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自定义View 布局过程(Layout)

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By liaozhoubei
27 min read

前言

  • 自定义View是Android开发者必须了解的基础
  • 网上有大量关于自定义View原理的文章，但存在一些问题：内容不全、思路不清晰、无源码分析、简单问题复杂化 等
  • 今天，我将全面总结自定义View原理中的Layout过程，我能保证这是市面上的最全面、最清晰、最易懂的

Carson带你学Android自定义View文章系列：
Carson带你学Android：自定义View基础
Carson带你学Android：自定义View-ViewRoot、DecorView、Window区别是什么
Carson带你学Android：一文梳理自定义View工作流程
Carson带你学Android：自定义View绘制准备-DecorView创建
Carson带你学Android：自定义View Measure过程
Carson带你学Android：带你了解神秘的MeasureSpec类
Carson带你学Android：自定义View Layout过程
Carson带你学Android：自定义View Draw过程
Carson带你学Android：手把手教你写一个完整的自定义View
Carson带你学Android：Canvas类全面解析
Carson带你学Android：Path类全面解析

目录

示意图

1. 作用

计算视图（View）的位置

即计算View的四个顶点位置：Left、Top、Right 和 Bottom

2. 知识储备

具体请看文章：> 自定义View基础

3. layout过程详解

类似measure过程，layout过程根据View的类型分为2种情况：

示意图

接下来，我将详细分析这2种情况下的layout过程

3.1 单一View的layout过程

  • 应用场景
    在无现成的控件View满足需求、需自己实现时，则使用自定义单一View
  1. 如：制作一个支持加载网络图片的ImageView控件
  2. 注：自定义View在多数情况下都有替代方案：图片 / 组合动画，但二者可能会导致内存耗费过大，从而引起内存溢出等问题。

  • 具体使用
    继承自View、SurfaceView 或 其他View；不包含子View

  • 具体流程

示意图

下面我将一个个方法进行详细分析

  • 源码分析
    layout过程的入口 = layout（），具体如下：
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/**
  * 源码分析起始点：layout()
  * 作用：确定View本身的位置，即设置View本身的四个顶点位置
  */ 
  public void layout(int l, int t, int r, int b) {  

    // 当前视图的四个顶点
    int oldL = mLeft;  
    int oldT = mTop;  
    int oldB = mBottom;  
    int oldR = mRight;  
      
    // 1. 确定View的位置：setFrame() / setOpticalFrame()
    // 即初始化四个顶点的值、判断当前View大小和位置是否发生了变化 & 返回 
    // setFrame() ->分析1
    // setOpticalFrame() ->分析2
    boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ? setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);

    // 2. 若视图的大小 & 位置发生变化
    // 会重新确定该View所有的子View在父容器的位置：onLayout()
    if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {  

      onLayout(changed, l, t, r, b);  
      // 对于单一View的laytou过程：由于单一View是没有子View的，故onLayout()是一个空实现 ->分析3
      // 对于ViewGroup的laytou过程：由于确定位置与具体布局有关，所以onLayout()在ViewGroup为1个抽象方法，需自定义重写实现(下面的章节会详细说明)
}  

/**
  * 分析1：setFrame()
  * 作用：根据传入的4个位置值，设置View本身的四个顶点位置
  * 即：最终确定View本身的位置
  */ 
  protected boolean setFrame(int left, int top, int right, int bottom) {

    // 通过以下赋值语句记录下了视图的位置信息，即确定View的四个顶点
    // 从而确定了视图的位置
    mLeft = left;
    mTop = top;
    mRight = right;
    mBottom = bottom;

    mRenderNode.setLeftTopRightBottom(mLeft, mTop, mRight, mBottom);

   }

/**
  * 分析2：setOpticalFrame()
  * 作用：根据传入的4个位置值，设置View本身的四个顶点位置
  * 即：最终确定View本身的位置
  */ 
  private boolean setOpticalFrame(int left, int top, int right, int bottom) {

        Insets parentInsets = mParent instanceof View ?
                ((View) mParent).getOpticalInsets() : Insets.NONE;

        Insets childInsets = getOpticalInsets();

        // 内部实际上是调用setFrame（）
        return setFrame(
                left   + parentInsets.left - childInsets.left,
                top    + parentInsets.top  - childInsets.top,
                right  + parentInsets.left + childInsets.right,
                bottom + parentInsets.top  + childInsets.bottom);
    }
    // 回到调用原处

/**
  * 分析3：onLayout（）
  * 注：对于单一View的laytou过程
  *    1. 由于单一View是没有子View的，故onLayout()是一个空实现
  *    2. 由于在layout()中已经对自身View进行了位置计算：setFrame() / setOpticalFrame()
  *    3. 所以单一View的layout过程在layout()后就已完成了
  */ 
 protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {

   // 参数说明
   // changed 当前View的大小和位置改变了 
   // left 左部位置
   // top 顶部位置
   // right 右部位置
   // bottom 底部位置
}

至此，单一View的layout过程已分析完毕。

  • 总结
    单一View的layout过程解析如下：

    示意图

3.2 ViewGroup的layout过程

应用场景

利用现有的组件根据特定的布局方式来组成新的组件

具体使用

继承自ViewGroup 或 各种Layout；含有子 View

如：底部导航条中的条目，一般都是上图标(ImageView)、下文字(TextView)，那么这两个就可以用自定义ViewGroup组合成为一个Veiw，提供两个属性分别用来设置文字和图片，使用起来会更加方便。

Paste_Image.png

原理

从ViewGroup至子View、自上而下遍历进行（即树形递归），通过计算整个ViewGroup中各个View的属性，从而最终确定整个ViewGroup的属性。即：

  1. 计算自身ViewGroup的位置：layout()
  2. 遍历包含的所有子View，确定所有子View在ViewGroup的位置：onLayout()

a. 步骤2 类似于 单一View的layout过程
b. 自上而下、一层层地传递下去，直到完成整个View树的layout()过程

示意图

具体流程

这里需要特别注意的是：
ViewGroup 和 View 同样拥有方法：layout()、onLayout()，但二者应用场景是不一样的：

  1. 一开始计算ViewGroup位置时，调用的是ViewGroup的layout()和onLayout()；
  2. 当开始遍历子View及计算子View位置时，调用的是子View的layout()和onLayout()，类似于单一View的layout过程。

源码分析

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/**
  * 源码分析：layout（）
  * 作用：确定View本身的位置，即设置View本身的四个顶点位置
  * 注：与单一View的layout()源码一致
  */ 
  public void layout(int l, int t, int r, int b) {  

    // 当前视图的四个顶点
    int oldL = mLeft;  
    int oldT = mTop;  
    int oldB = mBottom;  
    int oldR = mRight;  
      
    // 1. 确定View的位置：setFrame() / setOpticalFrame()
    // 即初始化四个顶点的值、判断当前View大小和位置是否发生了变化 & 返回 
    // setFrame() ->分析1
    // setOpticalFrame() ->分析2
    boolean changed = isLayoutModeOptical(mParent) ? setOpticalFrame(l, t, r, b) : setFrame(l, t, r, b);

    // 2. 若视图的大小 & 位置发生变化
    // 会重新确定该View所有的子View在父容器的位置：onLayout()
    if (changed || (mPrivateFlags & PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) == PFLAG_LAYOUT_REQUIRED) {  

        onLayout(changed, l, t, r, b);  
        // 对于单一View的laytou过程：由于单一View是没有子View的，故onLayout()是一个空实现（上面已分析完毕）
        // 对于ViewGroup的laytou过程：由于确定位置与具体布局有关，所以onLayout()在ViewGroup为1个抽象方法，需重写实现 ->分析3
  ...

}  

/**
  * 分析1：setFrame（）
  * 作用：确定View本身的位置，即设置View本身的四个顶点位置
  */ 
  protected boolean setFrame(int left, int top, int right, int bottom) {
        ...
    // 通过以下赋值语句记录下了视图的位置信息，即确定View的四个顶点
    // 从而确定了视图的位置
    mLeft = left;
    mTop = top;
    mRight = right;
    mBottom = bottom;

    mRenderNode.setLeftTopRightBottom(mLeft, mTop, mRight, mBottom);

    }

/**
  * 分析2：setOpticalFrame（）
  * 作用：确定View本身的位置，即设置View本身的四个顶点位置
  */ 
  private boolean setOpticalFrame(int left, int top, int right, int bottom) {

        Insets parentInsets = mParent instanceof View ?
                ((View) mParent).getOpticalInsets() : Insets.NONE;

        Insets childInsets = getOpticalInsets();

        // 内部实际上是调用setFrame（）
        return setFrame(
                left   + parentInsets.left - childInsets.left,
                top    + parentInsets.top  - childInsets.top,
                right  + parentInsets.left + childInsets.right,
                bottom + parentInsets.top  + childInsets.bottom);
    }
    // 回到调用原处

/**
  * 分析3：onLayout（）
  * 作用：计算该ViewGroup包含所有的子View在父容器的位置（）
  * 注： 
  *    a. 定义为抽象方法，需重写，因：子View的确定位置与具体布局有关，所以onLayout()在ViewGroup没有实现
  *    b. 在自定义ViewGroup时必须复写onLayout（）！！！！！
  *    c. 复写原理：遍历子View 、计算当前子View的四个位置值 & 确定自身子View的位置（调用子View layout()）
  */ 
  protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {

     // 参数说明
     // changed 当前View的大小和位置改变了 
     // left 左部位置
     // top 顶部位置
     // right 右部位置
     // bottom 底部位置

