Android 10 源码分析：Apk加载流程之资源加载（二）

Android 10 源码分析：Apk加载流程之资源加载（二）

Android10 Android源码 , Android10-资源管理系统

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引言

  • 这是 Android 10 源码分析系列的第 4 篇
  • 分支：android-10.0.0_r14
  • 全文阅读大概 10 分钟

通过这篇文章你将学习到以下内容，将在文末会给出相应的答案

  • View 中的 INVISIBLE、VISIBLE、GONE 都有什么作用？
  • 为什么 ViewStub 是大小为0的视图
  • ViewStub 有什么作用？
  • ViewStub 是如何创建的？
  • 为什么 ViewStub 能做到延迟加载？
  • ViewStub 指定的 Layout 布局文件是什么时候被加载的？
  • LayoutInflater 是一个抽象类它如何被创建的？
  • 系统服务存储在哪里？如何获取和添加系统服务？

在上一篇文章 0xA02 Android 10 源码分析：APK 加载流程之资源加载 中通过 LayoutInflater.inflate 方法解析 XML 文件，了解到了系统如何对 merge、include 标签是如何处理的，本文主要围绕以下两方面内容

  • 系统对 ViewStub 如何处理？
  • LayoutInflater 是如何被创建的？

系统对 merge、include 是如何处理的

  • 使用 merge 标签必须有父布局，且依赖于父布局加载
  • merge 并不是一个 ViewGroup，也不是一个 View，它相当于声明了一些视图，等待被添加，解析过程中遇到 merge 标签会将 merge 标签下面的所有子 view 添加到根布局中
  • merge 标签在 XML 中必须是根元素
  • 相反的 include 不能作为根元素，需要放在一个 ViewGroup 中
  • 使用 include 标签必须指定有效的 layout 属性
  • 使用 include 标签不写宽高是没有关系的，会去解析被 include 的 layout

merge 标签为什么可以起到优化布局的效果？

解析过程中遇到 merge 标签，会调用 rInflate 方法，部分代码如下

// 根据元素名解析，生成对应的view
final View view = createViewFromTag(parent, name, context, attrs);
final ViewGroup viewGroup = (ViewGroup) parent;
final ViewGroup.LayoutParams params = viewGroup.generateLayoutParams(attrs);
// rInflateChildren方法内部调用的rInflate方法，深度优先遍历解析所有的子view
rInflateChildren(parser, view, attrs, true);
// 添加解析的view
viewGroup.addView(view, params);

解析 merge 标签下面的所有子 view，然后添加到根布局中

更多信息查看0xA02 Android 10 源码分析：APK 加载流程之资源加载，接下来看一下系统对 ViewStub 如何处理

1. ViewStub是什么

关于 ViewStub 的介绍，可以点击下方官网链接查看
官网链接https://developer.android.google.cn/reference/android…ViewStub

ViewStub 的继承结构

简单来说主要以下几点：

  • ViewStub 控件是一个不可见，
  • 大小为 0 的视图
  • 当 ViewStub 控件设置可见，或者调用 inflate() 方法，ViewStub 所指定的 layout 资源就会被加载
  • ViewStub 也会从其父控件中移除，ViewStub 会被新加载的 layout 文件代替

为什么 ViewStub 是大小为 0 的视图
frameworks/base/core/java/android/view/ViewStub.java

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    // 设置视图大小为0
    setMeasuredDimension(0, 0);
}

ViewStub 的作用

主要用来延迟布局的加载，例如：在 Android 中非常常见的布局，用 ListView 来展示列表信息，当没有数据或者网络加载失败时, 加载空的 ListView 会占用一些资源，如果用 ViewStub 包裹 ListView，当有数据时，才会调用 inflate() 方法显示 ListView，起到延迟加载了布局效果

1.1 ViewStub 是如何被创建的

在上篇文章 0xA02 Android 10 源码分析：APK 加载流程之资源加载 中，介绍了 View 的创建是通过调用了 LayoutInflater.createView 方法根据完整的类的路径名利用反射机制构建 View 对象，因为 ViewStub 是继承 View，所以 ViewStub 的创建和 View 的创建是相同的，来看一下 LayoutInflater.createView 方法
frameworks/base/core/java/android/view/LayoutInflater.java

...

try {
    // 利用构造函数，创建View
    final View view = constructor.newInstance(args);
    if (view instanceof ViewStub) {
        // 如果是ViewStub，则设置LayoutInflater
        final ViewStub viewStub = (ViewStub) view;
        viewStub.setLayoutInflater(cloneInContext((Context) args[0]));
    }
    return view;
} finally {
    mConstructorArgs[0] = lastContext;
}

...

