基于Android系統(tǒng)應用層與框架層剖析View點擊事件

1 引言

Android是1種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，目前基于Android平臺的利用日益廣泛。Android利用程序大多基于圖形用戶界面，因此，需要大量處理界面元素的顯示和對相應控件的點擊事件。在Android中，界面元素的組成控件都是繼承自View類，View的點擊事件常常連接著軟件功能的各個模塊，也最能體現(xiàn)用戶在使用Android系統(tǒng)時的人機交互。但是，安卓利用開發(fā)者常常只站在操作系統(tǒng)的利用層進行開發(fā)，這類開發(fā)是淺層次的，沒有從系統(tǒng)或引擎的框架源碼進行分析，因此研究用戶與View交互進程中的回調和具體進程有益于加深對Android系統(tǒng)框架層的認識，通過這個視角打破原本的思惟方式，更快地解決Bug或編寫出質量更高的軟件。在Android系統(tǒng)中存在很多工作機制，本文研究的View的點擊事件實際上體現(xiàn)了Android中觸摸事件的傳遞機制和回調機制。而對核心的回調，首先討論回調的概念、從理論上分析回調在Android中的基本模型，然后從Android系統(tǒng)框架層的源碼上分析觸摸事件具體如何被分發(fā)，具體回調方法是如何被調用的，最后回歸到利用層，構建物理世界和虛擬世界的聯(lián)系，由下而上總結和歸納View與用戶在交互進程中的經典事件處理模型。     

2 回調函數(shù)和Android系統(tǒng)中的回調機制

    軟件中相互聯(lián)系的模塊之間常常會產生調用，從調用方式上可分為3類：同步調用、異步調用和回調。同步調用和異步調用都是1種單向調用模式，而回調是1種雙向調用模式，被調用方在方法被調用時也會調用對方的方法。回調函數(shù)就是1個通過函數(shù)指針調用的函數(shù)。回調函數(shù)其實不是由該函數(shù)的實現(xiàn)方法直接去調用，而是把它的函數(shù)指針作為參數(shù)傳遞給另外一個函數(shù)，在特定的事件或條件產生時由另外1方通過這個指針來調用，用于對該事件或條件進行響應。

2.1 Java中的回調函數(shù)

    Java中不允許直接操作指針，而是通過接口或內部類來實現(xiàn)的。Java方法回調是分離功能定義和功能實現(xiàn)的1種手段，這不但是1種松耦合的設計思想,也是1種接口和對象的組合。開發(fā)者可以根據(jù)自己不同的需求實現(xiàn)接口，而方法的具體調用則由操作系統(tǒng)來完成。在Java中實現(xiàn)回調也有固定的模式，步驟以下：

a.定義接口Callback ,包括回調方法 callback()；
b. 在1個類Caller 中聲明1個Callback接口對象 mCallback；
c. 在程序中賦予 Caller類的接口成員(mCallback)1個具體實現(xiàn)了Callback接口的內部類對象。　    interface Callback（）{
　　　　void callback（）　;　

}

ClassCaller{

CallbackmCallback;

PublicCaller(Callback cb){ // 傳入實例化以后的內部類對象cb

mCallback=cb;

}

if(根據(jù)實際情況回調){

mCallback.callback();
}

}

系統(tǒng)通過Caller類的mCallback成員回調callback()方法完成業(yè)務需要的邏輯。Callback并沒有通過繼承實際類用實際類對象來完成回調，而是通過實現(xiàn)接口用接口成員來完成，這是由于在Java語言中接口本身的設計和抽象類相似，可以對不同的業(yè)務需求構成多樣的接口實現(xiàn)，有益于程序構成較好的多態(tài)性，同時對開發(fā)者來講實現(xiàn)接口比繼承實際類完成回調更加便捷并且更符合邏輯性，因此在Java程序中的回調常常是依照上述模式，通過傳遞已實現(xiàn)了抽象接口的對象援用來完成方法回調。

2.2: Android系統(tǒng)利用層中的回調機制

在Android系統(tǒng)利用層中，回調機制是非常普遍和重要的。在操作系統(tǒng)層面，回調機制在通訊、消息傳遞、事件處理等方面也有著較多的利用，以下以Button按鈕的onClick方法為例介紹View被點擊時的框架模型和相干方法的回調。

a．定義接口，接口內部就是系統(tǒng)要回調的方法，參數(shù)是行將產生回調的Button，這個接口常被叫做事件監(jiān)聽器，它相當因而View的1個屬性。

public interface OnClickListener{

    public void onClick(Buttonb); 

