆角颜色是白色，此时圆角在黑色背景下面就会显示为白色，与我们所要的效果刚好相反。
圆角绘制的代码如下所示：
private void initPaint() {
paint = new Paint();
paint.setAntiAlias(true); //设置画笔为无锯齿
paint.setStyle(Paint.Style.FILL); //设置实心
paint.setColor(Color.WHITE);
}
public void initRightDownPath() {
rightDownPath = new Path();
rightDownPath.moveTo(width, height);
rightDownPath.lineTo(width, height - radius);
RectF rectF = new RectF(width - 2 * radius, height - 2 * radius, width, height);
rightDownPath.arcTo(rectF, 0, 90, true);
rightDownPath.lineTo(width, height);
rightDownPath.close();
}
/**
绘制白色圆角在forcedark模式下会被加亮
**/
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
canvas.drawPath(leftDownPath, paint);
canvas.drawPath(leftUpPath, paint);
canvas.drawPath(rightUpPath, paint);
canvas.drawPath(rightDownPath, paint);
}
2、文字绘制被加亮
如果自定义ImageView中，除了绘制圆角外还绘制了文字，则使用 ForceDark功能时圆角和文字颜色都会被加亮。
/**
绘制白色圆角和白色文字在forcedark模式下会被加亮
**/
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
//绘制圆角
canvas.drawPath(leftDownPath, paint);
canvas.drawPath(leftUpPath, paint);
canvas.drawPath(rightUpPath, paint);
canvas.drawPath(rightDownPath, paint);
//绘制文字
mTextPaint.setTextSize(typeIconTextSize);
Paint.FontMetrics fontMetrics = mTextPaint.getFontMetrics();
float baseline = getHeight() - typeIconMargin - (typeIconHeight + fontMetrics.bottom + fontMetrics.top) / 2;
float textWidth = mTextPaint.measureText("长图");
canvas.drawText("长图", getWidth() - typeIconMargin - typeIconWidth / 2 - textWidth / 2, baseline, mTextPaint);
}
3、RecycleView ItemDecoration被加亮
RecycleView的ItemDecoration可以用来在RecycleView上面绘制一些装饰元素，例如：分割线、圆点标题、字母排序标题等。
ItemDecoration有两个方法：onDraw和onDrawOver，这两个方法分别表示在RecycleView绘制之前和绘制完成后绘制。
以字母排序为例，排序后的字母标题就是在onDrawOver方法中绘制出来的。当开启ForceDark功能时字母以及字母的背景会被处理成加亮，而RecycleView的ItemView会被处理成加暗，加亮的字母背景在加暗的ItemView上面显得特别突兀。
字母排序的绘制方法如下所示：
/**
* {@inheritDoc}
绘制的字母和字母背景forcedark模式下会被加亮
*/
public void onDrawOver(Canvas c, RecyclerView parent, RecyclerView.State state) {
final int count = parent.getChildCount();
for (int layoutPos = 0; layoutPos < count; layoutPos++) {
final View child = parent.getChildAt(layoutPos);
View header = getHeader(parent, adapterPos).itemView;
final int left = child.getLeft();
int top = getHeaderTop(parent, child, header, adapterPos, layoutPos);
c.save();
c.translate(left, top);
header.draw(c);
c.restore();
}
}
其中header的布局文件如下所示：
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content">
<TextView
android:id="@+id/tv_header"
style="@style/Text_B4_T7"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="20dp"
android:background="@color/Blk_8"
android:gravity="center_vertical"
android:paddingStart="14dp"
android:paddingEnd="14dp"
android:visibility="visible"
tools:text="A" />
</FrameLayout>
需要注意的是显示字母的TextView设置了一个背景android:background="@color/Blk_8"。为了解决以上适配问题，需要我们了解一下View硬件绘制的相关概念以及ForceDark模式的源码。
三、RenderNode和DisplayList
AndroidQ的黑暗模式是通过硬件加速来绘制的，下面分别介绍一下RenderNode和DisplayList这两个类。
1、RenderNode介绍
绘制节点RenderNode是用来构建View的硬件加速绘制结构树的，在framework层有对应的RenderNode.cpp文件，java层RenderNode的使用方法如下所示：
public void drawRenderNode(Canvas canvas){
RenderNode mRenderNode = new RenderNode("name");
RecordingCanvas rendCanvas = mRenderNode.beginRecording();
try {
rendCanvas.drawRect(rect,mPaint);
}finally {
mRenderNode.endRecording();
}
mRenderNode.setPosition(0,0,100,100);
if(canvas.isHardwareAccelerated()&&mRenderNode.hasDisplayList()){
canvas.drawRenderNode(mRenderNode);
}
}
其中beginRecording()方法创建了一个RecordingCanvas，用来记录当前RenderNode的绘制操作，例如：drawCircle、drawBitmap、drawRect、drawRenderNode等。
endRecording()方法会返回Native层中 RecordingCanvas中DisplayList的地址，并将DisplayList保存到Native层中的RenderNode的mDisplayList中。例如：上图所示的mRenderNode节点的DisplayList中记录了drawRect操作。
2、DisplayList介绍