根据完整的类的路径名利用反射机制构建 View 对象，如果遇到 ViewStub 将当前 LayoutInflater 设置给 ViewStub，当 ViewStub 控件设置可见，或者调用 inflate()，会调用 LayoutInflater 的 inflate 方法完成布局加载，接下来分析 ViewStub 的构造方法

1.2 ViewStub 的构造方法

在上面提到了根据完整的类的路径名利用反射机制构建 View 对象，当 View 对象被创建的时候，会调用它的构造函数，来看一下 ViewStub 的构造方法

public ViewStub(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr, int defStyleRes) {
    super(context);

    final TypedArray a = context.obtainStyledAttributes(attrs,
            R.styleable.ViewStub, defStyleAttr, defStyleRes);
    saveAttributeDataForStyleable(context, R.styleable.ViewStub, attrs, a, defStyleAttr,
            defStyleRes);
    // 解析xml中设置的 android:inflatedId 的属性
    mInflatedId = a.getResourceId(R.styleable.ViewStub_inflatedId, NO_ID);
    // 解析xml中设置的 android:layout 属性
    mLayoutResource = a.getResourceId(R.styleable.ViewStub_layout, 0);
    // 解析xml中设置的 android:id 属性
    mID = a.getResourceId(R.styleable.ViewStub_id, NO_ID);
    a.recycle();
    // view不可见
    setVisibility(GONE);
    // 不会调用 onDraw 方法绘制内容
    setWillNotDraw(true);
}
  1. 获取 android:inflatedId、android:layout、android:id 的值
  2. 调用 setVisibility 方法，设置 View 不可见
  3. 调用 setWillNotDraw 方法，不会调用 onDraw 方法绘制内容

在上面提到了如果想要加载 ViewStub 所指定的 layout 资源，需要设置 ViewStub 控件设置可见，或者调用 inflate() 方法，来看一下 ViewStub 的 setVisibility 方法

1.3 ViewStub 的 setVisibility 方法

setVisibility(int visibility) 方法，参数 visibility 对应三个值分别是 INVISIBLE、VISIBLE、GONE

  • VISIBLE：视图可见
  • INVISIBLE：视图不可见的，它仍然占用布局的空间
  • GONE：视图不可见，它不占用布局的空间

接下里查看一下 ViewStub 的 setVisibility 方法
frameworks/base/core/java/android/view/ViewStub.java

@Override
public void setVisibility(int visibility) {
    if (mInflatedViewRef != null) {
        // mInflatedViewRef 是 WeakReference的实例，调用inflate方法时候初始化
        View view = mInflatedViewRef.get();
        if (view != null) {
            // 设置View可见
            view.setVisibility(visibility);
        } else {
            throw new IllegalStateException("setVisibility called on un-referenced view");
        }
    } else {
        super.setVisibility(visibility);
        // 当View为空且设置视图可见(VISIBLE、INVISIBLE)，调用inflate方法
        if (visibility == VISIBLE || visibility == INVISIBLE) {
            inflate();
        }
    }
}
  1. mInflatedViewRef 是 WeakReference 的实例，调用 inflate 方法时候初始化
  2. 从 mInflatedViewRef 缓存中获取 View，并且设置 View 可见
  3. 当 View 为空且设置视图可见(VISIBLE、INVISIBLE)，会调用 inflate方法

1.4 ViewStub.inflate 方法

调用了 ViewStub 的 setVisibility 方法，最后都会调用 ViewStub.inflate 方法，来查看一下
frameworks/base/core/java/android/view/ViewStub.java

public View inflate() {
    final ViewParent viewParent = getParent();

    if (viewParent != null && viewParent instanceof ViewGroup) {
        if (mLayoutResource != 0) {
            final ViewGroup parent = (ViewGroup) viewParent;
            // 解析布局视图
            // 返回的view是android:layout指定的布局文件最顶层的view
            final View view = inflateViewNoAdd(parent);
            
