requestLayout竟然涉及到这么多知识点

1. 背景

最近有个星标✨粉丝跟我提了一个很有深度的问题。

❝

粉丝：锁屏后，调用View.requestLayout()方法后会不会postSyncBarrier？

❞

乍一看有点超纲了。细细一想，没超纲。我把这个问题拆分成了两个问题，本文我将紧紧围绕这两个问题，讲解requestLayout背后的故事。

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「其一：锁屏后，调用View.requestLayout()，会往上层层调用requestLayout()吗？」

「其二：锁屏后，调用View.requestLayout()，会触发View的测量和布局操作吗？」

❞

postSyncBarrier我知道，Handler的同步屏障机制嘛，但是锁屏之后为什么还要调用requestLayout()呢？于是我脑补了一个场景。

❝

假设在Activity onResume()中每隔一秒调用View.requestLayout()，但是在onStop()方法中没有停止调用该方法。当用户锁屏或者按Home键时。

❞

我脑补的这个场景，用罗翔老师的话来讲是 「“法律允许，但是不提倡”」。当Activity不在前台的时候，就应该把requestLayout()方法停掉嘛，「我们知道的，这个方法会从调用的View一层一层往上调用直到ViewRootImpl.requestLayout()方法，然后会从上往下触发View的测量和布局甚至绘制方法。非常之浪费嘛！错误非常之低级！但是果真如此吗？(偷偷告诉大家，其实一直调用也没关系，Google大神已经考虑到了，不信且看后文)」

电竞主播芜湖大司马，有一句网络流行语「你以为我在第一层,其实我在第十层」。下面我将用层级来表示对requestLayout方法的了解程度，层级越高，表示了解越深刻。

我喜欢用树形图来分析Android View源码。上图：

「假设调用I.requestLayout()，会触发哪些View的requestLayout方法？」

「答：会依次触发I.requestLayout() -> C.requestLayout() -> A.requestLayout() -> ...省略一些View -> ViewRootImpl.requestLayout()」

//View.java
public void requestLayout() {
    // 1. 清除测量记录
    if (mMeasureCache != null) mMeasureCache.clear();

    // 2. 增加PFLAG_FORCE_LAYOUT给mPrivateFlags
    mPrivateFlags |= PFLAG_FORCE_LAYOUT;
    mPrivateFlags |= PFLAG_INVALIDATED;
    
    // 3. 如果mParent没有调用过requestLayout，则调用之。换句话说，如果调用过，则不会继续调用
    if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
        mParent.requestLayout();
    }
}

该方法作用如下：

1. 「清除测量记录」
2. 「增加PFLAG_FORCE_LAYOUT给mPrivateFlags」
3. 「如果mParent没有调用过requestLayout，则调用之。换句话说，如果调用过，则不会继续调用」

重点看下mParent.isLayoutRequested()方法，它在View.java中有具体实现

//View.java
 public boolean isLayoutRequested() {
    return (mPrivateFlags & PFLAG_FORCE_LAYOUT) == PFLAG_FORCE_LAYOUT;
}

如果mPrivateFlags增加了PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位，则认为View已经请求过布局。由前文可知，在requestLayout的第二步会增加该标志位。「熟悉位操作的朋友就会知道，有增加操作就会有对应的清除操作。」 经过一番搜索，找到：

//View.java
public void layout(int l, int t, int r, int b) { 
  // ... 省略代码
  //在View调用完layout方法，会将PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位清除掉
  mPrivateFlags &= ~PFLAG_FORCE_LAYOUT;
  mPrivateFlags3 |= PFLAG3_IS_LAID_OUT;
  // ... 省略代码
}

「在View调用完layout方法，会将PFLAG_FORCE_LAYOUT标志位清除掉。当View下次再调用requestLayout方法时，依旧能往上层层调用。但是如果当layout()方法没有执行时，下次再调用requestLayout方法时，就不会往上层层调用了。」

回答文章中的第一个问题：

❝

「其一：锁屏后，调用View.requestLayout()，会往上层层调用requestLayout()吗？」

「答：锁屏后，除了第一次调用会往上层层调用，其它的都不会」

❞

❝

「为什么，只有第一次调用会呢？那必定是因为之后的layout方法没有得到执行，导致PFLAG_FORCE_LAYOUT无法被清除。欲探究竟，接着往下看」

❞

如果你知道requestLayout调用是一个层级调用，那么恭喜你，你已经处于认知的第一层了。送你一张二层入场券。

我们来看看第一层讲到的ViewRootImpl.requestLayout()

