本篇文章已授權微信公眾號 guolin_blog （郭霖）獨家發布
這次就來梳理一下 Android 的屏幕刷新機制，把我這段時間因為研究動畫而梳理出來的一些關于屏幕刷新方面的知識點分享出來，能力有限，有錯的地方還望指點一下。另外，內容有點多，畢竟要講清楚不容易，所以慢慢看哈。
提問環節
閱讀源碼還是得帶著問題或目的性的去閱讀，這樣閱讀過程中比較有條理性，不會跟偏或太深入，所以，還是先來幾個問題吧：
大伙都清楚，Android 每隔 16.6ms 會刷新一次屏幕。
Q1：但是大伙想過沒有，這個 16.6ms 刷新一次屏幕到底是什么意思呢？是指每隔 16.6ms 調用 onDraw() 繪制一次么？
Q2：如果界面一直保持沒變的話，那么還會每隔 16.6ms 刷新一次屏幕么？
Q3：界面的顯示其實就是一個 Activity 的 View 樹里所有的 View 都進行測量、布局、繪制操作之后的結果呈現，那么如果這部分工作都完成后，屏幕會馬上就刷新么？
Q4：網上都說避免丟幀的方法之一是保證每次繪制界面的操作要在 16.6ms 內完成，但如果這個 16.6ms 是一個固定的頻率的話，請求繪制的操作在代碼里被調用的時機是不確定的啊，那么如果某次用戶點擊屏幕導致的界面刷新操作是在某一個 16.6ms 幀快結束的時候，那么即使這次繪制操作小于 16.6 ms，按道理不也會造成丟幀么？這又該如何理解？
Q5：大伙都清楚，主線程耗時的操作會導致丟幀，但是耗時的操作為什么會導致丟幀？它是如何導致丟幀發生的？
本篇主要就是搞清楚這幾個問題，分析的源碼基本只涉及 ViewRootImpl 和 Choreographer 這兩個類。
源碼分析
ps:本篇分析的源碼均是 android-25 版本，版本不一樣，源碼可能會有些許差異，大伙過的時候注意一下。
基本概念
首先，先來過一下一些基本概念，摘抄自網上文章android屏幕刷新顯示機制：
在一個典型的顯示系統中，一般包括CPU、GPU、display三個部分， CPU負責計算數據，把計算好數據交給GPU,GPU會對圖形數據進行渲染，渲染好后放到buffer里存起來，然后display（有的文章也叫屏幕或者顯示器）負責把buffer里的數據呈現到屏幕上。
顯示過程，簡單的說就是CPU/GPU準備好數據，存入buffer，display每隔一段時間去buffer里取數據，然后顯示出來。display讀取的頻率是固定的，比如每個16ms讀一次，但是CPU/GPU寫數據是完全無規律的。
上述內容概括一下，大體意思就是說，屏幕的刷新包括三個步驟：CPU 計算屏幕數據、GPU 進一步處理和緩存、最后 display 再將緩存中（buffer）的屏幕數據顯示出來。
（ps:開發過程中應該接觸不到 GPU、display 這些層面的東西，所以我把這部分工作都稱作底層的工作了，下文出現的底層指的就是除了 CPU 計算屏幕數據之外的工作。）
對于 Android 而言，第一個步驟：CPU 計算屏幕數據指的也就是 View 樹的繪制過程，也就是 Activity 對應的視圖樹從根布局 DecorView 開始層層遍歷每個 View，分別執行測量、布局、繪制三個操作的過程。
也就是說，我們常說的 Android 每隔 16.6ms 刷新一次屏幕其實是指：底層以固定的頻率，比如每 16.6ms 將 buffer 里的屏幕數據顯示出來。
如果還不清楚，那再看一張網上很常見的圖（摘自上面同一篇文章）：
結合這張圖，再來講講 16.6 ms 屏幕刷新一次的意思。
Display 這一行可以理解成屏幕，所以可以看到，底層是以固定的頻率發出 VSync 信號的，而這個固定頻率就是我們常說的每 16.6ms 發送一個 VSync 信號，至于什么叫 VSync 信號，我們可以不用深入去了解，只要清楚這個信號就是屏幕刷新的信號就可以了。
繼續看圖，Display 黃色的這一行里有一些數字：0, 1, 2, 3, 4，可以看到每次屏幕刷新信號到了的時候，數字就會變化，所以這些數字其實可以理解成每一幀屏幕顯示的畫面。也就是說，屏幕每一幀的畫面可以持續 16.6ms，當過了 16.6ms，底層就會發出一個屏幕刷新信號，而屏幕就會去顯示下一幀的畫面。
以上都是一些基本概念，也都是底層的工作，我們了解一下就可以了。接下去就還是看這圖，然后講講我們 app 層該干的事了：
繼續看圖，CPU 藍色的這行，上面也說過了，CPU 這塊的耗時其實就是我們 app 繪制當前 View 樹的時間，而這段時間就跟我們自己寫的代碼有關系了，如果你的布局很復雜，層次嵌套很多，每一幀內需要刷新的 View 又很多時，那么每一幀的繪制耗時自然就會多一點。
繼續看圖，CPU 藍色這行里也有一些數字，其實這些數字跟 Display 黃色的那一行里的數字是對應的，在 Display 里我們解釋過這些數字表示的是每一幀的畫面，那么在 CPU 這一行里，其實就是在計算對應幀的畫面數據，也叫屏幕數據。也就是說，在當前幀內，CPU 是在計算下一幀的屏幕畫面數據，當屏幕刷新信號到的時候，屏幕就去將 CPU 計算的屏幕畫面數據顯示出來；同時 CPU 也接收到屏幕刷新信號，所以也開始去計算下一幀的屏幕畫面數據。
