Android架構(gòu)進(jìn)階之高級(jí)UI系列（精編解析，值得收藏）

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了Android架構(gòu)進(jìn)階之高級(jí)UI系列（精編解析，值得收藏）。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請(qǐng)大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問。

public FrameHandler(Looper looper) {
super(looper);
}

@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case MSG_DO_FRAME:
// 執(zhí)行doFrame
// 如果啟用VSYNC機(jī)制，當(dāng)VSYNC信號(hào)到來時(shí)觸發(fā)
doFrame(System.nanoTime(), 0);
break;
case MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC:
// 申請(qǐng)VSYNC信號(hào)，例如當(dāng)前需要繪制任務(wù)時(shí)
doScheduleVsync();
break;
case MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK:
// 需要延遲的任務(wù)，最終還是執(zhí)行上述兩個(gè)事件
doScheduleCallback(msg.arg1);
break;
}
}
}

注意 USE_VSYNC，用于判斷當(dāng)前是否啟用 VSYNC 機(jī)制，Android 在 4.1 之后默認(rèn)開啟該機(jī)制。

private static final boolean USE_VSYNC = SystemProperties.getBoolean(
“debug.choreographer.vsync”, true);

FrameDisplayEventReceiver 是 DisplayEventReceiver 的子類，DisplayEventReceiver 是一個(gè) abstract class。在 DisplayEventReceiver 的構(gòu)造方法會(huì)通過 JNI 創(chuàng)建一個(gè) IDisplayEventConnection 的 VSYNC 的監(jiān)聽者。

public DisplayEventReceiver(Looper looper, int vsyncSource) {
if (looper == null) {
throw new IllegalArgumentException(“l(fā)ooper must not be null”);
}

mMessageQueue = looper.getQueue();
// 注冊(cè)VSYNC信號(hào)監(jiān)聽者
mReceiverPtr = nativeInit(new WeakReference(this), mMessageQueue,
vsyncSource);

mCloseGuard.open(“dispose”);
}

另外 DisplayEventReceiver 內(nèi)還包括用于申請(qǐng) VSYNC 信號(hào)的 scheduledVsync 方法，

public void scheduleVsync() {
if (mReceiverPtr == 0) {
Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event "

“receiver has already been disposed.”);
} else {
// 申請(qǐng)VSYNC中斷信號(hào)
// 會(huì)回調(diào)onVsync方法
nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);
}
}

和用于接收 VSYNC 信號(hào)的 onVsync 方法。這樣，當(dāng)應(yīng)用需要繪制時(shí)，通過 scheduledVsync 方法申請(qǐng) VSYNC 中斷，來自 EventThread 的 VSYNC 信號(hào)就可以傳遞到 Choreographer：

public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {
// 該方法在其子類FrameDisplayEventReceiver中被重寫
// 目的是通知Choreographer
}

CallbackQueue，用于保存通過 postCallback 添加的任務(wù)。目前一共定義了四種任務(wù)類型，它們分別是：

CALLBACK_INPUT：優(yōu)先級(jí)最高，和輸入事件處理有關(guān)。
CALLBACK_ANIMATION：優(yōu)先級(jí)其次，和 Animation 的處理有關(guān)
CALLBACK_TRAVERSAL：優(yōu)先級(jí)最低，和 UI 繪制任務(wù)有關(guān)
CALLBACK_COMMIT：最后執(zhí)行，和提交任務(wù)有關(guān)（在 API Level 23 添加）

優(yōu)先級(jí)的高低和處理順序有關(guān)，每當(dāng)收到 VSYNC 信號(hào)時(shí)，Choreographer 將首先處理 INPUT 類型的任務(wù)，然后是 ANIMATION 類型，最后才是 TRAVERSAL 類型。

通過 Choreographer 添加的任務(wù)最后都被封裝成 CallbackRecord，同種任務(wù)之間按照時(shí)間順序以鏈表的形式保存在 CallbackQueue 內(nèi)。

private static final class CallbackRecord {
// 鏈表，指向下一個(gè)
public CallbackRecord next;
// 到期時(shí)間
public long dueTime;
// Runnable or FrameCallback
public Object action;

public Object token;

public void run(long frameTimeNanos) {
if (token == FRAME_CALLBACK_TOKEN) {
// 通過postFrameCallback 或 postFrameCallbackDelayed
// 會(huì)執(zhí)行這里
((FrameCallback)action).doFrame(frameTimeNanos);
} else {
((Runnable)action).run();
}
}
}