            // 移除ViewStub
            // 添加view到被移除的ViewStub的位置
            replaceSelfWithView(view, parent);

            // 添加view到 mInflatedViewRef 中
            mInflatedViewRef = new WeakReference<>(view);
            if (mInflateListener != null) {
                // 加载完成之后，回调onInflate 方法
                mInflateListener.onInflate(this, view);
            }

            return view;
        } else {
            // 需要在xml中设置android:layout，不是layout，否则会抛出异常
            throw new IllegalArgumentException("ViewStub must have a valid layoutResource");
        }
    } else {
        // ViewStub不能作为根布局，它需要放在ViewGroup中, 否则会抛出异常
        throw new IllegalStateException("ViewStub must have a non-null ViewGroup viewParent");
    }
}
  1. 调用 inflateViewNoAdd 方法返回 android:layout 指定的布局文件最顶层的 View
  2. 调用 replaceSelfWithView 方法, 移除 ViewStub, 添加 View 到被移除的 ViewStub 的位置
  3. 添加 View 到 mInflatedViewRef 中
  4. 加载完成之后，回调 onInflate 方法

需要注意以下两点：

  • 使用 ViewStub 需要在 XML 中设置 android:layout，不是 layout，否则会抛出异常
  • ViewStub 不能作为根布局，它需要放在 ViewGroup 中, 否则会抛出异常

来查看一下 inflateViewNoAdd 方法和 replaceSelfWithView 方法

1.5 ViewStub.inflateViewNoAdd 方法

调用 inflateViewNoAdd 方法返回 android:layout 指定的布局文件最顶层的 View
frameworks/base/core/java/android/view/ViewStub.java

private View inflateViewNoAdd(ViewGroup parent) {
    final LayoutInflater factory;

    // mInflater 是View被创建的时候，如果是ViewStub, 将LayoutInflater赋值给mInflater
    if (mInflater != null) {
        factory = mInflater;
    } else {
        // 如果mInflater为空，则创建LayoutInflater
        factory = LayoutInflater.from(mContext);
    }

    // 从指定的 mLayoutResource 资源中解析布局视图
    // mLayoutResource 是在xml设置的 Android:layout 指定的布局文件
    final View view = factory.inflate(mLayoutResource, parent, false);

    // mInflatedId 是在xml设置的 inflateId
    if (mInflatedId != NO_ID) {
        // 将id复制给view
        view.setId(mInflatedId);
        //注意：如果指定了mInflatedId , 被inflate的layoutView的id就是mInflatedId
    }
    return view;
}
  • mInflater 是 View 被创建的时候，如果是 ViewStub, 将 LayoutInflater 赋值给 mInflater
  • 如果 mInflater 为空则通过 LayoutInflater.from(mContext) 构建 LayoutInflater
  • 调用 LayoutInflater 的 inflate 方法解析布局视图
  • 将 mInflatedId 设置 View

1.6 ViewStub.replaceSelfWithView 方法

调用 replaceSelfWithView 方法, 移除 ViewStub, 添加 View 到被移除的 ViewStub 的位置
frameworks/base/core/java/android/view/ViewStub.java

private void replaceSelfWithView(View view, ViewGroup parent) {
    // 获取ViewStub在视图中的位置
    final int index = parent.indexOfChild(this);
    // 移除ViewStub
    // 注意：调用removeViewInLayout方法之后，调用findViewById()是找不到该ViewStub对象
    parent.removeViewInLayout(this);

    final ViewGroup.LayoutParams layoutParams = getLayoutParams();
    // 将xml中指定的 android:layout 布局文件中最顶层的View，添加到被移除的 ViewStub的位置
    if (layoutParams != null) {
        parent.addView(view, index, layoutParams);
    } else {
        parent.addView(view, index);
    }
}
  1. 获取 ViewStub 在视图中的位置，然后移除 ViewStub
  2. 添加 android:layout 布局文件中最顶层的 View 到被移除的 ViewStub 的位置

