【Android】自定义控件之 View 原理与使用

一、简介

不论在学习Android还是在做Android开发，我们都离不开View,所以学好View对一个Android开发人员来说尤为重要。Android中的每个控件都会在界面上得到一块矩形的区域，而在Android中，控件大致被分为两类，即ViewGroup 控件和View控件。ViewGroup控件作为父控件可以包含多个View控件，并管理其包含的View控件。下面分条来对View做一个简单的介绍。

二、View的原理介绍

View表示的的屏幕上的某一块矩形的区域，而且所有的View都是矩形的；

如同简介中介绍，View是不能添加子View的，而ViewGroup是可以添加子View的。ViewGroup之所以能够添加子View，是因为它实现了两个接口：ViewParent 和 ViewManager；

Activity之所以能加载并且控制View，是因为它包含了一个Window，所有的图形化界面都是由View显示的而Service之所以称之为没有界面的activity是因为它不包含有Window,不能够加载View；

一个View有且只能有一个父View;

在Android中Window对象通常由PhoneWindow来实现的，PhoneWindow将一个DecorView设置为整个应用窗口的根View,即DecorView为整个Window界面的最顶层View。也可以说DecorView将要显示的具体内容呈现在了PhoneWindow上；

DecorView是FrameLayout的子类,它继承了FrameLayout，即顶层的FrameLayout的实现类是Decorview，它是在phoneWindow里面创建的；

顶层的FrameLayout的父view是Handler，Handler的作用除了线程之间的通讯以外，还可以跟WindowManagerService进行通讯;

windowManagerService是后台的一个服务，它控制并且管理者屏幕;

一个应用可以有很多个window，其由windowManager来管理，而windowManager又由windowManagerService来管理;

如果想要显示一个view那么他所要经历三个方法：1.测量measure, 2.布局layout, 3.绘制draw。

三、View的测量/布局/绘制过程

显示一个View主要进过以下三个步骤：

1、Measure测量一个View的大小

2、Layout摆放一个View的位置

3、Draw画出View的显示内容
其中measure和layout方法都是final的，无法重写，虽然draw不是final的，但是也不建议重写该方法。
这三个方法都已经写好了View的逻辑，如果我们想实现自身的逻辑，而又不破坏View的工作流程，可以重写onMeasure、onLayout、onDraw方法。下面来一一介绍这三个方法。

测量/布局/绘制流程

3.1 View的测量

Android系统在绘制View之前，必须对View进行测量，即告诉系统该画一个多大的View，这个过程在onMeasure()方法中进行。测量过程如下图所示：

Measure测量流程

3.1.1 MeasureSpec类

Android系统给我们提供了一个设计小而强的工具类———MeasureSpec类
1、MeasureSpe描述了父View对子View大小的期望。里面包含了测量模式和大小。
2、MeasureSpe类把测量模式和大小组合到一个32位的int型的数值中，其中高2位表示模式，低30位表示大小而在计算中使用位运算的原因是为了提高并优化效率。
3、我们可以通过以下方式从MeasureSpec中提取模式和大小，该方法内部是采用位移计算。
int specMode = MeasureSpec.getMode(measureSpec);
int specSize = MeasureSpec.getSize(measureSpec);
也可以通过MeasureSpec的静态方法把大小和模式合成，该方法内部只是简单的相加。
MeasureSpec.makeMeasureSpec(specSize,specMode);

3.1.2 测量模式

在对View进行测量时，Android提供了三种测量模式：

1. EXACTLY
即精确值模式，当控件的layout_width属性或layout_height属性指定为具体数值时，例如android:layout_width="100dp"，或者指定为match_parent属性时，系统使用的是EXACTLY 模式。