}

b．定義Button類，這里代表View類

public class Button{

//申明Button類的接口（監(jiān)聽器）成員

OnClickListener listener;

public void click(){

    listener.onClick(this);

}

//set函數(shù)用于接收外部傳入的被實例化了的監(jiān)聽器實體對象，實際上是1種面向對象的語言多態(tài)性的體現(xiàn)

  public void setOnClickListener(OnClickListenerlistener) {

      this.listener = listener;

}}

c．定義測試類，將上述監(jiān)聽器實體對象以匿名內部類的情勢傳入Button類

public class Activity{

  public Activity(){

 }

  public static void main(String[]args) {

   Button b = new Button();//實例化Button類

   b.setOnClickListener(new OnClickListener(){

      @Override

       public void onClick(Buttonb) {//onClick中的內容是對接口的不同實現(xiàn)

                System.out.println("clicked");

      }   

});

b.click(); //在主函數(shù)中進行回調的摹擬測試

 }

}

Android事件監(jiān)聽器是包括在View類的1個接口，包括1個單獨的回調方法onClick(button b)，如上，接口被具體實現(xiàn)并表現(xiàn)為1種內部類的情勢，onClick方法中的具體內容將在按鈕被點擊時由Android系統(tǒng)框架進行回調。因此，若需對點擊事件做處理，應當首先定義1個OnClickListener 接口（事件監(jiān)聽器），然后通過set()或構造方法將已具體實現(xiàn)了該接口的實際對象或匿名對象賦予Button類的接口成員，最后操作系統(tǒng)通過該接口成員在適合的情形下回調onClick()的具體實現(xiàn)內容。在main()函數(shù)中，setOnClicklistener()就是這樣1個set()函數(shù)用來接收已實例化監(jiān)聽器接口的匿名類對象并將之賦予之前申明的接口成員；而另外1個click()方法，實際上是1個摹擬用戶點擊時狀態(tài)環(huán)境的1個方法，表示用戶點擊這個按鈕時的環(huán)境。此方法在主程序中被主動調用，但該方法實際上應當是屏幕捕捉到1個用戶點擊的動作以后轉換成某1坐標A，如果這個坐標A處于該View所在的范圍，那末才調用click方法，也就是說系統(tǒng)先是獲得點擊信號，如果在View的范圍就會觸發(fā)click事件，進而回調Button接口成員（事件監(jiān)聽器）的onClick方法，而這也完全符合實際中Android利用程序與用戶交互時View的回調。

從回調本身來看，onClick()被調用后終究會在外部履行實際的接口（監(jiān)聽器）實現(xiàn)代碼，而onClick()回調卻在Android系統(tǒng)內部實現(xiàn)，這很好地體現(xiàn)了Android系統(tǒng)本身設計的層次性，一樣體現(xiàn)了接口和對象的組合在實際開發(fā)中的作用。在實際的Android操作系統(tǒng)中，接口是系統(tǒng)框架提供的，接口的實現(xiàn)是上層的開發(fā)者來實現(xiàn)的，通過回調這類方式就能夠到達接口統(tǒng)1而實現(xiàn)不同。系統(tǒng)在不同的狀態(tài)“回調”實現(xiàn)類中的具體方法，以此到達接口和實現(xiàn)的分離，對象和接口的組合。

在Android系統(tǒng)中，回調不單單體現(xiàn)在View與用戶交互的時候，在其他場景（消息傳遞、事件處理等）中也有廣泛的利用，比如Activity生命周期中的onCreate()、onStop()等方法，其中的具體實現(xiàn)也需要開發(fā)者根據(jù)實際情況來書寫，這些方法被封裝在1個類似的接口中，一樣在系統(tǒng)運行時系統(tǒng)會根據(jù)某1狀態(tài)值回調相應的生命周期中的方法。Android中很多回調在設計上都是相似的，都是通過在主類里面封裝1個接口然后在上層實現(xiàn)這個接口，接著系統(tǒng)底層在適合的時候回調接口里面已實現(xiàn)的方法，這樣上層和底層就被很好的分開。

