Android 深入理解View.post() 、Window加载View原理

文章目录

- - 背景：如何在onCreate()中获取View的宽高？
  - View.post()原理
  - Window加载View流程
  - - setContentView()
    - ActivityThread#handleResumeActivity()
    - 总结
  - 扩展
  - - Window、Activity及View三者之间的关系
    - 是否可以在子线程中更新UI
  - 资料

背景：如何在onCreate()中获取View的宽高？

在某些场景下，需要我们在Activity的onCreate()中获取View的宽高，如果直接通过getMeasuredHeight()、getMeasuredWidth()去获取，得到的值都是0：

2022-11-14 16:56:42.604  E/TTT: onCreate: width->0, height->0

为什么是这样呢？因为onCreate()回调执行时，View还没有经过onMeasure()、onLayout()、onDraw()，所以此时肯定是获取不到View的宽高的。通过下面几种方式可以在onCreate()中获取到View的宽高：

ViewTreeObserver
View.post()
通过MeasureSpec自行测量宽高

具体可以参见：ViewTreeObserver使用总结及获得View高度的几种方法。有的同学可能会说：我用postDelay()也能获取View的宽高呀，确实，延迟一段时间再去获取宽高也是能得到的，但这种方式不够优雅，且具体延迟多长时间是不知道的，因此postDelay()这种方式先不考虑，本文重点来讨论下面几个问题：

View.post()是如何拿到宽高的？
一个Activity对应一个Window，那么Window加载View的流程又是怎样的？

View.post()原理

先把结论贴出来，后面再详细分析：

View.post(Runnable)执行时，会根据View当前状态执行不同的逻辑：当View还没有执行测量、布局、绘制时，View.post()会将Runnable任务放入一个任务队列中以待后续执行；反之，当View已经执行了测量、绘制后，Runnable任务会直接通过AttachInfo中的Handler执行；
View.post()能够保证提交的任务是在View测量、绘制之后执行，所以可以得到正确的宽高；
只有View关联到ViewRootImpl，或者说View必须依附到View树之后，View.post()中的任务才会生效，否则View.post()中的任务永远都不会执行。

下面分析下View.post()的源码，文中的源码基于API 30~

 // View.java
 public boolean post(Runnable action) {
     //1
     final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
     if (attachInfo != null) {
         return attachInfo.mHandler.post(action);
     }

     //2、 Postpone the runnable until we know on which thread it needs to run.
     // Assume that the runnable will be successfully placed after attach.
     //推迟runnable执行，确保View attach到Window之后才会执行
     getRunQueue().post(action);
     return true;
  }

可以看到post()方法中，主要是两块逻辑，1里面，如果mAttachInfo不为空，直接调用其内部的Handler执行Runnable任务；否则执行2中的getRunQueue().post(action)。我们逐步分析，各个击破。

1、先来看AttachInfo赋值的地方，按mAttachInfo关键字搜索，一共有2个地方赋值：

//View.java
void dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility) {
    //1、mAttachInfo赋值
    mAttachInfo = info;
    
    //2、 执行之前挂起的所有任务，这里的任务是通过 getRunQueue().post(action)挂起的任务。
    if (mRunQueue != null) {
        mRunQueue.executeActions(info.mHandler);
        mRunQueue = null;
    }
    
    //3、回调View的onAttachedToWindow方法，该方法在onResume之后，View绘制之前执行
    onAttachedToWindow();
    //......其他......
}

void dispatchDetachedFromWindow() {
    //4、mAttachInfo在Window detach View的时候置为空
    mAttachInfo = null;
    //......其他......
}

其中给mAttachInfo赋值的地方是在View#dispatchAttachedToWindow()中，这里我们先记住该方法是在View执行测量、绘制时调用，下一节会详细介绍；同时2处会把之前View.post()中挂起的任务取出并通过AttachInfo.Handler执行，因为Android是基于消息模型运行的，所以这些任务能够保证都是在经过测量、绘制之后执行，即能正确的获取各自View的宽高。

2、回到View.post()的2处，来看getRunQueue().post(action)里的流程，

// View.java
private HandlerActionQueue getRunQueue() {
   if (mRunQueue == null) {
        mRunQueue = new HandlerActionQueue();
    }
    return mRunQueue;
}

getRunQueue()中初始化了HandlerActionQueue：

//HandlerActionQueue.java
public class HandlerActionQueue {
    private HandlerAction[] mActions;
    private int mCount;

    public void post(Runnable action) {
        postDelayed(action, 0);
    }

    public void postDelayed(Runnable action, long delayMillis) {
        final HandlerAction handlerAction = new HandlerAction(action, delayMillis);

        synchronized (this) {
            if (mActions == null) {
                mActions = new HandlerAction[4];
            }
            mActions = GrowingArrayUtils.append(mActions, mCount, handlerAction);
            mCount++;
        }
    }