1.7 ViewStub 的注意事项

  • 使用 ViewStub 需要在 XML 中设置 android:layout，不是 layout，否则会抛出异常
throw new IllegalArgumentException("ViewStub must have a valid layoutResource");
  • ViewStub 不能作为根布局，它需要放在 ViewGroup 中, 否则会抛出异常
throw new IllegalStateException("ViewStub must have a non-null ViewGroup viewParent");
  • 一旦调用 setVisibility(View.VISIBLE) 或者 inflate() 方法之后，该 ViewStub 将会从试图中被移除（此时调用 findViewById() 是找不到该 ViewStub 对象).
// 获取ViewStub在视图中的位置
final int index = parent.indexOfChild(this);
// 移除ViewStub
// 注意：调用removeViewInLayout方法之后，调用findViewById()是找不到该ViewStub对象
parent.removeViewInLayout(this);
  • 如果指定了 mInflatedId , 被 inflate 的 layoutView 的 id 就是 mInflatedId
// mInflatedId 是在xml设置的 inflateId
if (mInflatedId != NO_ID) {
    // 将id复制给view
    view.setId(mInflatedId);
    //注意：如果指定了mInflatedId , 被inflate的layoutView的id就是mInflatedId
}
  • 被 inflate 的 layoutView 的 layoutParams 与 ViewStub 的 layoutParams 相同.
final ViewGroup.LayoutParams layoutParams = getLayoutParams();
// 将xml中指定的 android:layout 布局文件中最顶层的View 也就是根view，
// 添加到被移除的 ViewStub的位置
if (layoutParams != null) {
    parent.addView(view, index, layoutParams);
} else {
    parent.addView(view, index);
}

到这里关于 ViewStub 的构建、布局的加载以及注意事项分析完了，接下来分析一下 LayoutInflater 是如何被创建的

2 关于LayoutInflater

在 0xA02 Android 10 源码分析：APK 加载流程之资源加载 文章中，介绍了 Activity 启动的时候通过调用 LayoutInflater 的 inflater 的方法加载 layout 文件，那么 LayoutInflater 是如何被创建的呢，先来看一段代码，相信下面的代码都不会很陌生

public RecyclerView.ViewHolder onCreateViewHolder(@NonNull ViewGroup viewGroup, int i) {
    return new AllVh(LayoutInflater
            .from(viewGroup.getContext())
            .inflate(R.layout.list_item, viewGroup, false));
}

LayoutInflater的inflate方法的三个参数都代表什么意思？

  • resource：要解析的 XML 布局文件 Id
  • root：表示根布局
  • attachToRoot：是否要添加到父布局 root中

resource 其实很好理解就是资源 Id，而 root 和 attachToRoot 分别代表什么意思：

  • 当 attachToRoot == true 且 root ！= null 时，新解析出来的 View 会被 add 到 root 中去，然后将 root 作为结果返回
  • 当 attachToRoot == false 且 root ！= null 时，新解析的 View 会直接作为结果返回，而且 root 会为新解析的 View 生成 LayoutParams 并设置到该View中去
  • 当 attachToRoot == false 且 root == null 时，新解析的 View 会直接作为结果返回

2.1 LayoutInflater 是如何被创建的

LayoutInflater 是一个抽象类，通过调用了 from() 的静态函数，经由系统服务 LAYOUT_INFLATER_SERVICE，最终创建了一个 LayoutInflater 的子类对象 PhoneLayoutInflater，继承结构如下：

LayoutInflater.from(ctx) 就是根据传递过来的 Context 对象，调用 getSystemService() 来获取对应的系统服务, 来看一下这个方法
frameworks/base/core/java/android/view/LayoutInflater.java

public static LayoutInflater from(Context context) {
    // 获取系统服务 LAYOUT_INFLATER_SERVICE ，并赋值给 LayoutInflater
    // Context 是一个抽象类，真正的实现类是ContextImpl
    LayoutInflater LayoutInflater =
            (LayoutInflater) context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
    if (LayoutInflater == null) {
        throw new AssertionError("LayoutInflater not found.");
    }
    return LayoutInflater;
}

而 Context 本身是一个抽象类，它真正的实例化对象是 ContextImpl
frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java

public Object getSystemService(String name) {
    // SystemServiceRegistry 是管理系统服务的
    // 调用getSystemService方法，通过服务名字查找对应的服务
    return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}