CPU 跟 Display 是不同的硬件，它們是可以并行工作的。要理解的一點是，我們寫的代碼，只是控制讓 CPU 在接收到屏幕刷新信號的時候開始去計算下一幀的畫面工作。而底層在每一次屏幕刷新信號來的時候都會去切換這一幀的畫面，這點我們是控制不了的，是底層的工作機制。之所以要講這點，是因為，當我們的 app 界面沒有必要再刷新時（比如用戶不操作了，當前界面也沒動畫），這個時候，我們 app 是接收不到屏幕刷新信號的，所以也就不會讓 CPU 去計算下一幀畫面數據，但是底層仍然會以固定的頻率來切換每一幀的畫面，只是它后面切換的每一幀畫面都一樣，所以給我們的感覺就是屏幕沒刷新。
所以，我覺得上面那張圖還可以再繼續延深幾幀的長度，這樣就更容易理解了：
我在那張圖的基礎上延長了幾幀，我想這樣應該可以更容易理解點。
看我畫的這張圖，前三幀跟原圖一樣，從第三幀之后，因為我們的 app 界面不需要刷新了（用戶不操作了，界面也沒有動畫），那么這之后我們 app 就不會再接收到屏幕刷新信號了，所以也就不會再讓 CPU 去繪制視圖樹來計算下一幀畫面了。但是，底層還是會每隔 16.6ms 發出一個屏幕刷新信號，只是我們 app 不會接收到而已，Display 還是會在每一個屏幕刷新信號到的時候去顯示下一幀畫面，只是下一幀畫面一直是第4幀的內容而已。
好了，到這里 Q1，Q2，Q3 都可以先回答一半了，那么我們就先稍微來梳理一下：
我們常說的 Android 每隔 16.6 ms 刷新一次屏幕其實是指底層會以這個固定頻率來切換每一幀的畫面。
這個每一幀的畫面也就是我們的 app 繪制視圖樹（View 樹）計算而來的，這個工作是交由 CPU 處理，耗時的長短取決于我們寫的代碼：布局復不復雜，層次深不深，同一幀內刷新的 View 的數量多不多。
CPU 繪制視圖樹來計算下一幀畫面數據的工作是在屏幕刷新信號來的時候才開始工作的，而當這個工作處理完畢后，也就是下一幀的畫面數據已經全部計算完畢，也不會馬上顯示到屏幕上，而是會等下一個屏幕刷新信號來的時候再交由底層將計算完畢的屏幕畫面數據顯示出來。
當我們的 app 界面不需要刷新時（用戶無操作，界面無動畫），app 就接收不到屏幕刷新信號所以也就不會讓 CPU 再去繪制視圖樹計算畫面數據工作，但是底層仍然會每隔 16.6 ms 切換下一幀的畫面，只是這個下一幀畫面一直是相同的內容。
這部分雖然說是一些基本概念，但其實也包含了一些結論了，所以可能大伙看著會有些困惑：為什么界面不刷新時 app 就接收不到屏幕刷新信號了？為什么繪制視圖樹計算下一幀畫面的工作會是在屏幕刷新信號來的時候才開始的？等等。
emmm，有這些困惑很棒，這樣，我們下面一起過源碼時，大伙就更有目的性了，這樣過源碼我覺得效率是比較高一點的。繼續看下去，跟著過完源碼，你就清楚為什么了。好了，那我們下面就開始過源碼了。
ViewRootImpl 與 DecorView 的綁定
閱讀源碼從哪開始看起一直都是個頭疼的問題，所以找一個合適的切入點來跟的話，整個梳理的過程可能會順暢一點。本篇是研究屏幕的刷新，那么建議就是從某個會導致屏幕刷新的方法入手，比如 View#invalidate()。
View#invalidate() 是請求重繪的一個操作，所以我們切入點可以從這個方法開始一步步跟下去。我們在上一篇博客View 動畫 Animation 運行原理解析已經分析過 View#invalidate() 這個方法了。
想再過一遍的可以再去看看，我們這里就直接說結論了。我們跟著 invalidate() 一步步往下走的時候，發現最后跟到了 ViewRootImpl#scheduleTraversals() 就停止了。而 ViewRootImpl 就是今天我們要介紹的重點對象了。
大伙都清楚，Android 設備呈現到界面上的大多數情況下都是一個 Activity，真正承載視圖的是一個 Window，每個 Window 都有一個 DecorView，我們調用 setContentView() 其實是將我們自己寫的布局文件添加到以 DecorView 為根布局的一個 ViewGroup 里，構成一顆 View 樹。
這些大伙都清楚，每個 Activity 對應一顆以 DecorView 為根布局的 View 樹，但其實 DecorView 還有 mParent，而且就是 ViewRootImpl，而且每個界面上的 View 的刷新，繪制，點擊事件的分發其實都是由 ViewRootImpl 作為發起者的，由 ViewRootImpl 控制這些操作從 DecorView 開始遍歷 View 樹去分發處理。
在上一篇動畫分析的博客里，分析 View#invalidate() 時，也可以看到內部其實是有一個 do{}while() 循環來不斷尋找 mParent，所以最終才會走到 ViewRootImpl 里去，那么可能大伙就會疑問了，為什么 DecorView 的 mParent 會是 ViewRootImpl 呢？換個問法也就是，在什么時候將 DevorView 和 ViewRootImpl 綁定起來？
Activity 的啟動是在 ActivityThread 里完成的，handleLaunchActivity() 會依次間接的執行到 Activity 的 onCreate(), onStart(), onResume()。在執行完這些后 ActivityThread 會調用 WindowManager#addView()，而這個 addView() 最終其實是調用了 WindowManagerGlobal 的 addView() 方法，我們就從這里開始看：