     // 1. 遍历子View：循环所有子View
      for (int i=0; i<getChildCount(); i++) {
          View child = getChildAt(i);   

          // 2. 计算当前子View的四个位置值
            // 2.1 位置的计算逻辑
            ...// 需自己实现，也是自定义View的关键

            // 2.2 对计算后的位置值进行赋值
            int mLeft  = Left
            int mTop  = Top
            int mRight = Right
            int mBottom = Bottom

          // 3. 根据上述4个位置的计算值，设置子View的4个顶点：调用子view的layout() & 传递计算过的参数
          // 即确定了子View在父容器的位置
          child.layout(mLeft, mTop, mRight, mBottom);
          // 该过程类似于单一View的layout过程中的layout()和onLayout()，此处不作过多描述
      }
    }
}

总结

对于视图组ViewGroup的布局流程(Layout)流程及各个方法说明总结如下：

image.png

这里需要特别注意的是：
ViewGroup 和 View 同样拥有方法：layout()、onLayout()，但二者应用场景是不一样的：

  1. 一开始计算ViewGroup位置时，调用的是ViewGroup的layout()和onLayout()；
  2. 当开始遍历子View及计算子View位置时，调用的是子View的layout()和onLayout()，类似于单一View的layout过程。

至此，ViewGroup的 layout过程已讲解完毕。

4. 实例讲解

为了更好理解ViewGroup的layout过程(特别是复写onLayout())，本小节将用两个典型实例进行说明：

  1. 系统提供的ViewGroup的子类：LinearLayout
  2. 自定义ViewGroup(继承自ViewGroup类)

4.1 实例解析1（LinearLayout）

布局原理

  1. 计算出LinearLayout本身在父布局的位置
  2. 计算出LinearLayout中所有子View在容器中的位置

具体流程

源码分析

在上述流程中，对于LinearLayout的layout()的实现与上面小节所说是一样的，此处不作过多阐述。故直接进入LinearLayout复写的onLayout()分析。

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/**
  * 源码分析：LinearLayout复写的onLayout（）
  * 注：复写的逻辑 和 LinearLayout measure过程的 onMeasure()类似
  */ 
  @Override
  protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {

      // 根据自身方向属性，而选择不同的处理方式
      if (mOrientation == VERTICAL) {
          layoutVertical(l, t, r, b);
      } else {
          layoutHorizontal(l, t, r, b);
      }
  }
      // 由于垂直/水平方向类似，所以此处仅分析垂直方向（Vertical）的处理过程 ->分析1

/**
  * 分析1：layoutVertical(l, t, r, b)
  */
  void layoutVertical(int left, int top, int right, int bottom) {
       
      // 子View的数量
      final int count = getVirtualChildCount();

      // 1. 遍历子View
      for (int i = 0; i < count; i++) {
          final View child = getVirtualChildAt(i);
          if (child == null) {
              childTop += measureNullChild(i);
          } else if (child.getVisibility() != GONE) {

              // 2. 计算子View的测量宽 / 高值
              final int childWidth = child.getMeasuredWidth();
              final int childHeight = child.getMeasuredHeight();

              // 3. 确定自身子View的位置
              // 即：递归调用子View的setChildFrame()，实际上是调用了子View的layout() ->分析2
              setChildFrame(child, childLeft, childTop + getLocationOffset(child),
                      childWidth, childHeight);

              // childTop逐渐增大，即后面的子元素会被放置在靠下的位置
              // 这符合垂直方向的LinearLayout的特性
              childTop += childHeight + lp.bottomMargin + getNextLocationOffset(child);
              i += getChildrenSkipCount(child, i);
          }
       }
    }

/**
  * 分析2：setChildFrame()
  */
  private void setChildFrame( View child, int left, int top, int width, int height){
        
    child.layout(left, top, left ++ width, top + height);
    // setChildFrame()仅仅只是调用了子View的layout()而已
    // 在子View的layout()又通过调用setFrame（）确定View的四个顶点
    // 即确定了子View的位置
    // 如此不断循环确定所有子View的位置，最终确定ViewGroup的位置

  }

4.2 实例解析2：自定义View

  • 上面讲的例子是系统提供的、已经封装好的ViewGroup子类：LinearLayout
  • 但是，一般来说我们使用的都是自定义View；
  • 接下来，我用一个简单的例子讲下自定义View的layout（）过程

实例视图说明

实例视图 = 1个ViewGroup（灰色视图），包含1个黄色的子View，如下图：

示意图

布局原理

  1. 计算出ViewGroup在父布局的位置
  2. 计算出ViewGroup中子View在容器中的位置

具体流程

image.png

onLayout()实现逻辑

此处需复写ViewGroup的onLayout()，其具体实现逻辑是指：计算子View的位置，即计算四顶点位置 = 计算Left、Top、Right和Bottom。计算公式及示意图如下：