在AndroidQ系统源码中，DisplayList功能主要是在SkiaDisplayList.cpp类中实现，SkiaDisplayList.cpp包含了RenderNode集合和当前View需要绘制的内容。如下图所示：DisplayList中mNodeChildren是RenderNode集合，mDrawOpList是绘制操作集合。
SkiaDisplayList位置如下所示：
//位置frameworks/base/libs/hwui/pipeline/skia/SkiaDisplayList.h
std::deque<RenderNodeDrawable> mChildNodes;//子RenderNode
DisplayListData mDisplayList;//绘制操作列表
3、一个例子
每个View至少有一个RenderNode，包含各种绘制操作。其中可以包含多个子RenderNode，如果View设置了背景，则会包含绘制背景时创建的背景mBackgroundRenderNode以及子View的RenderNode(如果包含子View的话)。
背景mBackgroundRenderNode创建时默认UsageHint会被设置为USAGE_BACKGROUND，UsageHint是什么在下面源码的分析中会说明，这里只需要知道，背景节点会被设置为默认加黑。
这样如果一个ViewGroup设置了背景，并且有一个子View，则这个ViewGroup除了普通的绘制外还会有两个drawRenderNode操作，相应的DisplayList中记录了两个RenderNode。
如下图所示布局，是一个FrameLayout嵌套一个TextView。
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:layout_width="match_parent"
android:background="@color/black"
android:layout_height="wrap_content">
<TextView
android:id="@+id/tv_header"
style="@style/Text_B4_T7"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="20dp"
android:background="@color/Blk_8"
android:gravity="center_vertical"
android:paddingStart="14dp"
android:paddingEnd="14dp"
android:visibility="visible"
tools:text="A" />
</FrameLayout>
上面这张图展示了上面布局中RendrNode和DisplayList关系。
四、强制黑暗(Force Dark)源码分析
1、黑暗模式的判断
在Native层中的RenderNode类中实现了黑暗模式的处理，最终是通过handleFroceDark方法来实现的。
handlerForceDark的调用关系是：RenderNode:prepareTreeImpl-->pushStagingDisplayListChanges-->syncDisplayList-->handleForceDark。
//位置：frameworks/base/libs/hwui/RenderNode.cpp
void RenderNode::prepareTreeImpl(TreeObserver& observer, TreeInfo& info, bool functorsNeedLayer) {
if (info.mode == TreeInfo::MODE_FULL) {
pushStagingDisplayListChanges(observer, info);//构造mDisplayList，应用黑暗模式
}
if (mDisplayList) {
info.out.hasFunctors |= mDisplayList->hasFunctor();
bool isDirty = mDisplayList->prepareListAndChildren(
observer, info, childFunctorsNeedLayer,
[](RenderNode* child, TreeObserver& observer, TreeInfo& info,
bool functorsNeedLayer) {//递归调用处理子节点
child->prepareTreeImpl(observer, info, functorsNeedLayer);
});
if (isDirty) {
damageSelf(info);
}
}
}
handleForceDark方法实现了颜色是加暗还是加亮的判断，判断的方法如下所示：
/**
1、位置：frameworks/base/libs/hwui/RenderNode.cpp
2、如果当前RenderNode中有文字需要展示，则是定义为前景，需要颜色变亮
3、如果当前RenderNode没有文字需要展示，且有多于一个子节点，则定义为背景，需要颜色变暗
4、如果当前RenderNode没有文字需要展示，且有一个子节点，并且子节点不是背景，则定义为背景，需要颜色变暗
5、如果有大于一个子节点，遍历子节点，如果当前节点边界包含子节点，则定义为背景，需要颜色变暗
6、最后根据定义的背景，调用applyColorTransform进行颜色变换
**/
void RenderNode::handleForceDark(android::uirenderer::TreeInfo *info) {
if (CC_LIKELY(!info || info->disableForceDark)) {
return;
}
auto usage = usageHint();
const auto& children = mDisplayList->mChildNodes;//需要展示的所有节点
if (mDisplayList->hasText()) {//有文字则是前景
usage = UsageHint::Foreground;//前景，light
}
if (usage == UsageHint::Unknown) {
if (children.size() > 1) {//有子节点，则是背景
usage = UsageHint::Background;
} else if (children.size() == 1 &&//有一个子节点，并且子节点的usageHint不是背景，则是背景
children.front().getRenderNode()->usageHint() !=
UsageHint::Background) {
usage = UsageHint::Background;
}
}
if (children.size() > 1) {//有子节点
// Crude overlap check
SkRect drawn = SkRect::MakeEmpty();
for (auto iter = children.rbegin(); iter != children.rend(); ++iter) {//逆序迭代
const auto& child = iter->getRenderNode();//遍历到的子节点
// We use stagingProperties here because we haven't yet sync'd the children
SkRect bounds = SkRect::MakeXYWH(child->stagingProperties().getX(), child->stagingProperties().getY(),
child->stagingProperties().getWidth(), child->stagingProperties().getHeight());//子节点的边界
if (bounds.contains(drawn)) {//判断bounds是否包含drawn，如果drawn为空或者bounds为空，返回false。
// This contains everything drawn after it, so make it a background
child->setUsageHint(UsageHint::Background);
}
drawn.join(bounds);//取bounds和drawn的并集，如果bounds为空对drawn没影响；如果drawn为空设置drawn为bounds.