WindowManager 維護著所有 Activity 的 DecorView 和 ViewRootImpl。這里初始化了一個 ViewRootImpl，然后調用了它的 setView() 方法，將 DevorView 作為參數傳遞了進去。所以看看 ViewRootImpl 中的 setView() 做了什么：
在 setView() 方法里調用了 DecorView 的 assignParent() 方法，所以去看看 View 的這個方法：
參數是 ViewParent，而 ViewRootImpl 是實現了 ViewParent 接口的，所以在這里就將 DecorView 和 ViewRootImpl 綁定起來了。每個Activity 的根布局都是 DecorView，而 DecorView 的 parent 又是 ViewRootImpl，所以在子 View 里執行 invalidate() 之類的操作，循環找 parent 時，最后都會走到 ViewRootImpl 里來。
跟界面刷新相關的方法里應該都會有一個循環找 parent 的方法，或者是不斷調用 parent 的方法，這樣最終才都會走到 ViewRootImpl 里，也就是說實際上 View 的刷新都是由 ViewRootImpl 來控制的。
即使是界面上一個小小的 View 發起了重繪請求時，都要層層走到 ViewRootImpl，由它來發起重繪請求，然后再由它來開始遍歷 View 樹，一直遍歷到這個需要重繪的 View 再調用它的 onDraw() 方法進行繪制。
我們重新看回 ViewRootImpl 的 setView() 這個方法，這個方法里還調用了一個 requestLayout() 方法：
這里調用了一個 scheduleTraversals()，還記得當 View 發起重繪操作 invalidate() 時，最后也調用了 scheduleTraversals() 這個方法么。其實這個方法就是屏幕刷新的關鍵，它是安排一次繪制 View 樹的任務等待執行，具體后面再說。
也就是說，其實打開一個 Activity，當它的 onCreate---onResume 生命周期都走完后，才將它的 DecoView 與新建的一個 ViewRootImpl 對象綁定起來，同時開始安排一次遍歷 View 任務也就是繪制 View 樹的操作等待執行，然后將 DecoView 的 parent 設置成 ViewRootImpl 對象。
這也就是為什么在 onCreate---onResume 里獲取不到 View 寬高的原因，因為在這個時刻 ViewRootImpl 甚至都還沒創建，更不用說是否已經執行過測量操作了。
還可以得到一點信息是，一個 Activity 界面的繪制，其實是在 onResume() 之后才開始的。
ViewRootImpl#scheduleTraversals
到這里，我們梳理清楚了，調用一個 View 的 invalidate() 請求重繪操作，內部原來是要層層通知到 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals() 里去。而且打開一個新的 Activity，它的界面繪制原來是在 onResume() 之后也層層通知到 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals() 里去。雖然其他關于 View 的刷新操作，比如 requestLayout() 等等之類的方法我們還沒有去看，但我們已經可以大膽猜測，這些跟 View 刷新有關的操作最終也都會層層走到 ViewRootImpl 中的 scheduleTraversals() 方法里去的。
那么這個方法究竟干了些什么，我們就要好好來分析了：
mTraversalScheduled 這個 boolean 變量的作用等會再來看，先看看 mChoreographer.postCallback() 這個方法，傳入了三個參數，第二個參數是一個 Runnable 對象，先來看看這個 Runnable：
這個 Runnable 做的事很簡單，就調用了一個方法，doTraversal():
看看這個方法做的事，跟 scheduleTraversals() 正好相反，一個將變量置成 true，這里置成 false，一個是 postSyncBarrier()，這里是 removeSyncBarrier()，具體作用等會再說，繼續先看看 performTraversals()，這個方法也是屏幕刷新的關鍵：
View 的測量、布局、繪制三大流程都是交由 ViewRootImpl 發起，而且還都是在 performTraversals() 方法中發起的，所以這個方法的邏輯很復雜，因為每次都需要根據相應狀態判斷是否需要三個流程都走，有時可能只需要執行 performDraw() 繪制流程，有時可能只執行 performMeasure() 測量和 performLayout() 布局流程（一般測量和布局流程是一起執行的）。不管哪個流程都會遍歷一次 View 樹，所以其實界面的繪制是需要遍歷很多次的，如果頁面層次太過復雜，每一幀需要刷新的 View 又很多時，耗時就會長一點。