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// 变量说明
h：子View的高度
w：子View的宽度
R：父View的Right值
B：父View的Bottom值

// 具体计算逻辑
R = Left + w + Left；// 因左右间距一样
B = Top + h + Top；// 因上下间距一样

Left = (R - w) / 2；
Top = (B - h) / 2；
Right = w + Left;
Bottom = h + Top;

代码实现

因为其余方法同上，这里不作过多描述，所以这里只分析复写的onLayout（）

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@Override  
protected void onLayout(boolean changed, int l, int t, int r, int b) {  

     // 参数说明
     // changed 当前View的大小和位置改变了 
     // left 左部位置
     // top 顶部位置
     // right 右部位置
     // bottom 底部位置

     // 1. 遍历子View：循环所有子View
     // 注：本例中其实只有一个
     for (int i=0; i<getChildCount(); i++) {
          View child = getChildAt(i);

          // 取出当前子View宽 / 高
          int width = child.getMeasuredWidth();
          int height = child.getMeasuredHeight();

          // 2. 计算当前子View的四个位置值
              // 2.1 位置的计算逻辑
              int mLeft = (r - width) / 2;
              int mTop = (b - height) / 2;
              int mRight =  mLeft + width；
              int mBottom = mTop + height；

          // 3. 根据上述4个位置的计算值，设置子View的4个顶点
          // 即确定了子View在父容器的位置
          child.layout(mLeft, mTop, mRight,mBottom);
     }
}

布局文件如下：

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<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<scut.carson_ho.layout_demo.Demo_ViewGroup xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:background="#eee998"
    tools:context="scut.carson_ho.layout_demo.MainActivity">

    <Button
        android:text="ChildView"
        android:layout_width="200dip"
        android:layout_height="200dip"
        android:background="#333444"
        android:id="@+id/ChildView" />
</scut.carson_ho.layout_demo.Demo_ViewGroup >
  • 效果图

示意图

好了，你是不是发现，粘了我的代码但是画不出来？！（如下图）

实际示意图

因为我还没说draw流程啊哈哈哈！

draw流程：将View最终绘制出来

layout（）过程讲到这里讲完了，接下来我将继续将自定义View的最后一个流程draw流程，有兴趣就继续关注我啦啦！！

5. 细节问题：getWidth() （ getHeight()）与 getMeasuredWidth() （getMeasuredHeight()）获取的宽 （高）有什么区别？

答：

首先明确定义：

  • getWidth() / getHeight()：获得View最终的宽 / 高
  • getMeasuredWidth() / getMeasuredHeight()：获得 View测量的宽 / 高

先看下各自的源码：

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// 获得View测量的宽 / 高
  public final int getMeasuredWidth() {  
      return mMeasuredWidth & MEASURED_SIZE_MASK;  
      // measure过程中返回的mMeasuredWidth
  }  

  public final int getMeasuredHeight() {  
      return mMeasuredHeight & MEASURED_SIZE_MASK;  
      // measure过程中返回的mMeasuredHeight
  }  


// 获得View最终的宽 / 高
  public final int getWidth() {  
      return mRight - mLeft;  
      // View最终的宽 = 子View的右边界 - 子view的左边界。
  }  

  public final int getHeight() {  
      return mBottom - mTop;  
     // View最终的高 = 子View的下边界 - 子view的上边界。
  }

二者的区别：

示意图

上面标红：一般情况下，二者获取的宽 / 高是相等的。那么，“非一般”情况是什么？

答：人为设置：通过重写View的 layout（）强行设置

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@Override
public void layout( int l , int t, int r , int b){
  
   // 改变传入的顶点位置参数
   super.layout(l，t，r+100，b+100)；

   // 如此一来，在任何情况下，getWidth() / getHeight()获得的宽/高 总比 getMeasuredWidth() / getMeasuredHeight()获取的宽/高大100px
   // 即：View的最终宽/高 总比 测量宽/高 大100px

}

虽然这样的人为设置无实际意义，但证明了View的最终宽 / 高 与 测量宽 / 高是可以不一样

特别注意

网上流传这么一个原因描述：

  • 实际上在当屏幕可包裹内容时，他们的值是相等的；
  • 只有当view超出屏幕后，才能看出他们的区别：getMeasuredWidth()是实际View的大小，与屏幕无关，而getHeight的大小此时则是屏幕的大小。当超出屏幕后getMeasuredWidth()等于getWidth()加上屏幕之外没有显示的大小

这个结论是错的！详细请点击文章

结论

在非人为设置的情况下，View的最终宽/高（getWidth() / getHeight()）
与 View的测量宽/高 （getMeasuredWidth() / getMeasuredHeight()）永远是相等

6. 总结

  • 本文主要讲解了自定义View中的Layout过程，总结如下：

示意图

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自定义View
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