//ViewRootImpl.java
@Override
public void requestLayout() {
    if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
        checkThread();
        mLayoutRequested = true;
        scheduleTraversals();
    }
}

void scheduleTraversals() {
    if (!mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = true;
        //1. 往主线程的Handler对应的MessageQueue发送一个同步屏障消息
        mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
        //2. 将mTraversalRunnable保存到Choreographer中
        mChoreographer.postCallback(
                Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
        if (!mUnbufferedInputDispatch) {
            scheduleConsumeBatchedInput();
        }
        notifyRendererOfFramePending();
        pokeDrawLockIfNeeded();
    }
}

该方法主要作用如下：

1. 「往主线程的Handler对应的MessageQueue发送一个同步屏障消息」
2. 「将mTraversalRunnable保存到Choreographer中」

此处有三个特别重要的知识点：

1. 「mTraversalRunnable」
2. 「MessageQueue的同步屏障」
3. 「Choreographer机制」

mTraversalRunnable相对比较简单，它的作用就是从ViewRootImpl 从上往下执行performMeasure、performLayout、performDraw。「[重点：敲黑板]它的执行时机是当VSync信号来到时，会往主线程的Handler对应的MessageQueue中发送一条异步消息，由于在scheduleTraversals()中给MessageQueue中发送过一条同步屏障消息，那么当执行到同步屏障消息时，会将异步消息取出执行」

当VSync信号量到达时，Choreographer会发送一个异步消息。当异步消息执行时，会触发ViewRootImpl.mTraversalRunnable回调。

final class TraversalRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        doTraversal();
    }
}

void doTraversal() {
    if (mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = false;
        mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

        if (mProfile) {
            Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
        }

        performTraversals();

        if (mProfile) {
            Debug.stopMethodTracing();
            mProfile = false;
        }
    }
}

它的作用：

1. 「移除同步屏障」
2. 「执行performTraversals方法」

performTraversals()方法特别复杂，给出伪代码如下

private void performTraversals() {
    if (!mStopped || mReportNextDraw) {
      performMeasure()
    }
    
   final boolean didLayout = layoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
    if (didLayout) {
      performLayout(lp, mWidth, mHeight);
    }
    
    boolean cancelDraw = mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnPreDraw() || !isViewVisible;

    if (!cancelDraw && !newSurface) {
        performDraw();
    }
}

该方法的作用：

1. 「满足条件的情况下调用performMeasure()」
2. 「满足条件的情况下调用performLayout()」
3. 「满足条件的情况下调用performDraw()」

mStopped表示Activity是否处于stopped状态。如果Activity调用了onStop方法，performLayout方法是不会调用的。

//ViewRootImpl.java
private void performLayout(WindowManager.LayoutParams lp, int desiredWindowWidth,
            int desiredWindowHeight) {
// ... 省略代码
 host.layout(0, 0, host.getMeasuredWidth(), host.getMeasuredHeight());  
// ... 省略代码
}

回答文章中第二个问题：

❝

「其二：锁屏后，调用View.requestLayout()，会触发View的测量和布局操作吗？」

「答：不会，因为当前Activity处于stopped状态了」

❞

「至此第一层里面留下的小悬念也得以解开，因为不会执行View.layout()方法，所以PFLAG_FORCE_LAYOUT不会被清除，导致接下来的requestLayout方法不会层层往上调用。」

「至此本文的两个问题都已经得到了答案。」

当我把问题提交给「鸿洋」大佬的wanandroid上时，大佬又给我提了一个问题。

❝

鸿洋大佬：既然Activity的onStop会导致requestLayout layout方法得不到执行，那么onResume方法会不会让上一次的requestLayout没有执行的layout方法执行一次呢？

❞

于是我写了个demo来验证，锁屏后延时一秒亮屏。

//MyDemoActivity.kt
override fun onStop() {
    super.onStop()
    root.postDelayed(object : Runnable {
        override fun run() {
            root.requestLayout()
            println("ChoreographerActivity  reqeustLayout")
        }
    }, 1000)
}

在自定义布局的onLayout方法中打印日志

@Override
protected void onLayout(boolean changed, int left, int top, int right, int bottom) {
    System.out.println("ChoreographerActivity onLayout");
    super.onLayout(changed, left, top, right, bottom);
}

锁屏，日志没有打印。亮屏，日志打印了。

所以

❝

鸿洋大佬：既然Activity的onStop会导致requestLayout layout方法得不到执行，那么onResume方法会不会让上一次的requestLayout没有执行的layout方法执行一次呢？

我：经过demo验证，会。原因且听我道来

❞

有了demo找原因就很简单了。正面不好攻破，那就祭出调试大法呗。但是断点放在哪好呢？思考了一番。我觉得断点放在发送同步屏障的地方比较好，ViewRootImpl.scheduleTraversals()。为什么断点放这里？因为这里必经之路。那你有可能会问：必经之路不应该是onLayout方法么？(那你就得了解同步屏障和VSync刷新机制了，后文会讲)