當然，測量、布局、繪制這些流程在遍歷時并不一定會把整顆 View 樹都遍歷一遍，ViewGroup 在傳遞這些流程時，還會再根據相應狀態判斷是否需要繼續往下傳遞。
了解了 performTraversals() 是刷新界面的源頭后，接下去就需要了解下它是什么時候執行的，和 scheduleTraversals() 又是什么關系？
performTraversals() 是在 doTraversal() 中被調用的，而 doTraversal() 又被封裝到一個 Runnable 里，那么關鍵就是這個 Runnable 什么時候被執行了？
Choreographer
scheduleTraversals() 里調用了 Choreographer 的 postCallback() 將 Runnable 作為參數傳了進去，所以跟進去看看：
因為 postCallback() 調用 postCallbackDelayed() 時傳了 delay = 0 進去，所以在 postCallbackDelayedInternal() 里面會先根據當前時間戳將這個 Runnable 保存到一個 mCallbackQueue 隊列里，這個隊列跟 MessageQueue 很相似，里面待執行的任務都是根據一個時間戳來排序。然后走了 scheduleFrameLocked() 方法這邊，看看做了些什么：
如果代碼走了 else 這邊來發送一個消息，那么這個消息做的事肯定很重要，因為對這個 Message 設置了異步的標志而且用了sendMessageAtFrontOfQueue() 方法，這個方法是將這個 Message 直接放到 MessageQueue 隊列里的頭部，可以理解成設置了這個 Message 為最高優先級，那么先看看這個 Message 做了些什么：
所以這個 Message 最后做的事就是 scheduleVsyncLocked()。我們回到 scheduleFrameLocked() 這個方法里，當走 if 里的代碼時，直接調用了 scheduleVsyncLocked()，當走 else 里的代碼時，發了一個最高優先級的 Message，這個 Message 也是執行 scheduleVsyncLocked()。既然兩邊最后調用的都是同一個方法，那么為什么這么做呢？
關鍵在于 if 條件里那個方法，我的理解那個方法是用來判斷當前是否是在主線程的，我們知道主線程也是一直在執行著一個個的 Message，那么如果在主線程的話，直接調用這個方法，那么這個方法就可以直接被執行了，如果不是在主線程，那么 post 一個最高優先級的 Message 到主線程去，保證這個方法可以第一時間得到處理。
那么這個方法是干嘛的呢，為什么需要在最短時間內被執行呢，而且只能在主線程？
調用了 native 層的一個方法，那跟到這里就跟不下去了。
那到這里，我們先來梳理一下：
到這里為止，我們知道一個 View 發起刷新的操作時，會層層通知到 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals() 里去，然后這個方法會將遍歷繪制 View 樹的操作 performTraversals() 封裝到 Runnable 里，傳給 Choreographer，以當前的時間戳放進一個 mCallbackQueue 隊列里，然后調用了 native 層的一個方法就跟不下去了。所以這個 Runnable 什么時候會被執行還不清楚。那么，下去的重點就是搞清楚它什么時候從隊列里被拿出來執行了？
接下去只能換種方式繼續跟了，既然這個 Runnable 操作被放在一個 mCallbackQueue 隊列里，那就從這個隊列著手，看看這個隊列的取操作在哪被執行了：
還記得我們說過在 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals() 里會將遍歷 View 樹繪制的操作封裝到 Runnable 里，然后調用 Choreographer 的 postCallback() 將這個 Runnable 放進隊列里么，而當時調用 postCallback() 時傳入了多個參數，這是因為 Choreographer 里有多個隊列，而第一個參數 Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL 這個參數是用來區分隊列的，可以理解成各個隊列的 key 值。
那么這樣一來，就找到關鍵的方法了：doFrame()，這個方法里會根據一個時間戳去隊列里取任務出來執行，而這個任務就是 ViewRootImpl 封裝起來的 doTraversal() 操作，而 doTraversal() 會去調用 performTraversals() 開始根據需要測量、布局、繪制整顆 View 樹。所以剩下的問題就是 doFrame() 這個方法在哪里被調用了。
有幾個調用的地方，但有個地方很關鍵：
關鍵的地方來了，這個繼承自 DisplayEventReceiver 的 FrameDisplayEventReceiver 類的作用很重要。跟進去看注釋，我只能理解它是用來接收底層信號用的。但看了網上的解釋后，所有的都理解過來了：