    // 将Runnable、delay时间合并到HandlerAction中
    private static class HandlerAction {
        final Runnable action;
        final long delay;

        public HandlerAction(Runnable action, long delay) {
            this.action = action;
            this.delay = delay;
        }
    }
    ...
}

HandlerAction内部保存了要执行的Runnable任务及其delay时间。

HandlerActionQueue#post()又调用了内部的postDelay()方法将Runnable任务保存在了HandlerAction数组中，即getRunQueue().post(action)只是将Runnable任务进行保存，并不会执行。

Window加载View流程

Window添加View

setContentView()

在Activity的onCreate()里调用setContentView()之后，实际上是将操作委托给了PhoneWindow，如上面UML类图所示，我们在setContentView()里通过layoutId生成的View被添加到了树的顶层根部DecorView中，而此时DecorView还没有添加到PhoneWindow中。

ActivityThread#handleResumeActivity()

真正页面可见是在onResume()之后。具体来说，是在ActivityThread#handleResumeActivity()中，调用了WindowManager#addView()方法将DecorView添加到了WMS中：

 public void handleResumeActivity(IBinder token, boolean finalStateRequest, boolean isForward,
            String reason) {
        ......
        final Activity a = r.activity;
        if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
            r.window = r.activity.getWindow();
            View decor = r.window.getDecorView();
            decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
            ViewManager wm = a.getWindowManager();
            WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
            a.mDecor = decor;
            l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
            
            if (a.mVisibleFromClient) {
                if (!a.mWindowAdded) {
                    a.mWindowAdded = true;
                    //重点看这里
                    wm.addView(decor, l);
                } else {
                    a.onWindowAttributesChanged(l);
                }
            }
   }

重点是调用了WindowManager.addView(decor, l)，WindowManager是一个接口类型，其父类ViewManager也是一个接口类型，ViewManager描述了View的添加、删除、更新等操作（ViewGroup也实现了此接口）。

WindowManager的真正实现者是WindowManagerImpl，其内部通过委托调用了WindowManagerGlobal的addView()，WindowMangerGlobal是一个单例类，一个进程中只有一个WindowMangerGlobal实例对象。来看WindowMangerGlobal#addView()的实现：

//WindowMangerGlobal.java
 public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
            Display display, Window parentWindow, int userId) {
      ViewRootImpl root;
      //1、创建ViewRootImpl
      root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
      mViews.add(view);
      mRoots.add(root);
      mParams.add(wparams);

      // do this last because it fires off messages to start doing things
      try {
          //2、调用了ViewRootImpl的setView()
          root.setView(view, wparams, panelParentView, userId);
     } catch (RuntimeException e) {
          // BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
          if (index >= 0) {
              removeViewLocked(index, true);
          }
         throw e;
       }
 }

WindowMangerGlobal#addView()中主要有两步操作：在1处创建了ViewRootImpl，这里额外看一下ViewRootImpl的构造方法:

 public ViewRootImpl(Context context, Display display, IWindowSession session,
            boolean useSfChoreographer) {
    mContext = context;
    mWindowSession = session;
    mDisplay = display;
    ...
    mWindow = new W(this);
    mLeashToken = new Binder();
    //初始化了AttachInfo
    mAttachInfo = new View.AttachInfo(mWindowSession, mWindow, display, this, mHandler, this,
                context);
 }

可以看到在ViewRootImpl的构造方法中也初始化了AttachInfo。回到WindowMangerGlobal#addView()的2处，这里继续调用了ViewRootImpl#setView()：

 public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView,
            int userId) {
            
        // 1、DecorView中关联的View会执行measure、layout、draw流程
        requestLayout();
        
        InputChannel inputChannel = null;
        if ((mWindowAttributes.inputFeatures
                        & WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
            //2、创建InputChannel用于接收触摸事件
            inputChannel = new InputChannel();
        }
        try {
            // 3、通过Binder将View添加到WMS中
            res = mWindowSession.addToDisplayAsUser(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), userId, mTmpFrame,
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mDisplayCutout, inputChannel,
                            mTempInsets, mTempControls);
           setFrame(mTmpFrame);
       } catch (RemoteException e) {
         ...
       }
  }

setView()中，1处最终会执行到View的measure、layout、draw流程，2处创建了InputChannel用于接收触摸事件，最终在3处通过Binder将View添加到了WMS中。

再细看来下1处的requestLayout()，其内部会依次执行 scheduleTraversals() -> doTraversal() -> performTraversals()：

//ViewRootImpl.java
private void performTraversals() {
   final View host = mView; //mView对应的是DecorView
   //1、
   host.dispatchAttachedToWindow(mAttachInfo, 0);
   mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnWindowAttachedChange(true);
   
   //2、执行View的onMeasure()
   performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
   //......其他代码......
   