CallbackQueue 是一個(gè)容量為 4 的數(shù)組，分別對(duì)應(yīng)不同的任務(wù)類型。

接下來，以 View 的繪制流程為例，從 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals 方法開始，其內(nèi)部通過 Choreographer 的 postCallback 將繪制任務(wù)添加到 Chorographer。關(guān)于 View 繪制流程的詳細(xì)分析，可以參考《View 繪制流程之 DecorView 添加至窗口的過程》和《深入 Activity 三部曲（3）之 View 繪制流程》。

void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
// 同步屏障，阻塞所有的同步消息
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
// 注意mTraversaRunnable是一個(gè)Runnable對(duì)象
// 通過 Choreographer 發(fā)送繪制任務(wù)
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
// …
}
}

Choreographer 是線程單例的，大家是否還記得 Android 系統(tǒng)的 Looper 對(duì)象也是線程單例。主線程 Looper 是在 ActivityThread 的 main 方法被創(chuàng)建。如果要在子線程使用 Handler，必須先為其創(chuàng)建一個(gè) Looper 實(shí)例。

Choreographer 提供了兩種添加任務(wù)的方式，postCallback() 和 postFrameCallback()，當(dāng)然還有對(duì)應(yīng)的 delay 方法。

postCallback 對(duì)應(yīng)調(diào)用 postCallbackDelayed

public void postCallbackDelayed(int callbackType,
Runnable action, Object token, long delayMillis) {
if (action == null) {
throw new IllegalArgumentException(“action must not be null”);
}
if (callbackType < 0 || callbackType > CALLBACK_LAST) {
throw new IllegalArgumentException(“callbackType is invalid”);
}
// 最終都會(huì)調(diào)用到postCallbackDelayedInternal
postCallbackDelayedInternal(callbackType, action, token, delayMillis);
}

postFrameCallback 對(duì)應(yīng)調(diào)用 postFrameCallbackDelayed

public void postFrameCallbackDelayed(FrameCallback callback, long delayMillis) {
if (callback == null) {
throw new IllegalArgumentException(“callback must not be null”);
}

//最終調(diào)用postCallbackDelayedInternal
postCallbackDelayedInternal(CALLBACK_ANIMATION,
callback, FRAME_CALLBACK_TOKEN, delayMillis);
}

postCallback 相比 postFrameCallback 更加靈活一些。

它們最終都會(huì)調(diào)用到 postCallbackDelayedInternal 方法：

private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType,
Object action, Object token, long delayMillis) {

synchronized (mLock) {
// 當(dāng)前時(shí)間
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
// 加上延遲時(shí)間
final long dueTime = now + delayMillis;
// 根據(jù)任務(wù)類型添加到mCallbackQueues中
// VSYNC信號(hào)處理任務(wù)具有優(yōu)先級(jí)
mCallbackQueues[callbackType].addCallbackLocked(dueTime, action, token);

if (dueTime <= now) {
//表示立即執(zhí)行，立即申請(qǐng)VSYNC信號(hào)
scheduleFrameLocked(now);
} else {
// 在指定時(shí)間運(yùn)行，最終仍然會(huì)調(diào)用scheduleFrameLocked
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_CALLBACK, action);
// 到時(shí)根據(jù)callbackType在mCallbackQueues中查找執(zhí)行
msg.arg1 = callbackType;
// 消息設(shè)置為異步
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, dueTime);
}
}
}

根據(jù)任務(wù)類型 callbackType 添加到對(duì)應(yīng)的 CallbackQueue 內(nèi)，然后判斷任務(wù)是否有延遲，無延遲則立即執(zhí)行 scheduleFrameLocked 方法，否則發(fā)送定時(shí)消息到 FrameHandler，不過其最終還是調(diào)用到 scheduleFrameLocked 方法：

private void scheduleFrameLocked(long now) {
//mFrameScheduled默認(rèn)為false
if (!mFrameScheduled) {
mFrameScheduled = true;
// 判斷是否開啟VSYNC
if (USE_VSYNC) {
// 判斷是否在原線程
if (isRunningOnLooperThreadLocked()) {
//默認(rèn)會(huì)走這里
scheduleVsyncLocked();
} else {
// 否則不在原線程，發(fā)送消息到原線程
// 最后還是調(diào)用scheduleVsyncLocked方法
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_SCHEDULE_VSYNC);
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtFrontOfQueue(msg);
}
} else {
// 如果未開啟VSYNC則直接doFrame方法
final long nextFrameTime = Math.max(
mLastFrameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS + sFrameDelay, now);
Message msg = mHandler.obtainMessage(MSG_DO_FRAME);
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, nextFrameTime);
}
}
}