FrameDisplayEventReceiver繼承自DisplayEventReceiver接收底層的VSync信號開始處理UI過程。VSync信號由SurfaceFlinger實現并定時發送。FrameDisplayEventReceiver收到信號后，調用onVsync方法組織消息發送到主線程處理。這個消息主要內容就是run方法里面的doFrame了，這里mTimestampNanos是信號到來的時間參數。
也就是說，onVsync() 是底層會回調的，可以理解成每隔 16.6ms 一個幀信號來的時候，底層就會回調這個方法，當然前提是我們得先注冊，這樣底層才能找到我們 app 并回調。當這個方法被回調時，內部發起了一個 Message，注意看代碼對這個 Message 設置了 callback 為 this，Handler 在處理消息時會先查看 Message 是否有 callback，有則優先交由 Message 的 callback 處理消息，沒有的話再去看看Handler 有沒有 callback，如果也沒有才會交由 handleMessage() 這個方法執行。
這里這么做的原因，我猜測可能 onVsync() 是由底層回調的，那么它就不是運行在我們 app 的主線程上，畢竟上層 app 對底層是隱藏的。但這個 doFrame() 是個 ui 操作，它需要在主線程中執行，所以才通過 Handler 切到主線程中。
還記得我們前面分析 scheduleTraversals() 方法時，最后跟到了一個 native 層方法就跟不下去了么，現在再回過來想想這個 native 層方法的作用是什么，應該就比較好猜測了。
英文不大理解，大體上可能是說安排接收一個 vsync 信號。而根據我們的分析，如果這個 vsync 信號發出的話，底層就會回調 DisplayEventReceiver 的 onVsync() 方法。
那如果只是這樣的話，就有一點說不通了，首先上層 app 對于這些發送 vsync 信號的底層來說肯定是隱藏的，也就是說底層它根本不知道上層 app 的存在，那么在它的每 16.6ms 的幀信號來的時候，它是怎么找到我們的 app，并回調它的方法呢？
這就有點類似于觀察者模式，或者說發布-訂閱模式。既然上層 app 需要知道底層每隔 16.6ms 的幀信號事件，那么它就需要先注冊監聽才對，這樣底層在發信號的時候，直接去找這些觀察者通知它們就行了。
這是我的理解，所以，這樣一來，scheduleVsync() 這個調用到了 native 層方法的作用大體上就可以理解成注冊監聽了，這樣底層也才找得到上層 app，并在每 16.6ms 刷新信號發出的時候回調上層 app 的 onVsync() 方法。這樣一來，應該就說得通了。
還有一點，scheduleVsync() 注冊的監聽應該只是監聽下一個屏幕刷新信號的事件而已，而不是監聽所有的屏幕刷新信號。比如說當前監聽了第一幀的刷新信號事件，那么當第一幀的刷新信號來的時候，上層 app 就能接收到事件并作出反應。但如果還想監聽第二幀的刷新信號，那么只能等上層 app 接收到第一幀的刷新信號之后再去監聽下一幀。
雖然現在能力還不足以跟蹤到 native 層，這些結論雖然是猜測的，但都經過調試，對注釋、代碼理解之后梳理出來的結論，跟原理應該不會偏差太多，這樣子的理解應該是可以的。
本篇內容確實有點多，所以到這里還是繼續來先來梳理一下目前的信息，防止都忘記上面講了些什么：
我們知道一個 View 發起刷新的操作時，最終是走到了 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals() 里去，然后這個方法會將遍歷繪制 View 樹的操作 performTraversals() 封裝到 Runnable 里，傳給 Choreographer，以當前的時間戳放進一個 mCallbackQueue 隊列里，然后調用了 native 層的方法向底層注冊監聽下一個屏幕刷新信號事件。
當下一個屏幕刷新信號發出的時候，如果我們 app 有對這個事件進行監聽，那么底層它就會回調我們 app 層的 onVsync() 方法來通知。當 onVsync() 被回調時，會發一個 Message 到主線程，將后續的工作切到主線程來執行。
切到主線程的工作就是去 mCallbackQueue 隊列里根據時間戳將之前放進去的 Runnable 取出來執行，而這些 Runnable 有一個就是遍歷繪制 View 樹的操作 performTraversals()。在這次的遍歷操作中，就會去繪制那些需要刷新的 View。
所以說，當我們調用了 invalidate()，requestLayout()，等之類刷新界面的操作時，并不是馬上就會執行這些刷新的操作，而是通過 ViewRootImpl 的 scheduleTraversals() 先向底層注冊監聽下一個屏幕刷新信號事件，然后等下一個屏幕刷新信號來的時候，才會去通過 performTraversals() 遍歷繪制 View 樹來執行這些刷新操作。
過濾一幀內重復的刷新請求
