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   **/    @Override    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   **/@Override    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     */    @Override    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：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><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。

 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><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.cppvoid 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.cpp2、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。

   @Override    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。

   @Override    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。

   @Override    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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