3  Android系統(tǒng)框架層中回調函數(shù)的具體調用流程

                                          圖1：View樹圖

Android系統(tǒng)中回調機制的概念和在利用層中摹擬的回調進程在前面被討論，下面將從源代碼的角度深入探訪在Android系統(tǒng)框架層中，View點擊時觸發(fā)的方法是如何在框架源碼里面具體被回調的。源碼來源于:Copyright(C) 2006 the Android Open Source Project，系統(tǒng)架構內核編號是Android 2.3

3.1 觸摸事件的傳遞機制                                                                                      

在Android系統(tǒng)中，每一個View或View的子類都具有下面3個和觸摸事件處理密切相干的方法：dispatchTouchEvent方法用來分發(fā)TouchEvent；onTouchEvent方法用來處理TouchEvent；如果這個View同時也是ViewGroup類型的話，那末還具有1個onInterceptTouchEvent方法，它主要用來攔截TouchEvent。

如圖1所示（圖1  View樹圖）1個Android利用程序的界面可以看成是1顆View樹，所有界面的視覺顯現(xiàn)實際上源于View樹的自上而下的繪制。ViewGroup類也是繼承自View，View和ViewGroup之間相互組合和嵌套構成View樹。當TouchEvent產生時，首先系統(tǒng)將用戶的觸摸信號傳遞給最頂層的View，也就是最外層的ViewGroup（實際中可以是Relativelayout等容器），接著TouchEvent從上層逐步傳入到各分支：

                       圖2：觸摸流程圖

a 對比（圖2  觸摸流程圖），當用戶的手指觸摸得手機屏幕，會觸發(fā)最頂層View的dispatchTouchEvent()。最頂層的View首先檢查該函數(shù)的返回結果：
     （1）如果返回true ，則交給這個View自己的onTouchEvent方法處理，不會向下傳遞。
     （2）如果返回false，則交給這個View的 interceptTouchEvent 方法來決定是不是要攔截這個事件。
b 接著到 onInterceptTouchEvent履行：
     （1）如果返回 true ，即攔截掉了，則還是交給此View的onTouchEvent處理。

（2）如果返回 false，則傳遞給它的子View ，由子 View的dispatchTouchEvent 再來開始這個事件的分發(fā)。
c  以此類推，通常TouchEvent會傳遞到某1層子View 的 onTouchEvent 內，而接下來研究的回調的具體履行進程就是基于這1觸摸事件的傳遞機制進行展開并在onTouchEvent源碼內進行研究。

3.2 Android系統(tǒng)框架層下View內部回調函數(shù)的詳細回調進程

還是以Button作為View的1個例子，源碼位于系統(tǒng)結構路徑的位置是 /frameworks/base/core/java/android/view/View.java。

首先是系統(tǒng)框架層下對OnClickListener接口的定義：

    public interface OnClickListener {

        void onClick(Viewv)

   }

}

然后是對接口成員實例化的set函數(shù)，需要傳入1個實現(xiàn)了OnClickListener接口的實際類對象if()語句表示Button的屬性1定是clickable(可點擊)的，這也解釋了為何在Button的xml里面不需要申明這個屬性，而TextView需要這個屬性，由于系統(tǒng)會自動對Button設置可點擊這個屬性值。

        public void setOnClickListener(OnClickListenerl) {

           if (!isClickable()) {

             setClickable(true);

           getListenerInfo().mOnClickListener = l;

 }                                                                                                        

getListenerInfo()方法 是返回所有自定義監(jiān)聽器的1個靜態(tài)內部類ListenerInfo的對象，通過它尋覓想要注冊到Button上的某種監(jiān)聽器（這里使用的是OnClickListener），該內部類在View.java的前半部份被申明:

static class ListenerInfo {

…………

       private OnKeyListener mOnKeyListener;

       private OnTouchListener mOnTouchListner;

       private OnHoverListener mOnHoverListener;

       private OnGenericMotionListener mOnGenericMotionListener;

    }

………

ListenerInfo getListenerInfo() {

ListenerInfo mListenerInfo;

if (mListenerInfo != null) {

        return mListenerInfo;

 }

 mListenerInfo = new ListenerInfo();

 return mListenerInfo;