亮屏后，发现断点执行了。从堆栈中可以看出Activity的performRestart()方法执行了ViewRootImpl的scheduleTraversals方法。虽然，亮屏的时候没有执行View.requestLayout方法，由于锁屏后1s执行了View.requestLayout方法，所以PFLAG_FORCE_LAYOUT标记位还是有的。亮屏调用了performTraversals方法时，会执行Measure、Layout、Draw等操作。

「至此，完美回答了粉丝和鸿洋大佬的问题」

Handler原理是面试必问的问题。涉及到很多知识点。线程、Looper、MessageQueue、ThreadLocal、链表、底层等技术。本文我就不展开讲了。即使对Handler不是很了解，也不影响本层次的学习。

❝

A同学：同步屏障。感觉好高大上的样子？能给我讲讲吗？

我：乍一看，是挺高大上的。让人望而生畏。但是细细一想，也不是那么难，说白了就是将Message分成三种不同类型

A同学：此话怎讲，愿闻其详~

我：如下代码应该看得懂吧？

class Message{
 int mType;
//同步屏障消息
 public static final int SYNC_BARRIER = 0;
//普通消息
 public static final int NORMAL = 1;
//异步消息
 public static final int ASYNCHRONOUS = 2;
}

A同学：这很简单呀，平时开发中经常用不同的值表示不同的类型，但是android中的Message类并没有这几个不同的值呀？

我：Android Message 类确实没有用不同的值来表示不同类型的Message。它是通过target和isAsynchronous()组合出三种不同类型的Message。

消息类型	target	isAsynchronous()
同步屏障消息	null	无所谓
异步消息	不为null	返回true
普通消息	不为null	返回false

A同学：理解了，那么它们有什么区别呢？

我：世界上本来只有普通消息，但是因为事情有轻重缓急，所以诞生了同步屏障消息和异步消息。它们两是配套使用的。当消息队列中同时存在这三种消息时，如果碰到了同步屏障消息，那么会优先执行异步消息。

A同学：有点晕~

我：别急，且看如下图解

❞

1. 「绿色表示普通消息，很守规矩，按照入队顺序依次出队。」
2. 「红色表示异步消息，意味着它比较着急，有优先执行的权利。」
3. 「黄色表示同步屏障消息，它的作用就是警示，后续只会让异步消息出队，如果没有异步消息，则会一直等待。」

上图，消息队列中全是普通消息。那么它们会按照顺序，从队首依次出队列。msg1->msg2->msg3

上图，三种类型消息全部存在，msg1是同步屏障消息。同步屏障消息并不会真正执行，它也不会主动出队列，需要调用MessageQueue的removeSyncBarrier()方法。它的作用就是"警示"，后续优先让红色的消息出队列。

1. msg3出队列

2. msg5出队列

3. 此刻msg2并不会出队列，队列中已经没有了红色消息，但是存在黄色消息，所以会一直等红色消息，绿色消息得不到执行机会

4. 调用removeSyncBarrier()方法，将msg1出队列

5. 绿色消息按顺序出队

❝

postSyncBarrier()和removeSyncBarrier()必须成对出现，否则会导致消息队列出现假死情况。

❞

同步屏障就介绍到这，如果意犹未尽的话，欢迎关注公众号，留言探讨。

❝

B同学：VSync机制感觉好高大上的样子？能给我讲讲吗

我：这个东西比较底层了，理解难度比较大，但是有一个比较取巧的理解方式。

B同学：说来听听。

我：可以从观察者模式角度来理解，VSync信号是由底层发出的。APP层会监听VSync的信号，当接收到信号时，就会通过Choreographer向消息队列发送异步消息，这个消息的作用之一就是通知ViewRootImpl去执行测量，布局，绘制操作。

❞

//Choreographer.java
private final class FrameDisplayEventReceiver extends DisplayEventReceiver
            implements Runnable {
    private boolean mHavePendingVsync;
    private long mTimestampNanos;
    private int mFrame;


    @Override
    public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {
        
        //...省略其他代码
        long now = System.nanoTime();
        if (timestampNanos > now) {
            Log.w(TAG, "Frame time is " + ((timestampNanos - now) * 0.000001f)
                    + " ms in the future!  Check that graphics HAL is generating vsync "
                    + "timestamps using the correct timebase.");
            timestampNanos = now;
        }

        if (mHavePendingVsync) {
            Log.w(TAG, "Already have a pending vsync event.  There should only be "
                    + "one at a time.");
        } else {
            mHavePendingVsync = true;
        }

        mTimestampNanos = timestampNanos;
        mFrame = frame;
        Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
        msg.setAsynchronous(true);
        mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
}

ViewRootImpl和Choreographer是绘制机制的两大主角。他们负责功能如下。具体的源代码就不贴了，总结如下图。