2.2 SystemServiceRegistry

SystemServiceRegistry 管理所有的系统服务，调用 getSystemService 方法，通过服务名字查找对应的服务
frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java

public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
    // SYSTEM_SERVICE_FETCHERS 是一个map集合
    // 从 map 集合中取出系统服务
    ServiceFetcher<?> fetcher = SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
    return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
}
  • ServiceFetcher 为 SystemServiceRegistry 类的静态内部接口，定义了 getService 方法
  • ServiceFetcher 的实现类 CachedServiceFetcher 实现了 getService方法
  • 所有的系统服务都存储在一个 map 集合 SYSTEM_SERVICE_FETCHERS当 中，调用 get 方法来获取对应的服务

如果有 getSystemService 方法来获取服务，那么相应的也会有添加服务的方法
frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java

private static <T> void registerService(String serviceName, Class<T> serviceClass,
        ServiceFetcher<T> serviceFetcher) {
    SYSTEM_SERVICE_NAMES.put(serviceClass, serviceName);
    SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.put(serviceName, serviceFetcher);
}

通过调用 SYSTEM_SERVICE_NAMES 的 put 方法，往 map 集合中添加数据，那么 registerService 是什么时候调用的，在 SystemServiceRegistry 类中搜索 registerService 方法，知道了在类加载的时候通过静态代码块中添加的，来看一下

static {
    // 初始化加载所有的系统服务

    ...
    // 省略了很多系统服务

    registerService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE, LayoutInflater.class,
            new CachedServiceFetcher<LayoutInflater>() {
        @Override
        public LayoutInflater createService(ContextImpl ctx) {
            return new PhoneLayoutInflater(ctx.getOuterContext());
        }});

    ...
    // 省略了很多系统服务
}

最终是创建了一个 PhoneLayoutInflater 并返回的，到这里 LayoutInflater 的创建流程就分析完了

总结

View 中的 INVISIBLE、VISIBLE、GONE 都有什么作用？

如果想隐藏或者显示 View，可以通过调用 setVisibility(int visibility) 方法来实现，参数 visibility 对应三个值分别是INVISIBLE、VISIBLE、GONE

  • VISIBLE：视图可见
  • INVISIBLE：视图不可见的，它仍然占用布局的空间
  • GONE：视图不可见，它不占用布局的空间

为什么 ViewStub 是大小为0的视图？
frameworks/base/core/java/android/view/ViewStub.java

protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
    // 设置视图大小为0
    setMeasuredDimension(0, 0);
}

ViewStub 有什么作用？

ViewStub 的作用主要用来延迟布局的加载

ViewStub 是如何创建的？

因为 ViewStub 是继承 View, 所以 ViewStub 的创建和 View 的创建是相同的，通过调用了 LayoutInflater.createView 方法根据完整的类的路径名利用反射机制构建 View 对象
frameworks/base/core/java/android/view/LayoutInflater.java

...

try {
    // 利用构造函数，创建View
    final View view = constructor.newInstance(args);
    if (view instanceof ViewStub) {
        // 如果是ViewStub，则设置LayoutInflater
        final ViewStub viewStub = (ViewStub) view;
        viewStub.setLayoutInflater(cloneInContext((Context) args[0]));
    }
    return view;
} finally {
    mConstructorArgs[0] = lastContext;
}

...

为什么 ViewStub 能做到延迟加载？

因为在解析 layout 文件过程中遇到 ViewStub，只是构建 ViewStub 的对象和初始化 ViewStub 的属性，没有真正开始解析 View，所以可以做到延迟初始化

ViewStub 指定的 Layout 布局文件是什么时候被加载的？

当ViewStub 控件设置可见，或者调用 inflate() 方法，ViewStub 所指定的 layout 资源就会被加载

LayoutInflater 是一个抽象类它如何被创建的？

LayoutInflater 是一个抽象类，通过调用了 from() 的静态函数，经由系统服务 LAYOUT_INFLATER_SERVICE，最终创建了一个 LayoutInflater的子类对象 PhoneLayoutInflater，继承结构如下：

LayoutInflater.from(ctx) 就是根据传递过来的 Context 对象，调用 getSystemService() 来获取对应的系统服务

系统服务存储在哪里？如何获取和添加系统服务？

SystemServiceRegistry 管理所有的系统服务，所有的系统服务都存储在一 个map集合SYSTEM_SERVICE_FETCHERS 当中，调用 getSystemService 方法获取系统服务，调用 registerService 方法添加系统服务

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