}

根據(jù)3.1中介紹的觸摸事件的傳遞機制，TouchEvent終究會被傳遞到View樹最底層的View，交給該View的onTouchEvent進行處理，在這個方法里面大體要處理3種情況：當手指按下，手指移動和手指松開，系統(tǒng)會在這3種不同情況中進行相應的處理，而手指松開是最重要的情況，由于每個TouchEvent終究都會經歷這1步，onTouchEvent方法的具體代碼以下所示：

   public  boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {

       final int viewFlags = mViewFlags;

//這里首先判斷這個View是否是可用的，避免之前被設置成禁用

       if ((viewFlags & ENABLED_MASK) == DISABLED) {

       …………

//下面1句話是說不管是不是可點擊，但總要把這次事件先消耗掉

        return (((viewFlags & CLICKABLE) == CLICKABLE ||

                  (viewFlags & LONG_CLICKABLE) == LONG_CLICKABLE));

       }

//下面是當View可以被點擊時的狀態(tài)

       if (((viewFlags & CLICKABLE) == CLICKABLE ||

                (viewFlags & LONG_CLICKABLE) == LONG_CLICKABLE)) {

           switch (event.getAction()) {

//第1個case分句處理按下的時候

                case MotionEvent.ACTION_DOWN:

/*首先遍歷整棵View樹，isInScrollingContainer方法內部用1個循環(huán)判斷當前View外層的父類是否是1個可滑動的容器*/

  booleanisInScrollingContainer = isInScrollingContainer();

/*如果是1個可滑動的容器，就設置1下相干標志位，mPendingCheckForTap表示1個消息線程，它在postDelayed()方法中會被延時發(fā)送出去，由于要肯定用戶在這個容器下是點擊還是滑動，如果1定時間內用戶沒有滑動會自動履行mPendingCheckForTap消息線程，該消息內部接著會判斷是否是長按操作，如果在這段時間內用戶進行了滑動那末就立即刪除掉這個消息。*/

                    if (isInScrollingContainer) {

                        mPrivateFlags |= PREPRESSED;

                        if (mPendingCheckForTap == null) {

                            mPendingCheckForTap = new CheckForTap();

                        }

                        postDelayed(mPendingCheckForTap);

                    } else {

/*如果父類的容器不可滑動說明1定是點擊操作。接著用上1個子句一樣的思想“等等再履行”檢查是否是長按的操作，如果1段時間用戶沒有松開就會觸發(fā)長按消息的線程checkForLongClick。反之，就將這個消息移除。在這里，可以體會到判斷長按短按，滑動點擊獨有的算法:“等等再履行”。*/

                        mPrivateFlags |= PRESSED;

                        refreshDrawableState();

                        checkForLongClick(0);

                    }

                   break;

//處理移動的情況

                case MotionEvent.ACTION_MOVE:

                    final int x = (int) event.getX();

                    final int y = (int) event.getY();

//在這里記錄下用戶移動的位置坐標，其中mTouchSlop表示判斷觸摸點是不是在此View中時,向上下左右增大mTouchSlop個像素（允許的誤差范圍）      

                    if (!pointInView(x, y, mTouchSlop)) {

//如果不在View的范圍里面，那末將處理點擊的消息移除

                        removeTapCallback();

                        if ((mPrivateFlags & PRESSED) != 0) {

//進1步判斷如果都已準備長按了,則將長按的消息移除，并將View的按下狀態(tài)設置為false

                            removeLongPressCallback();

                            mPrivateFlags &= ~PRESSED;

                           refreshDrawableState();

                        }

                    }

                    break;

//處理松開的情況

case MotionEvent.ACTION_UP:

                        ………

                        if (!mHasPerformedLongPress) {

 //履行到該標志量表明了這不是長按，是1個點擊，所以移除長按的相干消息。                     

                           removeLongPressCallback();

                            if (!focusTaken) {

                                if (mPerformClick == null) {

                                    mPerformClick = new PerformClick();

                                }

                                if (!post(mPerformClick)) {

//直到最后我們看到了performClick()被履行。                             

performClick();

                                }

                            }

                        }

…………

                    }

                    break;

           }

           return true;

       }

       return false;

    }

// 在performClick()中回調方法被履行，回調的所有流程到此結束。

public booleanperformClick() {

………

        ListenerInfo li = mListenerInfo;

       if (li != null && li.mOnClickListener != null) {

          //回調方法在這里被履行

           li.mOnClickListener.onClick(this);

           return true;