整體上的流程我們已經梳理出來的，但還有幾點問題需要解決。我們在一個 16.6ms 的一幀內，代碼里可能會有多個 View 發起了刷新請求，這是非常常見的場景了，比如某個動畫是有多個 View 一起完成，比如界面發生了滑動等等。
按照我們上面梳理的流程，只要 View 發起了刷新請求最終都會走到 ViewRootImpl 中的 scheduleTraversals() 里去，是吧。而這個方法又會封裝一個遍歷繪制 View 樹的操作 performTraversals() 到 Runnable 然后扔到隊列里等刷新信號來的時候取出來執行，沒錯吧。
那如果多個 View 發起了刷新請求，豈不是意味著會有多次遍歷繪制 View 樹的操作？
其實，這點不用擔心，還記得我們在最開始分析 scheduleTraverslas() 的時候先跳過了一些代碼么？現在我們回過來繼續看看這些代碼：
我們上面分析的 scheduleTraversals() 干的那一串工作，前提是 mTraversalScheduled 這個 boolean 類型變量等于 false 才會去執行。那這個變量在什么時候被賦值被 false 了呢：
只有三個被賦值為 false 的地方，一個是上圖的 doTraversal()，還有就是聲明時默認為 false，剩下一個是在取消遍歷繪制 View 操作 unscheduleTraversals() 里。這兩個可以先不去看，就看看 doTraversal()。還記得這個方法吧，就是在 scheduleTraversals() 中封裝到 Runnable 里的那個方法。
也就是說，當我們調用了一次 scheduleTraversals()之后，直到下一個屏幕刷新信號來的時候，doTraversal() 被取出來執行。在這期間重復調用 scheduleTraversals() 都會被過濾掉的。那么為什么需要這樣呢？
其實，想想就能明白了。View 最終是怎么刷新的呢，就是在執行 performTraversals() 遍歷繪制 View 樹過程中層層遍歷到需要刷新的 View，然后去繪制它的吧。既然是遍歷，那么不管上一幀內有多少個 View 發起了刷新的請求，在這一次的遍歷過程中全部都會去處理的吧。這也是我們從代碼上看到的，每一個屏幕刷新信號來的時候，只會去執行一次 performTraversals()，因為只需遍歷一遍，就能夠刷新所有的 View 了。
而 performTraversals() 會被執行的前提是調用了 scheduleTraversals() 來向底層注冊監聽了下一個屏幕刷新信號事件，所以在同一個 16.6ms 的一幀內，只需要第一個發起刷新請求的 View 來走一遍 scheduleTraversals() 干的事就可以了，其他不管還有多少 View 發起了刷新請求，沒必要再去重復向底層注冊監聽下一個屏幕刷新信號事件了，反正只要有一次遍歷繪制 View 樹的操作就可以對它們進行刷新了。
postSyncBarrier()---同步屏障消息
還剩最后一個問題，scheduleTraversals() 里我們還有一行代碼沒分析。這個問題是這樣的：
我們清楚主線程其實是一直在處理 MessageQueue 消息隊列里的 Message，每個操作都是一個 Message，打開 Activity 是一個 Message，遍歷繪制 View 樹來刷新屏幕也是一個 Message。
而且，上面梳理完我們也清楚，遍歷繪制 View 樹的操作是在屏幕刷新信號到的時候，底層回調我們 app 的 onVsync()，這個方法再去將遍歷繪制 View 樹的操作 post 到主線程的 MessageQueue 中去等待執行。主線程同一時間只能處理一個 Message，這些 Message 就肯定有先后的問題，那么會不會出現下面這種情況呢：
也就是說，當我們的 app 接收到屏幕刷新信號時，來不及第一時間就去執行刷新屏幕的操作，這樣一來，即使我們將布局優化得很徹底，保證繪制當前 View 樹不會超過 16ms，但如果不能第一時間優先處理繪制 View 的工作，那等 16.6 ms 過了，底層需要去切換下一幀的畫面了，我們 app 卻還沒處理完，這樣也照樣會出現丟幀了吧。而且這種場景是非常有可能出現的吧，畢竟主線程需要處理的事肯定不僅僅是刷新屏幕的事而已，那么這個問題是怎么處理的呢？
所以我們繼續回來看 scheduleTraversals()：
在邏輯走進 Choreographer 前會先往隊列里發送一個同步屏障，而當 doTraversal() 被調用時才將同步屏障移除。這個同步屏障又涉及到消息機制了，不深入了，這里就只給出結論。
這個同步屏障的作用可以理解成攔截同步消息的執行，主線程的 Looper 會一直循環調用 MessageQueue 的 next() 來取出隊頭的 Message 執行，當 Message 執行完后再去取下一個。當 next() 方法在取 Message 時發現隊頭是一個同步屏障的消息時，就會去遍歷整個隊列，只尋找設置了異步標志的消息，如果有找到異步消息，那么就取出這個異步消息來執行，否則就讓 next() 方法陷入阻塞狀態。如果 next() 方法陷入阻塞狀態，那么主線程此時就是處于空閑狀態的，也就是沒在干任何事。所以，如果隊頭是一個同步屏障的消息的話，那么在它后面的所有同步消息就都被攔截住了，直到這個同步屏障消息被移除出隊列，否則主線程就一直不會去處理同步屏幕后面的同步消息。