注意 USE_VSYNC，如果系統(tǒng)未開啟 VSYNC 機(jī)制，此時(shí)直接發(fā)送 MSG_DO_FRAME 消息到 FrameHandler。注意查看上面貼出的 FrameHandler 代碼，此時(shí)直接執(zhí)行 doFrame 方法。

不過 Android 4.1 之后系統(tǒng)默認(rèn)開啟 VSYNC，還記得在 Choreographer 的構(gòu)造方法會(huì)創(chuàng)建一個(gè) FrameDisplayEventReceiver，scheduleVsyncLocked 方法將會(huì)通過它申請(qǐng) VSYNC 信號(hào)。

這里注意 isRunningOnLooperThreadLocked 方法，其內(nèi)部根據(jù) Looper 判斷是否在原線程，否則發(fā)送消息到 FrameHandler。最終還是會(huì)調(diào)用 scheduleVsyncLocked 方法申請(qǐng) VSYNC 信號(hào)。

通過 FrameDisplayEventReceiver 申請(qǐng) VSYNC 信號(hào)的過程如下：

private void scheduleVsyncLocked() {
// 調(diào)用 FrameDisplayEventReceiver 的scheduleVsync
// 實(shí)際調(diào)用到其父類DisplayEventReceiver
mDisplayEventReceiver.scheduleVsync();
}

前面我們也有說過，申請(qǐng) VSYNC 信號(hào)實(shí)際是在其父類 DisplayEventReceiver。

public void scheduleVsync() {
if (mReceiverPtr == 0) {
Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event "

“receiver has already been disposed.”);
} else {
// 申請(qǐng)VSYNC信號(hào)
nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);
}
}

接著看下 VSYNC 信號(hào)的接收方法 onVsync，該方法在其子類 FrameDisplayEventReceiver 中重寫：

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

public FrameDisplayEventReceiver(Looper looper, int vsyncSource) {
super(looper, vsyncSource);
}

@Override
public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {
if (builtInDisplayId != SurfaceControl.BUILT_IN_DISPLAY_ID_MAIN) {
// 忽略來自非主屏的VSYNC信號(hào)
scheduleVsync();
return;
}

// … 省略

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;
// 發(fā)送消息執(zhí)行doFrame
// 注意this，表示當(dāng)前Runnable
Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
msg.setAsynchronous(true);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
}

@Override
public void run() {
mHavePendingVsync = false;
// 回調(diào)這里，執(zhí)行doFrame方法
doFrame(mTimestampNanos, mFrame);
}
}

FrameDisplayEventReceiver 實(shí)現(xiàn)了 Runnable，將其作為 callback 發(fā)送到 FrameHandler，此時(shí) run 方法便得到執(zhí)行并且執(zhí)行 doFrame 方法：

void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) {
final long startNanos;
synchronized (mLock) {
if (!mFrameScheduled) {
// 不是在執(zhí)行Frame任務(wù)直接return
return;
}

// … 省略

// 預(yù)期執(zhí)行時(shí)間
long intendedFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
// 當(dāng)前時(shí)間
startNanos = System.nanoTime();
final long jitterNanos = startNanos - frameTimeNanos;
// 超時(shí)時(shí)間是否超過一幀的時(shí)間
if (jitterNanos >= mFrameIntervalNanos) {
// 計(jì)算掉幀數(shù)
final long skippedFrames = jitterNanos / mFrameIntervalNanos;
// 掉幀超過30幀打印Log提示
if (skippedFrames >= SKIPPED_FRAME_WARNING_LIMIT) {
// 著名的掉幀Log
Log.i(TAG, "Skipped " + skippedFrames + " frames! "