2. AT_MOST
即最大值模式，当控件的layout_width属性或layout_height属性指定为warp_content时，控件大小一般随着控件的子控件或者内容的变化而变化，此时控件的尺寸只要不超过父控件允许的最大尺寸即可。

3.UNSPECIFIED
这个属性很奇怪，因为它不指定其大小测量的模式，View想多大就多大，通常情况下在绘制自定义View时才会使用。

View默认的onMeasure()方法只支持EXACTLY模式，所以如果在自定义控件的时候不重写onMeasure()方法的话，就只能使用EXACTLY模式，且控件只可以响应你指定的具体宽高值或者是match_parent属性。如果要让自定义的View支持wrap_content属性，那么就必须重写onMeasure()方法来指定wrap_content时的大小。
而通过上面介绍的MeasureSpec这个类，我们就可以获取View的测量模式和View想要绘制的大小。

3.1.3 MeasureSpec判定规则

在自定义View的时候要通过判断测量的模式，给出不同的测量值，下面的一张图表罗列了 MeasureSpec判定规则。

MeasureSpec判定规则

3.1.4 实例演示

step1 :自定义一个类继承FrameLayout重写构造方法：
public class CustomView extends FrameLayout {
    //构造方法省略...
}

step2 :重写onMeasure()方法：
@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
}
通过查看super.onMeasure()方法，发现系统最终会调用setMeasureDimension(int measuredWidth, int measuredHeight)方法将测量后的宽高设置进去，从而完成测量工作。所以接下来要做的就是将最终测量后的宽高值作为参数设置给setMeasureDimension()方法，即重写的onMeasure()方法代码如下：
@Override
protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    setMeasureDimension(
          measureWidth(widthMeasureSpec), 
          measureHeigth(heightMeasureSpec));
}
因为在上面我们调用了自定义的measureWidth()方法和measureHeight()方法对宽高进行了重新定义，接下来我们就来自定义测量值。

step3 :自定义测量值：
这里以measureWidth()方法为例，来进行自定义测量值操作。
首先，从MeasureSpec对象中获取到测量模式和测量大小值：
int specMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
int specSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
其次，通过判断测量模式，给出不同的测量值：
①当specMode为EXACTLY时，直接使用指定的specSize即可；
②当specMode为其他两种模式时，需要给它一个默认的大小。
注：如果指定的是wrap_content属性，即AT_MOST模式，则需要取出我们指定的大小与specSize中最小的一个来作为最后的测量值。参考代码如下：
private int measureWidth(int measureSpec) {    
    int width = 0;
    /**
     * 1、从MeasureSpec对象中提出出具体的测量模式和大小
     */
    int specMode = MeasureSpec.getMode(widthMeasureSpec);
    int specSize = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
    /**
     * 2、通过判断测量模式，给出不同的测量值
     */
    if (specMode == MeasureSpec.EXACTLY) {   // match_parent , accurate
        width = specSize;
    } else {
        width = 200;    //给一个默认的大小
        if (specMode == MeasureSpec.AT_MOST) {  // wrap_content 
           width = Math.min(width,specSize); //注意取两者之间小的值 
       }
    }
    return width;
}
对于measureHeight()方法基本上与上面的measureWidth()方法一致，此处省略。
通过以上三个步骤即可搞定View的测量，接下来简单介绍一下布局。

3.1.5 拓展

如果想在activity中的onCreat()方法中获取控件测量以后的宽跟高,那么可以用下面的方法:

final TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.tv);
tv.getViewTreeObserver().addOnGlobalLayoutListener(new ViewTreeObserver.OnGlobalLayoutListener() {
    @Override
    public void onGlobalLayout() {
        int measuredWidth = tv.getMeasuredWidth();
        int measuredHeight = tv.getMeasuredHeight();
    }
});