而所有消息默認都是同步消息，只有手動設置了異步標志，這個消息才會是異步消息。另外，同步屏障消息只能由內部來發送，這個接口并沒有公開給我們使用。
最后，仔細看上面 Choreographer 里所有跟 message 有關的代碼，你會發現，都手動設置了異步消息的標志，所以這些操作是不受到同步屏障影響的。這樣做的原因可能就是為了盡可能保證上層 app 在接收到屏幕刷新信號時，可以在第一時間執行遍歷繪制 View 樹的工作。
因為主線程中如果有太多消息要執行，而這些消息又是根據時間戳進行排序，如果不加一個同步屏障的話，那么遍歷繪制 View 樹的工作就可能被迫延遲執行，因為它也需要排隊，那么就有可能出現當一幀都快結束的時候才開始計算屏幕數據，那即使這次的計算少于 16.6ms，也同樣會造成丟幀現象。
那么，有了同步屏障消息的控制就能保證每次一接收到屏幕刷新信號就第一時間處理遍歷繪制 View 樹的工作么？
只能說，同步屏障是盡可能去做到，但并不能保證一定可以第一時間處理。因為，同步屏障是在 scheduleTraversals() 被調用時才發送到消息隊列里的，也就是說，只有當某個 View 發起了刷新請求時，在這個時刻后面的同步消息才會被攔截掉。如果在 scheduleTraversals() 之前就發送到消息隊列里的工作仍然會按順序依次被取出來執行。
界面刷新控制者--ViewRootImpl
最后，就是上文經常說的一點，所有跟界面刷新相關的操作，其實最終都會走到 ViewRootImpl 中的 scheduleTraversals() 去的。
大伙可以想想，跟界面刷新有關的操作有哪些，大概就是下面幾種場景吧：
- invalidate(請求重繪)
- requestLayout(重新布局)
- requestFocus(請求焦點)
- startActivity(打開新界面)
- onRestart(重新打開界面)
- KeyEvent(遙控器事件，本質上是焦點導致的刷新)
- Animation(各種動畫，本質上是請求重繪導致的刷新)
- RecyclerView滑動（頁面滑動，本質上是動畫導致的刷新）
- setAdapter(各種adapter的更新)
- ...
在上一篇分析動畫的博客里，我們跟蹤了 invalidate()，確實也是這樣，至于其他的我并沒有一一去驗證，大伙有興趣可以看看，我猜測，這些跟界面刷新有關的方法內部要么就是一個 do{}while() 循環尋找 mParent，要么就是直接不斷的調用 mParent 的方法。而一顆 View 樹最頂端的 mParent 就是 ViewRootImpl，所以這些跟界面刷新相關的方法，在 ViewRootImpl 肯定也是可以找到的：
其實，以前我一直以為如果界面上某個小小的 View 發起了 invalidate() 重繪之類的操作，那么應該就只是它自己的 onLayout(), onDraw() 被調用來重繪而已。最后才清楚，原來，即使再小的 View，如果發起了重繪的請求，那么也需要先層層走到 ViewRootImpl 里去，而且還不是馬上就執行重繪操作，而是需要等待下一個屏幕刷新信號來的時候，再從 DecorView 開始層層遍歷到這些需要刷新的 View 里去重繪它們。
總結
本篇篇幅確實很長，因為這部分內容要理清楚不容易，要講清楚更不容易，大伙如果有時間，可以靜下心來慢慢看，從頭看下來，我相信，多少會有些收獲的。如果沒時間，那么也可以直接看看總結。
- 界面上任何一個 View 的刷新請求最終都會走到 ViewRootImpl 中的 scheduleTraversals() 里來安排一次遍歷繪制 View 樹的任務；
- scheduleTraversals() 會先過濾掉同一幀內的重復調用，在同一幀內只需要安排一次遍歷繪制 View 樹的任務即可，這個任務會在下一個屏幕刷新信號到來時調用 performTraversals() 遍歷 View 樹，遍歷過程中會將所有需要刷新的 View 進行重繪；
- 接著 scheduleTraversals() 會往主線程的消息隊列中發送一個同步屏障，攔截這個時刻之后所有的同步消息的執行，但不會攔截異步消息，以此來盡可能的保證當接收到屏幕刷新信號時可以盡可能第一時間處理遍歷繪制 View 樹的工作；
- 發完同步屏障后 scheduleTraversals() 才會開始安排一個遍歷繪制 View 樹的操作，作法是把 performTraversals() 封裝到 Runnable 里面，然后調用 Choreographer 的 postCallback() 方法；
- postCallback() 方法會先將這個 Runnable 任務以當前時間戳放進一個待執行的隊列里，然后如果當前是在主線程就會直接調用一個native 層方法，如果不是在主線程，會發一個最高優先級的 message 到主線程，讓主線程第一時間調用這個 native 層的方法；
- native 層的這個方法是用來向底層注冊監聽下一個屏幕刷新信號，當下一個屏幕刷新信號發出時，底層就會回調 Choreographer 的onVsync() 方法來通知上層 app；