“The application may be doing too much work on its main thread.”);
}
final long lastFrameOffset = jitterNanos % mFrameIntervalNanos;

frameTimeNanos = startNanos - lastFrameOffset;
}

if (frameTimeNanos < mLastFrameTimeNanos) {
// 未知原因，居然小于最后一幀的時(shí)間
// 重新申請(qǐng)VSYNC信號(hào)
scheduleVsyncLocked();
return;
}

if (mFPSDivisor > 1) {
long timeSinceVsync = frameTimeNanos - mLastFrameTimeNanos;
if (timeSinceVsync < (mFrameIntervalNanos * mFPSDivisor) && timeSinceVsync > 0) {
scheduleVsyncLocked();
return;
}
}

mFrameInfo.setVsync(intendedFrameTimeNanos, frameTimeNanos);
// Frame標(biāo)志位恢復(fù)
mFrameScheduled = false;
// 記錄最后一幀時(shí)間
mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
}

try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, “Choreographer#doFrame”);
AnimationUtils.lockAnimationClock(frameTimeNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);

mFrameInfo.markInputHandlingStart();
// 先執(zhí)行CALLBACK_INPUT任務(wù)
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);

mFrameInfo.markAnimationsStart();
// 再執(zhí)行CALLBACK_ANIMATION
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);

mFrameInfo.markPerformTraversalsStart();
// 其次執(zhí)行CALLBACK_TRAVERSAL
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);
// API Level 23 之后加入，
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameTimeNanos);
} finally {
AnimationUtils.unlockAnimationClock();
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
}
}

注意第一個(gè) if 語句，不知道大家是否在自己項(xiàng)目的 Logcat 臺(tái)遇到過這樣一條日志：

Skipped （該值>=30） frames! The application may be doing too much work on its main thread

該 Log 用于提示開發(fā)人員當(dāng)前存在耗時(shí)的任務(wù)導(dǎo)致 UI 繪制掉幀超過 30 幀（≈ 16ms * 30 >= 480ms）。

注意看方法的最后，按照類型順序觸發(fā) doCallbacks 回調(diào)相關(guān)任務(wù)。

doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);
doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT, frameTimeNanos);

doCallbacks 方法將根據(jù)不同的任務(wù)類型依次執(zhí)行其 run 方法：

void doCallbacks(int callbackType, long frameTimeNanos) {
CallbackRecord callbacks;
synchronized (mLock) {
final long now = System.nanoTime();
// 根據(jù)指定的類型CallbackkQueue中查找到達(dá)執(zhí)行時(shí)間的CallbackRecord
callbacks = mCallbackQueues[callbackType].extractDueCallbacksLocked(
now / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
if (callbacks == null) {
return;
}
mCallbacksRunning = true;

if (callbackType == Choreographer.CALLBACK_COMMIT) {
final long jitterNanos = now - frameTimeNanos;
Trace.traceCounter(Trace.TRACE_TAG_VIEW, “jitterNanos”, (int) jitterNanos);
if (jitterNanos >= 2 * mFrameIntervalNanos) {
final long lastFrameOffset = jitterNanos % mFrameIntervalNanos

mFrameIntervalNanos;
if (DEBUG_JANK) {
Log.d(TAG, "Commit callback delayed by " + (jitterNanos * 0.000001f)
" ms which is more than twice the frame interval of "
(mFrameIntervalNanos * 0.000001f) + " ms! "
"Setting frame time to " + (lastFrameOffset * 0.000001f)
" ms in the past.");
mDebugPrintNextFrameTimeDelta = true;
}
frameTimeNanos = now - lastFrameOffset;
mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;
}
}
}
try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_VIEW, CALLBACK_TRACE_TITLES[callbackType]);
// 迭代執(zhí)行所有任務(wù)
for (CallbackRecord c = callbacks; c != null; c = c.next) {
// 回調(diào)CallbackRecord的run
// 其內(nèi)部回調(diào)Callback的run
c.run(frameTimeNanos);
}
} finally {
synchronized (mLock) {
mCallbacksRunning = false;
do {
final CallbackRecord next = callbacks.next;
recycleCallbackLocked(callbacks);
callbacks = next;
} while (callbacks != null);
}
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_VIEW);
}
}

注意遍歷 CallbackRecord 鏈表調(diào)用其 run 方法：

注意 token == FRAME_CALLBACK_TOKEN 表示通過 postFrameCallback 添加的任務(wù)。這里就是按照 Callback 類型回調(diào)其 run 方法。

回到 ViewRootImpl 發(fā)起的繪制任務(wù)，此時(shí) View 的繪制流程便開始了。

final class TraversalRunnable implements Runnable{

@Override
public void run(){
// View 的繪制任務(wù)開始
doTraversal();
}
}

至此 Choreographer 的工作流程就已經(jīng)分析清楚了，Choreographer 支持四種類型任務(wù)：輸入、動(dòng)畫、繪制和提交，并配合系統(tǒng)的 VSYNC 進(jìn)行刷新、繪制等流程。確實(shí)做到了統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