}
}
mDisplayList->mDisplayList.applyColorTransform(//应用颜色变换，如果是背景则把颜色变深，如果是前景则把颜色浅
usage == UsageHint::Background ? ColorTransform::Dark : ColorTransform::Light);
}
2、黑暗模式的执行
在handleForceDark方法中的applyColorTransform会执行以下调用顺序：DisplayList:applyColorTransform-->RecordingCanvas:colorTransformForOp-->CanvasTransform:transformPaint
最终会调用到CanvasTransform中的transfromPaint方法。CanvasTransform的transformPaint方法有两个，一个是执行普通绘制颜色变换，一个是执行图片绘制的的颜色变换。
普通绘制颜色变换
颜色的变化是通过把颜色转换成Lab颜色模式，然后对颜色的亮度做反转，这样原本暗色颜色会被加亮，原来亮色颜色会被加暗，其它细节可以参考源码。
//位置：frameworks/base/libs/hwui/CanvasTransform.cpp
/**
1、Lab颜色模式，包括亮度L和a,b两个颜色通道
2、对颜色的亮度进行反转
**/
static SkColor makeLight(SkColor color) {
Lab lab = sRGBToLab(color);
float invertedL = std::min(110 - lab.L, 100.0f);//反转亮度
if (invertedL > lab.L) {//超过原来的亮度，则以新的为准，比原来还暗，则不进行变换
lab.L = invertedL;
return LabToSRGB(lab, SkColorGetA(color));
} else {
return color;
}
}
/**
1、Lab颜色模式，包括亮度L和a,b两个颜色通道
2、对颜色的亮度进行反转
**/
static SkColor makeDark(SkColor color) {
Lab lab = sRGBToLab(color);
float invertedL = std::min(110 - lab.L, 100.0f);
if (invertedL < lab.L) {//没有原来的亮，则以新的为准，比原来还亮，则还用原来的。
lab.L = invertedL;
return LabToSRGB(lab, SkColorGetA(color));
} else {
return color;
}
}
图片绘制颜色变换
图片颜色的变换同样是对图片的明暗度进行反转处理，和普通绘制不同的是，这里的明暗转换是通过Skia图片绘制引擎实现的。具体实现原理可能参考Skia相关资料。
/**
1、根据Palette和明暗的判断决定是否要对图片进行处理
2、为图片设置一个colorfilter
**/
bool transformPaint(ColorTransform transform, SkPaint* paint, BitmapPalette palette) {
palette = filterPalette(paint, palette);//计算图片的palette是明还是暗
bool shouldInvert = false;
if (palette == BitmapPalette::Light && transform == ColorTransform::Dark) {//图片是明亮的，效果是要变暗
shouldInvert = true;
}
if (palette == BitmapPalette::Dark && transform == ColorTransform::Light) {//图片是暗的，效果是变亮
shouldInvert = true;
}
if (shouldInvert) {
SkHighContrastConfig config;
config.fInvertStyle = SkHighContrastConfig::InvertStyle::kInvertLightness;
paint->setColorFilter(SkHighContrastFilter::Make(config)->makeComposed(paint->refColorFilter()));//设置一个colorfilter
}
return shouldInvert;
}
通过以上介绍，我们已经了解了黑暗模式是怎么实现的了，回到第二节中适配中出现的问题，我们可以分析一下问题的解决方法。
五、问题的解决
1、图片圆角被加亮
如果ImageView没有设置背景，则当前ImageView的DisplayList中没有子RenderNode，根据第三节Native中RenderNode源码可知ImageView的RenderNode的UsageHint是默认的Unknow，因此在onDraw中绘制的圆角会被加亮。
解决方法是在onDraw中增加一个空的RenderNode，这样DisplayList中就有一个默认UsageHint是Unknow的RenderNode，因此ImageView整体会被加暗。
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
drawRoundCornor(canvas);
if (Build.VERSION.SDK_INT > Build.VERSION_CODES.P) {
if(mRenderNode == null){
mRenderNode = new RenderNode("");
}
mRenderNode.beginRecording(1, 1);
mRenderNode.endRecording();
if (canvas.isHardwareAccelerated()&&mRenderNode.hasDisplayList()) {
canvas.drawRenderNode(mRenderNode);
}
}
}
2、文字绘制被加亮
如果以上圆角ImageView在onDraw中通过drawText画了文字，则根据以上分析，ImageView中所有的操作会被作加亮处理。