   //3、执行View的onLayout()，可能会执行多次
   performLayout(lp, mWidth, mHeight);
   
   //......其他代码......
   //4、执行View的onDraw()，可能会执行多次
   performDraw();
}

performTraversals()中2、3、4处分别对应View的测量、布局、绘制流程，不再多说；1处host是DecorView（DecorView继承自FrameLayout），最终调用到了ViewGroup的dispatchAttachedToWindow()方法：

    // ViewGroup.java
    @Override
    void dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility) {
        ...
        super.dispatchAttachedToWindow(info, visibility);
        
        final int count = mChildrenCount;
        final View[] children = mChildren;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            final View child = children[i];
            //遍历调用子View的dispatchAttachedToWindow()共享AttachInfo
            child.dispatchAttachedToWindow(info,
                    combineVisibility(visibility, child.getVisibility()));
        }
    }

方法内部又会通过循环遍历调用了各个子View的dispatchAttachedToWindow()方法，从而AttachInfo会通过遍历传递到各个子View中去，换句话说：经过dispatchAttachedToWindow(AttachInfo info, int visibility)，ViewRootImpl中关联的所有View共享了AttachInfo。

分析到这里，我们再回顾一下上一节的View.post()内部实现，View.post()提交的任务必须在AttachInfo != null时，通过AttachInfo内部的Handler发送及执行，此时View已经经过了测量、布局、绘制流程，所以肯定能正确的得到View的宽高；而如果AttachInfo == null时，View.post()中提交的任务会进入任务队列中，直到View#dispatchAttachedToWindow()执行过后才会将任务取出来执行。

总结

WindowManager继承自ViewManager接口，提供了添加、删除、更新View的API，WindowManager可以看作是WMS在客户端的代理类。
ViewRootImpl实现了ViewParent接口，其是整个View树的根部，View的测量、布局、绘制以及输入事件的处理都由ViewRootImpl触发；另外，它还是WindowManagerGlobal的实际工作者，负责与WMS交互通信以及处理WMS传过来的事件（窗口尺寸改变等）。ViewRootImpl的生命从setView()开始，到die()结束，ViewRootImpl起到了承上启下的作用。

扩展

Window、Activity及View三者之间的关系

一个 Activity 对应一个 Window（PhoneWindow），PhoneWindow 中有一个 DecorView，在 setContentView 中会将 layoutId生成的View 填充到此 DecorView 中。
Activity看上去像是一个被代理类，内部添加View的操作是通过Window操作的。可以将Activity理解成是Window与View之间的桥梁。

是否可以在子线程中更新UI

回看下ViewRootImpl中的方法：

  //ViewRootImpl.java
  public ViewRootImpl(Context context, Display display, IWindowSession session,
      boolean useSfChoreographer) {
   ...
   mThread = Thread.currentThread();
  }

  @Override
  public void requestLayout() {
      if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
          //检查线程的正确性
          checkThread();
          mLayoutRequested = true;
          scheduleTraversals();
      }
  }
    
  void checkThread() {
      if (mThread != Thread.currentThread()) {
        throw new CalledFromWrongThreadException(
              "Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.");
      }
  }

可以看到在requestLayout()中，如果当前调用的线程不是 ViewRootImpl 的构造方法中初始化的线程就会在checkThread()中抛出异常。

通过上一节的学习，我们知道ViewRootImpl是在ActivityThread#handleResumeActivity()中初始化的，那么如果在onCreate()里新起子线程去更新UI，就不会抛异常了，因为此时还没有执行checkThread()去检查线程的合法性。如：

//Activity.java
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
    super.onCreate(savedInstanceState)
    //子线程中更新UI成功
    thread { mTvDelay.text = "子线程中更新UI" }
 }

此时子线程中更新UI成功，结论：只要在ActivityThread#handleResumeActivity()之前的流程中（如onCreate()）新起一个子线程更新UI，也是会生效的，不过一般不建议这么操作。