下面，再通過一張圖來加深對(duì) Choreographer 的工作流程的理解。

正如文章開頭介紹 Choreographer 可以配合系統(tǒng)的 VSYNC 信號(hào)完成 UI 的繪制任務(wù)。那我們便可以通過它來監(jiān)控應(yīng)用的幀率，雖然 Choreographer 內(nèi)部也實(shí)現(xiàn)了對(duì)掉幀的監(jiān)控，但是默認(rèn)只能監(jiān)控超過 30 幀及以上。

不過通過今天的分析，你是否也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)任意掉幀數(shù)的監(jiān)控呢？并且可以將其用于線上統(tǒng)計(jì)，更好的幫助我們優(yōu)化應(yīng)用的渲染性能。

關(guān)于 UI 渲染所涉及的內(nèi)容非常多，文章最后也會(huì)附上一些擴(kuò)展資料，便于更好的學(xué)習(xí)理解。

文中如有不妥或有更好的分析結(jié)果，歡迎您的分享留言或指正。

文章如果對(duì)你有幫助，請(qǐng)留個(gè)贊吧。

擴(kuò)展閱讀

關(guān)于 UI 渲染，你需要了解什么？
Android 之如何優(yōu)化 UI 渲染（上）
Android 之理解 VSYNC
Android 之 LayoutInflater 全面解析
Android 之你真的了解 View.post() 原理嗎？
Android 之 Choreographer 詳細(xì)分析

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作者：godliness
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來源：簡書
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UI 優(yōu)化系列專題，來聊一聊 Android 渲染相關(guān)知識(shí)，主要涉及 UI 渲染背景知識(shí)、如何優(yōu)化 UI 渲染兩部分內(nèi)容。

UI 優(yōu)化系列專題

UI 渲染背景知識(shí)

《View 繪制流程之 setContentView() 到底做了什么？》
《View 繪制流程之 DecorView 添加至窗口的過程》
《深入 Activity 三部曲（3）View 繪制流程》
《Android 之 LayoutInflater 全面解析》
《關(guān)于渲染，你需要了解什么？》
《Android 之 Choreographer 詳細(xì)分析》

如何優(yōu)化 UI 渲染

《Android 之如何優(yōu)化 UI 渲染（上）》
《Android 之如何優(yōu)化 UI 渲染（下）》

Android 的 UI 渲染性能是 Google 長期以來非常重視的，基本每次 Google I/O 都會(huì)花很多篇幅講這一塊。不過隨著 Android 系統(tǒng)的不斷演進(jìn)和完善，時(shí)至今日，關(guān)于 Android UI 卡頓的話題也越來越少。

Google 在 2012 年的 I/O 大會(huì)上宣布了 Project Butter 計(jì)劃，那個(gè)曾經(jīng)嚴(yán)重影響 Android 口碑的 UI 流程性問題，首先在這得到有效的控制。并且在 Android 4.1 中正式開啟了這個(gè)機(jī)制。

Project Butter 主要包含三個(gè)組成部分：VSYNC、Triple Buffering 和今天要重點(diǎn)分析的 Choreographer。關(guān)于 Project Butter 的詳細(xì)介紹，你可以參考這里。

Choreographer

Choreographer 是 Android 4.1 新增的機(jī)制，用于配合系統(tǒng)的 VSYNC 中斷信號(hào)。它本質(zhì)是一個(gè) Java 類，如果直譯的話為舞蹈指導(dǎo)，看到這個(gè)詞不得不贊嘆設(shè)計(jì)者除了 Coding 之外的廣泛視野。舞蹈是有節(jié)奏的，節(jié)奏使舞蹈的每個(gè)動(dòng)作更加協(xié)調(diào)和連貫；視圖刷新也是如此，Choreographer 可以接收系統(tǒng)的 VSYNC 信號(hào)，統(tǒng)一管理應(yīng)用的輸入、動(dòng)畫和繪制等任務(wù)的執(zhí)行時(shí)機(jī)。業(yè)界一般通過它來監(jiān)控應(yīng)用的幀率。