解决方式是把drawText方法封装到一个RenderNode中，这样ImageView中只有一个RenderNode，ImageView中的圆角会被作加暗处理，而文字依然是加亮处理。
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
drawRoundCornor(canvas);
if (Build.VERSION.SDK_INT > Build.VERSION_CODES.P) {
if (mRenderNode == null) {
mRenderNode = new RenderNode("name");
}
Canvas rendCanvas = mRenderNode.beginRecording();
rendCanvas.translate(-left, -top);//设置位移
try {
rendCanvas.drawText("长图", 100,200, mTextPaint);//绘制文字
} finally {
mRenderNode.endRecording();
}
mRenderNode.setPosition(left,top,right,bottom);//设置renderCanvas的位置
if (canvas.isHardwareAccelerated() && mRenderNode.hasDisplayList()) {
canvas.drawRenderNode(mRenderNode);
}
} else {
canvas.drawText("长图", 100,200, mTextPaint);
}
}
3、RecycleView ItemDecoration被加亮
RecycleView的ItemDecoration是绘制在RecycleView上面的，方法 onDrawOver是在绘制完 RecyelView之后开始执行，因此在这个方法中的绘制操作会被记录在RecycleView的mDisplayList中。
在drawOver()方法中直接调用header.draw(canvas)，此时header的mAttachInfo为空，所以不会走硬件加速绘制。header中所有View的绘制操作包含TextView都会保存在RecycleView的mDisplayList中。
由于header中包含TextView所以RecycleView整体会被加亮，解决方法是增加一个放在RenderNode中的绘制背景的操作，这样即保证了文字加亮又有一个加暗的背景。
public void onDrawOver(Canvas c, RecyclerView parent, RecyclerView.State state) {
final int count = parent.getChildCount();
for (int layoutPos = 0; layoutPos < count; layoutPos++) {
final View child = parent.getChildAt(layoutPos);
View header = getHeader(parent, adapterPos).itemView;
final int left = child.getLeft();
int top = getHeaderTop(parent, child, header, adapterPos, layoutPos);
c.save();
c.translate(left, top);
header.setTranslationX(left);
header.setTranslationY(top);
Rect rect = new Rect();
header.getDrawingRect(rect);
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT > android.os.Build.VERSION_CODES.P) {
TextView textView = header.findViewById(R.id.tv_header);
textView.setBackground(null);
String des = textView.getText().toString();
if(isCharacter(des)){
Canvas rendCanvas = mRenderNode.beginRecording();
try {
rendCanvas.drawRect(rect,mPaint);
}finally {
mRenderNode.endRecording();
}
mRenderNode.setPosition(rect);
if(c.isHardwareAccelerated()&&mRenderNode.hasDisplayList()){
c.drawRenderNode(mRenderNode);
}
}
}
header.draw(c);
c.restore();
}
}
六、总结
本文从AndroidQ强制黑暗(ForceDark)模式的在适配中遇到的问题开始，分析了AndroidQ系统黑暗模式的实现原理，并通过解决在适配中遇到的问题，给出了适配黑暗模式的一种方法，希望本文对黑暗模式的适配有一定的帮助。
参考资料：
[1]https://developer.android.google.cn/preview/features/darktheme
[2]https://www.androidos.net.cn/android/10.0.0_r6/xref
[3]https://blog.csdn.net/shensky711/article/details/102677056
[4]https://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/45943255
[5]https://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/46281499
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2019-08-01
2019-08-15
2019-10-17
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