- onVsync() 方法被回調時，會往主線程的消息隊列中發送一個執行 doFrame() 方法的消息，這個消息是異步消息，所以不會被同步屏障攔截住；
- doFrame() 方法會去取出之前放進待執行隊列里的任務來執行，取出來的這個任務實際上是 ViewRootImpl 的 doTraversal() 操作；
- 上述第4步到第8步涉及到的消息都手動設置成了異步消息，所以不會受到同步屏障的攔截；
- doTraversal() 方法會先移除主線程的同步屏障，然后調用 performTraversals() 開始根據當前狀態判斷是否需要執行performMeasure() 測量、perfromLayout() 布局、performDraw() 繪制流程，在這幾個流程中都會去遍歷 View 樹來刷新需要更新的View；
再來一張時序圖結尾，大伙想自己過源碼時可以跟著時序圖來，建議在電腦上閱讀：
QA
Q1：Android 每隔 16.6 ms 刷新一次屏幕到底指的是什么意思？是指每隔 16.6ms 調用 onDraw() 繪制一次么？
Q2：如果界面一直保持沒變的話，那么還會每隔 16.6ms 刷新一次屏幕么？
答：我們常說的 Android 每隔 16.6 ms 刷新一次屏幕其實是指底層會以這個固定頻率來切換每一幀的畫面，而這個每一幀的畫面數據就是我們 app 在接收到屏幕刷新信號之后去執行遍歷繪制 View 樹工作所計算出來的屏幕數據。而 app 并不是每隔 16.6ms 的屏幕刷新信號都可以接收到，只有當 app 向底層注冊監聽下一個屏幕刷新信號之后，才能接收到下一個屏幕刷新信號到來的通知。而只有當某個 View 發起了刷新請求時，app 才會去向底層注冊監聽下一個屏幕刷新信號。
也就是說，只有當界面有刷新的需要時，我們 app 才會在下一個屏幕刷新信號來時，遍歷繪制 View 樹來重新計算屏幕數據。如果界面沒有刷新的需要，一直保持不變時，我們 app 就不會去接收每隔 16.6ms 的屏幕刷新信號事件了，但底層仍然會以這個固定頻率來切換每一幀的畫面，只是后面這些幀的畫面都是相同的而已。
Q3：界面的顯示其實就是一個 Activity 的 View 樹里所有的 View 都進行測量、布局、繪制操作之后的結果呈現，那么如果這部分工作都完成后，屏幕會馬上就刷新么？
答：我們 app 只負責計算屏幕數據而已，接收到屏幕刷新信號就去計算，計算完畢就計算完畢了。至于屏幕的刷新，這些是由底層以固定的頻率來切換屏幕每一幀的畫面。所以即使屏幕數據都計算完畢，屏幕會不會馬上刷新就取決于底層是否到了要切換下一幀畫面的時機了。
Q4：網上都說避免丟幀的方法之一是保證每次繪制界面的操作要在 16.6ms 內完成，但如果這個 16.6ms 是一個固定的頻率的話，請求繪制的操作在代碼里被調用的時機是不確定的啊，那么如果某次用戶點擊屏幕導致的界面刷新操作是在某一個 16.6ms 幀快結束的時候，那么即使這次繪制操作小于 16.6 ms，按道理不也會造成丟幀么？這又該如何理解？
答：之所以提了這個問題，是因為之前是以為如果某個 View 發起了刷新請求，比如調用了 invalidte()，那么它的重繪工作就馬上開始執行了，所以以前在看網上那些介紹屏幕刷新機制的博客時，經常看見下面這張圖：
那個時候就是不大理解，為什么每一次 CPU 計算的工作都剛剛好是在每一個信號到來的那個瞬間開始的呢？畢竟代碼里發起刷新屏幕的操作是動態的，不可能每次都剛剛好那么巧。
梳理完屏幕刷新機制后就清楚了，代碼里調用了某個 View 發起的刷新請求，這個重繪工作并不會馬上就開始，而是需要等到下一個屏幕刷新信號來的時候才開始，所以現在回過頭來看這些圖就清楚多了。
Q5：大伙都清楚，主線程耗時的操作會導致丟幀，但是耗時的操作為什么會導致丟幀？它是如何導致丟幀發生的？
答：造成丟幀大體上有兩類原因，一是遍歷繪制 View 樹計算屏幕數據的時間超過了 16.6ms；二是，主線程一直在處理其他耗時的消息，導致遍歷繪制 View 樹的工作遲遲不能開始，從而超過了 16.6 ms 底層切換下一幀畫面的時機。
第一個原因就是我們寫的布局有問題了，需要進行優化了。而第二個原因則是我們常說的避免在主線程中做耗時的任務。
針對第二個原因，系統已經引入了同步屏障消息的機制，盡可能的保證遍歷繪制 View 樹的工作能夠及時進行，但仍沒辦法完全避免，所以我們還是得盡可能避免主線程耗時工作。
其實第二個原因，可以拿出來細講的，比如有這種情況， message 不怎么耗時，但數量太多，這同樣可能會造成丟幀。如果有使用一些圖片框架的，它內部下載圖片都是開線程去下載，但當下載完成后需要把圖片加載到綁定的 view 上，這個工作就是發了一個 message 切到主線程來做，如果一個界面這種 view 特別多的話，隊列里就會有非常多的 message，雖然每個都 message 并不怎么耗時，但經不起量多啊。后面有時間的話，看看要不要專門整理一篇文章來講卡頓和丟幀的事。
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最近剛開通了公眾號，想激勵自己堅持寫作下去，初期主要分享原創的Android或Android-Tv方面的小知識，感興趣的可以點一波關注，謝謝支持~~