我們先從 Choreographer 的構(gòu)造方法入手，看看 Choreographer 是如何協(xié)調(diào)任務(wù)的執(zhí)行。

private Choreographer(Looper looper, int vsyncSource) {
// 當(dāng)前線程的Looper
mLooper = looper;
// 使用該Looper創(chuàng)建FrameHandler
mHandler = new FrameHandler(looper);
// 是否開啟VSYNC，開啟VSYNC后將通過FrameDisplayEventReceiver接收VSYNC脈沖信號(hào)
mDisplayEventReceiver = USE_VSYNC
? new FrameDisplayEventReceiver(looper, vsyncSource)
: null;
mLastFrameTimeNanos = Long.MIN_VALUE;

// 計(jì)算一幀的時(shí)間
// Android手機(jī)屏幕采用60Hz的刷新頻率
// 這里是納秒 ≈16000000ns 還是16ms
mFrameIntervalNanos = (long)(1000000000 / getRefreshRate());
// 創(chuàng)建一個(gè)CallbackQueu的數(shù)組，默認(rèn)為4
// CallbackQueue中存放要執(zhí)行的輸入、動(dòng)畫、遍歷繪制等任務(wù)
// 也就是 CALLBACK_INPUT、CALLBACK_ANIMATION、CALLBACK_TRAVERSAL
mCallbackQueues = new CallbackQueue[CALLBACK_LAST + 1];
for (int i = 0; i <= CALLBACK_LAST; i++) {
mCallbackQueues[i] = new CallbackQueue();
}
// b/68769804: For low FPS experiments.
setFPSDivisor(SystemProperties.getInt(ThreadedRenderer.DEBUG_FPS_DIVISOR, 1));
}

Choreographer 的構(gòu)造方法被設(shè)計(jì)成私有，并且是線程單例的。只能通過其內(nèi)部的 getInstance 方法獲取當(dāng)前線程的 Choreographer 實(shí)例：

public static Choreographer getInstance() {
// Choreographer線程單例的實(shí)現(xiàn)方式
return sThreadInstance.get();
}

通過 ThreadLocal 實(shí)現(xiàn) Choreographer 的線程單例。

private static final ThreadLocal sThreadInstance =
new ThreadLocal() {
@Override
protected Choreographer initialValue() {
// 獲取當(dāng)前線程的Looper對(duì)象
Looper looper = Looper.myLooper();
if (looper == null) {
// 如果當(dāng)前線程未創(chuàng)建Looper對(duì)象則拋出異常
// 主線程（UI線程）的Looper默認(rèn)在ActivityThread的main方法被創(chuàng)建
throw new IllegalStateException(“The current thread must have a looper!”);
}
// 為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個(gè)Choreographer對(duì)象
Choreographer choreographer = new Choreographer(looper, VSYNC_SOURCE_APP);
if (looper == Looper.getMainLooper()) {
// 如果是UI線程賦值給成員mMainInstance
mMainInstance = choreographer;
}
return choreographer;
}
};

Choreographer 的構(gòu)造必須傳遞一個(gè) Looper 對(duì)象，其內(nèi)部會(huì)根據(jù)該 Looper 創(chuàng)建一個(gè) FrameHandler。Choreographer 的所有任務(wù)最終都會(huì)發(fā)送到該 Looper 所在的線程。

private final class FrameHandler extends Handler {

public FrameHandler(Looper looper) {
super(looper);
}

注意 USE_VSYNC，用于判斷當(dāng)前是否啟用 VSYNC 機(jī)制，Android 在 4.1 之后默認(rèn)開啟該機(jī)制。

private static final boolean USE_VSYNC = SystemProperties.getBoolean(
“debug.choreographer.vsync”, true);

public DisplayEventReceiver(Looper looper, int vsyncSource) {
if (looper == null) {
throw new IllegalArgumentException(“l(fā)ooper must not be null”);
}

mMessageQueue = looper.getQueue();
// 注冊(cè)VSYNC信號(hào)監(jiān)聽者
mReceiverPtr = nativeInit(new WeakReference(this), mMessageQueue,
vsyncSource);

mCloseGuard.open(“dispose”);
}

另外 DisplayEventReceiver 內(nèi)還包括用于申請(qǐng) VSYNC 信號(hào)的 scheduledVsync 方法，

public void scheduleVsync() {
if (mReceiverPtr == 0) {
Log.w(TAG, "Attempted to schedule a vertical sync pulse but the display event "