3.2 View的布局

首先我们来看一下layout布局流程图：

View布局

接下来一一介绍上面流程图中的三个参数：

layout
① Layout方法中接受四个参数，是由父View提供，指定了子View在父View中的左、上、右、下的位置。父View在指定子View的位置时通常会根据子View在measure中测量的大小来决定。
② 子View的位置通常还受有其他属性左右，例如父View的orientation，gravity，自身的margin等等，特别是RelativeLayout，影响布局的因素非常多。
③ layout方法虽然可以被复写,但是不建议去复写,我们可以直接调用layout方法去确定自身的位置, 而且可以去复写onLayout方法去确定子view的位置

setFrame
① setFrame方法是一个隐藏方法，所以作为应用层程序员来说，无法重写该方法。该方法体内部通过比对本次的l、t、r、b四个值与上次是否相同来判断自身的位置和大小是否发生了改变。
② 如果发生了改变，将会调用invalidate请求重绘。
③ 记录本次的l、t、r、b，用于下次比对。
④ 如果大小发生了变化，onSizeChanged方法，该方法在大多数View中都是空实现，我们可以重写该方法用于监听View大小发生变化的事件，在可以滚动的视图中重载了该方法，用于重新根据大小计算出需要滚动的值，以便显示之前显示的区域。

onLayout
① onLayout是ViewGroup用来决定子View摆放位置的，各种布局的差异都在该方法中得到了体现。
② onLayout比layout多一个参数，changed，该参数是在setFrame通过比对上次的位置得出是否发生了变化，通常该参数没有被使用的意义，因为父View位置和大小不变，并不能代表子View的位置和大小没有发生改变。
@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
     // super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);
     //重写~ ~ ~（略）
}

3.3 View的绘制

draw方法绘制要遵循一定的顺序:
1.画背景
2,5.画边缘
3.画自身: ondraw方法
4.画子View: dispatchDraw方法
6.画滚动条

首先我们来看一下draw绘制流程：

draw绘制流程

以下是对上面三个方法的说明：

draw
draw是由ViewRoot的performTraversals方法发起，它将调用DecorView的draw方法，并把成员变量canvas传给给draw方法。而在后面draw遍历中，传递的都是同一个canvas。所以android的绘制是同一个window中的所有View都绘制在同一个画布上。等绘制完成，将会通知WMS把canvas上的内容绘制到屏幕上。自定义View时一般不重写该方法。

onDraw
①View用来绘制自身的实现方法，如果我们想要自定义View，通常需要重载该方法。
②TextView中在该方法中绘制文字、光标和CompoundDrawable
③ImageView中相对简单，只是绘制了图片
因为我们的目的就是自定义View，所以当我们测量好了一个View之后，我们就可以间的重写onDraw()这个方法，并在Canvas对象上来绘制所需要的图形。在onDraw()中就有一个参数，该参数就是Canvas canvas对象，使用这个对象即可进行绘图操作；而如果在其他地方，通常需要使用代码创建一个Canvas对象：
    Canvas canvas = new Canvas(bitmap);
之所以要传入一个bitmap,是因为传进来的bitmap与通过这个bitmap创建的Canvas画布是紧紧联系在一起的，这个过程称之为装载画布。
在View类的onDraw()方法中，我们通过下面的代码，让canvas与bitmap发生直接的联系：
      canvas.drawBitmap(bitmap, 0, 0, null);
然后将bitmap装载到另外一个Canvas对象中：
      Canvas mCanvas = new Canvas(bitmap);
通过mCanvas将绘制效果作用在了bitmap上，再通过invalidate()刷新的时候，我们就会发现通过onDraw()方法画出来的bitmap已经发生了改变。

dispatchDraw
先根据自身的padding剪裁画布，所有的子View都将在画布剪裁后的区域绘制。
遍历所有子View，调用子View的computeScroll对子View的滚动值进行计算。
根据滚动值和子View在父View中的坐标进行画布原点坐标的移动，根据子在父View中的坐标计算出子View的视图大小，然后对画布进行剪裁。
dispatchDraw的逻辑其实比较复杂，但是幸运的是对子View流程都采用该方式，而ViewGroup已经处理好了，我们不必要重载该方法对子View进行绘制事件的派遣分发。
重写时，千万千万不要注释了super.方法

好了，关于View的原理与使用就介绍到这里，关于View的更深层的理解有机会再进行探讨。参考资料：徐宜生《Android群英传》