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Android - View 绘制流程

我们知道,在 Android 中,View 绘制主要包含 3 大流程:

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Android 中,主要有两种视图: View 和 ViewGroup ,其中:

虽然 ViewGroup 继承于 View ,但是在 View 绘制三大流程中,某些流程需要区分 View 和 ViewGroup ,它们之间的操作并不完全相同,比如:

对 View 进行测量,主要包含两个步骤:

对于第一个步骤,即求取 View 的 MeasureSpec ,首先我们来看下 MeasureSpec 的源码定义:

MeasureSpec 是 View 的一个公有静态内部类,它是一个 32 位的 int 值,高 2 位表示 SpecMode(测量模式),低 30 位表示 SpecSize(测量尺寸/测量大小)。

MeasureSpec 将两个数据打包到一个 int 值上,可以减少对象内存分配,并且其提供了相应的工具方法可以很方便地让我们从一个 int 值中抽取出 View 的 SpecMode 和 SpecSize。

一个 MeasureSpec 表达的是:该 View 在该种测量模式(SpecMode)下对应的测量尺寸(SpecSize)。其中,SpecMode 有三种类型:

对 View 进行测量,最关键的一步就是计算得到 View 的 MeasureSpec ,子View 在创建时,可以指定不同的 LayoutParams (布局参数), LayoutParams 的源码主要内容如下所示:

其中:

LayoutParams 会受到父容器的 MeasureSpec 的影响,测量过程会依据两者之间的相互约束最终生成子View 的 MeasureSpec ,完成 View 的测量规格。

简而言之,View 的 MeasureSpec 受自身的 LayoutParams 和父容器的 MeasureSpec 共同决定( DecorView 的 MeasureSpec 是由自身的 LayoutParams 和屏幕尺寸共同决定,参考后文)。也因此,如果要求取子View 的 MeasureSpec ,那么首先就需要知道父容器的 MeasureSpec ,层层逆推而上,即最终就是需要知道顶层View(即 DecorView )的 MeasureSpec ,这样才能一层层传递下来,这整个过程需要结合 Activity 的启动过程进行分析。

我们知道,在 Android 中, Activity 是作为视图组件存在,主要就是在手机上显示视图界面,可以供用户操作, Activity 就是 Andorid 中与用户直接交互最多的系统组件。

Activity 的基本视图层次结构如下所示:

Activity 中,实际承载视图的组件是 Window (更具体来说为 PhoneWindow ),顶层View 是 DecorView ,它是一个 FrameLayout , DecorView 内部是一个 LinearLayout ,该 LinearLayout 由两部分组成(不同 Android 版本或主题稍有差异): TitleView 和 ContentView ,其中, TitleView 就是标题栏,也就是我们常说的 TitleBar 或 ActionBar , ContentView 就是内容栏,它也是一个 FrameLayout ,主要用于承载我们的自定义根布局,即当我们调用 setContentView(...) 时,其实就是把我们自定义的布局设置到该 ContentView 中。

当 Activity 启动完成后,最终就会渲染出上述层次结构的视图。

因此,如果我们要求取得到子View 的 MeasureSpec ,那么第一步就是求取得到顶层View(即 DecorView )的 MeasureSpec 。大致过程如下所示:

经过上述步骤求取得到 View 的 MeasureSpec 后,接下来就可以真正对 View 进行测量,求取 View 的最终测量宽/高:

Android 内部对视图进行测量的过程是由 View#measure(int, int) 方法负责的,但是对于 View 和 ViewGroup ,其具体测量过程有所差异。

因此,对于测量过程,我们分别对 View 和 ViewGroup 进行分析:

综上,无论是对 View 的测量还是 ViewGroup 的测量,都是由 View#measure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) 方法负责,然后真正执行 View 测量的是 View 的 onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) 方法。

具体来说, View 直接在 onMeasure(...) 中测量并设置自己的最终测量宽/高。在默认测量情况下, View 的测量宽/高由其父容器的 MeasureSpec 和自身的 LayoutParams 共同决定,当 View 自身的测量模式为 LayoutParams.UNSPECIFIED 时,其测量宽/高为 android:minWidth / android:minHeight 和其背景宽/高之间的较大值,其余情况皆为自身 MeasureSpec 指定的测量尺寸。

而对于 ViewGroup 来说,由于布局特性的丰富性,只能自己手动覆写 onMeasure(...) 方法,实现自定义测量过程,但是总的思想都是先测量 子View 大小,最终才能确定自己的测量大小。

当确定了 View 的测量大小后,接下来就可以来确定 View 的布局位置了,也即将 View 放置到屏幕具体哪个位置。

View 的布局过程由 View#layout(...) 负责,其源码如下:

View#layout(...) 主要就做了两件事:

ViewGroup 的布局流程由 ViewGroup#layout(...) 负责,其源码如下:

可以看到, ViewGroup#layout(...) 最终也是通过 View#layout(...) 完成自身的布局过程,一个注意的点是, ViewGroup#layout(...) 是一个 final 方法,因此子类无法覆写该方法,主要是 ViewGroup#layout(...) 方法内部对子视图动画效果进行了相关设置。

由于 ViewGroup#layout(...) 内部最终调用的还是 View#layout(...) ,因此, ViewGroup#onLayout(...) 就会得到回调,用于处理 子View 的布局放置,其源码如下:

由于不同的 ViewGroup ,其布局特性不同,因此 ViewGroup#onLayout(...) 是一个抽象方法,交由 ViewGroup 子类依据自己的布局特性,摆放其 子View 的位置。

当 View 的测量大小,布局位置都确定后,就可以最终将该 View 绘制到屏幕上了。

View 的绘制过程由 View#draw(...) 方法负责,其源码如下:

其实注释已经写的很清楚了, View#draw(...) 主要做了以下 6 件事:

我们知道,在 Activity 启动过程中,会调用到 ActivityThread.handleResumeActivity(...) ,该方法就是 View 视图绘制的起始之处:

可以看到, ActivityThread.handleResumeActivity(...) 主要就是获取到当前 Activity 绑定的 ViewManager ,最后调用 ViewManager.addView(...) 方法将 DecorView 设置到 PhoneWindow 上,也即设置到当前 Activity 上。 ViewManager 是一个接口, WindowManager 继承 ViewManager ,而 WindowManagerImpl 实现了接口 WindowManager ,此处的 ViewManager.addView(...) 实际上调用的是 WindowManagerImpl.addView(...) ,源码如下所示:

WindowManagerImpl.addView(...) 内部转发到 WindowManagerGlobal.addView(...) :

在 WindowManagerGlobal.addView(...) 内部,会创建一个 ViewRootImpl 实例,然后调用 ViewRootImpl.setView(...) 将 ViewRootImpl 与 DecorView 关联到一起:

ViewRootImpl.setView(...) 内部首先关联了传递过来的 DecorView (通过属性 mView 指向 DecorView 即可建立关联),然后最终调用 requestLayout() ,而 requestLayout() 内部又会调用方法 scheduleTraversals() :

ViewRootImpl.scheduleTraversals() 内部主要做了两件事:

Choreographer.postCallback(...) 会申请一次 VSYNC 中断信号,当 VSYNC 信号到达时,便会回调 Choreographer.doFrame(...) 方法,内部会触发已经添加的回调任务, Choreographer 的回调任务有以下四种类型:

因此, ViewRootImpl.scheduleTraversals(...) 内部通过 mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null) 发送的异步视图渲染消息就会得到回调,即回调 mTra

Android绘制机制

Android视图显示流程是先绘制(CPU的工作)在渲染(GPU)的工作

CPU负责把UI组件计算成Polygons,Texture纹理,然后在交给GPU进行栅格化渲染到屏幕上

绘制,画画这些都要先有画布,Android上UI最终的画布就是Surface

在B慢了之后,A在下下次脉冲加载之前,趁着这个空闲的时间,计算C,CPU就一直不会闲着了,这样在脉冲到来时,可能就已经完成了B和C的计算,B,C都待投放到屏幕,多了个缓冲,解决了一帧慢,帧帧慢的问题。

但需要重点说明一下的是: 垂直同步机制是Android一直都有的,除了三缓冲,因为三缓冲会导致某一帧(比如C)在计算完很久之后才被选中投放到屏幕,即帧延后现象。而且选择C去这个过程本身也是一系列计算,所以三缓冲是选择性开启,当双缓冲造成的jank现象越来越严重,就开启去调节一下。

渲染的整体流程最好要限制在16ms内,如果大于16ms,会造成App的卡顿等性能问题,渲染造成的问题我们就要想办法进行优化

五、Android绘制知识总结(Xfermode和硬件加速)

Xfermode表示图层的混合模式,用于描述两个图层之间进行融合时,像素点进行计算的规则。

在API16之前,Xfermode有3个子类:AvoidXfermode、PixelXorXfermode、PorterDuffXfermode。但在API16以后,前两个已经过时,甚至从源码里移除,所以我们只需学习 PorterDuffXfermode 即可。

PorterDuffXfermode 最早是在1984年由Porter和Duff两人发表的论文《Compositing Digital Images》中出现,所以该混合模式也根据作者来命名。

PorterDuffXfermode 构造函数需要指定一个 PorterDuff.Mode ,而PorterDuff.Mode在以下地方都会涉及:

它提供18种模式可选项:

各种模式下的效果如下图所示:

这里可以发现,两种效果是不一样的,谷歌官方给的是第一种,但是,通常情况应该是第二种,具体原因可 参考该文章 。比如我们画一个矩形,应该按第二种效果来考虑,因为源图和目标图大小不一致;如果画相同大小的Bitmap,则按第一种做。

在实际应用中,我们可以从以下三个方面来决定使用哪种模式:

1、没有硬件加速:

invalidate the view hierarchy ------ draw the view hierarchy

2、有硬件加速:

invalidate the view hierarchy ------ record and update the display list ------ draw the display list

1、绘制不正确:可能使用了不支持硬件加速的操作, 需要关闭硬件加速或者绕过该操作

2、抛出异常:可能使用了不支持硬件加速的操作, 需要关闭硬件加速或者绕过该操作

在Android系统中,有4个不同级别的打开或者关闭硬件加速操作:

1、Application级别:

application android:hardwareAccelerated="false"

默认为true,用于控制这个app是否开启硬件加速。

2、Activity级别:

activity android:hardwareAccelerated="false"

3、Window级别:(只支持开启操作)

getWindow().setFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED,WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED);

4、View级别:(只支持关闭操作)

view.setLayerType(View.LAYER_TYPE_HARDWARE, null);

LAYER_TYPE_HARDWARE ,使用硬件加速(GPU)进行绘制

LAYER_TYPE_SOFTWARE ,使用CPU进行绘制

或者布局文件中,指定以下属性:

android:layerType="software"

1、view.isHardwareAccelerated()

如果返回true,表示view挂在一个开启了硬件加速的Window之下,也就意味着,它在绘制时,并不一定开启了硬件加速。

2、canvas.isHardwareAccelerated()

如果返回true,因为着canvas在绘制的时候启用了硬件加速,尽量采用此方法来判断是否开启了硬件加速。


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