“receiver has already been disposed.”);
} else {
// 申請(qǐng)VSYNC中斷信號(hào)
// 會(huì)回調(diào)onVsync方法
nativeScheduleVsync(mReceiverPtr);
}
}

public void onVsync(long timestampNanos, int builtInDisplayId, int frame) {
// 該方法在其子類FrameDisplayEventReceiver中被重寫
// 目的是通知Choreographer
}

CallbackQueue，用于保存通過 postCallback 添加的任務(wù)。目前一共定義了四種任務(wù)類型，它們分別是：

CALLBACK_INPUT：優(yōu)先級(jí)最高，和輸入事件處理有關(guān)。
CALLBACK_ANIMATION：優(yōu)先級(jí)其次，和 Animation 的處理有關(guān)
CALLBACK_TRAVERSAL：優(yōu)先級(jí)最低，和 UI 繪制任務(wù)有關(guān)
CALLBACK_COMMIT：最后執(zhí)行，和提交任務(wù)有關(guān)（在 API Level 23 添加）

通過 Choreographer 添加的任務(wù)最后都被封裝成 CallbackRecord，同種任務(wù)之間按照時(shí)間順序以鏈表的形式保存在 CallbackQueue 內(nèi)。

private static final class CallbackRecord {
// 鏈表，指向下一個(gè)
public CallbackRecord next;
// 到期時(shí)間
public long dueTime;
// Runnable or FrameCallback
public Object action;

public Object token;

CallbackQueue 是一個(gè)容量為 4 的數(shù)組，分別對(duì)應(yīng)不同的任務(wù)類型。

Choreographer 是線程單例的，大家是否還記得 Android 系統(tǒng)的 Looper 對(duì)象也是線程單例。主線程 Looper 是在 ActivityThread 的 main 方法被創(chuàng)建。如果要在子線程使用 Handler，必須先為其創(chuàng)建一個(gè) Looper 實(shí)例。

Choreographer 提供了兩種添加任務(wù)的方式，postCallback() 和 postFrameCallback()，當(dāng)然還有對(duì)應(yīng)的 delay 方法。

postCallback 對(duì)應(yīng)調(diào)用 postCallbackDelayed

postFrameCallback 對(duì)應(yīng)調(diào)用 postFrameCallbackDelayed

public void postFrameCallbackDelayed(FrameCallback callback, long delayMillis) {
if (callback == null) {
throw new IllegalArgumentException(“callback must not be null”);
}

//最終調(diào)用postCallbackDelayedInternal
postCallbackDelayedInternal(CALLBACK_ANIMATION,
callback, FRAME_CALLBACK_TOKEN, delayMillis);
}

postCallback 相比 postFrameCallback 更加靈活一些。

它們最終都會(huì)調(diào)用到 postCallbackDelayedInternal 方法：

private void postCallbackDelayedInternal(int callbackType,
Object action, Object token, long delayMillis) {

private void scheduleFrameLocked(long now) {
//mFrameScheduled默認(rèn)為false
if (!mFrameScheduled) {
mFrameScheduled = true;
// 判斷是否開啟VSYNC
if (USE_VSYNC) {
// 判斷是否在原線程
自我介紹一下，小編13年上海交大畢業(yè)，曾經(jīng)在小公司待過，也去過華為、OPPO等大廠，18年進(jìn)入阿里一直到現(xiàn)在。

深知大多數(shù)初中級(jí)Android工程師，想要提升技能，往往是自己摸索成長或者是報(bào)班學(xué)習(xí)，但對(duì)于培訓(xùn)機(jī)構(gòu)動(dòng)則近萬的學(xué)費(fèi)，著實(shí)壓力不小。自己不成體系的自學(xué)效果低效又漫長，而且極易碰到天花板技術(shù)停滯不前！

因此收集整理了一份《2024年Android移動(dòng)開發(fā)全套學(xué)習(xí)資料》，初衷也很簡單，就是希望能夠幫助到想自學(xué)提升又不知道該從何學(xué)起的朋友，同時(shí)減輕大家的負(fù)擔(dān)。

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總結(jié)

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網(wǎng)上學(xué)習(xí) Android的資料一大堆，但如果學(xué)到的知識(shí)不成體系，遇到問題時(shí)只是淺嘗輒止，不再深入研究，那么很難做到真正的技術(shù)提升。希望這份系統(tǒng)化的技術(shù)體系對(duì)大家有一個(gè)方向參考。

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總結(jié)

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