       } 

return false;

}

4 Android系統(tǒng)利用層中折射的事件處理模型

從利用層的角度上來講，View與用戶交互進程中體現(xiàn)的不單單是之前在框架層里面詳細分析的回調機制，同時也是沿襲了java可視化編程開發(fā)的1種經典的事件處理方式。這類機制本身包括觸發(fā)事件、事件源、事件監(jiān)聽器、響應事件4個方面。觸發(fā)事件指的是用戶操作手機的交互方式，如長按、點擊、觸摸、回滾等操作；事件源是指產生事件的組件，也就是各種各樣的View控件(按鈕、圖片等等)；事件監(jiān)聽器是組件產生事件時響應的接口,如OnClickListener;最后響應事件指的是OnClickListener里面的回調方法onClick()。

                               圖3 現(xiàn)實場景圖

這類方式非常類似現(xiàn)實生活中的1種場景（如圖3 現(xiàn)實場景圖）：現(xiàn)在的高級轎車都有防盜功能，當車產生劇烈震動時就會報警，報警時報警燈會不斷閃爍發(fā)出提示音。在這里，事件源是車，事件監(jiān)聽器是車上的報警器，觸發(fā)事件就是感應到的震動，而報警燈的閃爍及發(fā)出提示音指的是響應事件。聯(lián)系到實際的Android開發(fā)中，Button按鈕就是1個接收事件的事件源；事件監(jiān)聽器就是OnClickListener接口，需要用戶實例化傳入；觸發(fā)事件就是用戶的點擊操作；點擊以后產生的回調onClick就是響應事件。這模樣的類比應當更能讓讀者理解這類機制。

接下來編寫1段實際的java代碼摹擬汽車防盜的經典事件處理模型：

public classCar {//事件源

       intColor;

       intstyle;

       floatprice;

       String name;

       PreventTheftListenerlistener;

       staticboolean isDanger=true;

       //監(jiān)聽器的定義

       interfacePreventTheftListener{

              publicvoid  onTheft(Car car);//觸發(fā)事件

       }

       publicCar(String name) {

              this.name=name;

       }

       privateboolean isDanger() {

              returnisDanger;

       }

       publicvoid setPrevent_Theft_Listener(PreventTheftListener  listener) {

              this.listener=listener;

       }     

       publicvoid doListener(){

              if(listener!=null)

                     listener.onTheft(this);

       }

       //監(jiān)聽器的實例化

       staticclass Wuhan_CarListener implements PreventTheftListener{

              privateint color;

              privatefloat price;

              Stringname;

              publicWuhan_CarListener(String name) {

                     isDanger=true;

                     this.name=name;

                     System.out.println("我已安裝到你的汽車上，我已對周圍的環(huán)境處于監(jiān)聽狀態(tài) ");

              }

              publicvoid onTheft(Car car) {//回調事件        

                     System.out.println("主人，有震動，小偷要偷你的汽車");

                     noise();

                     flash();   

              }

              privatevoid noise() {

                     System.out.println("摹擬報警器的功能之1-----發(fā)出響聲"); 

              }

              privatevoid flash() {

                     System.out.println("摹擬報警器的功能之1-----不斷閃光"); 

              }

       }

       publicstatic void main(String[] args) {

              Car c=newCar(“甲殼蟲”);

              c.setPrevent_Theft_Listener(newWuhan_CarListener("##牌防盜監(jiān)聽器"));//裝上防盜監(jiān)聽器

              if(c.isDanger()==true){

                     c.doListener();              }

       }            

}

圖4 事件處理模型圖

（如圖4所示 事件處理模型圖）Android中View點擊事件的回調都存在事件源對象(Button)，監(jiān)聽器對象(OnClickListener)，事件的觸發(fā)者和事件的響應這4樣東西，4者實際上構成了1種經典的事件處理模型，它能夠靈敏的捕捉到外界的觸發(fā)動作并在適合的場合履行回調方法，這模樣就實現(xiàn)了接口定義和接口實現(xiàn)的分離，突出了接口和對象的組合，也體現(xiàn)了軟件設計中的松耦合性和多態(tài)性。只不過這個經典的模型在實際的Android系統(tǒng)中，需要斟酌更多實際系統(tǒng)的元素，因此顯得復雜，但在利用層可以看出其本質是相似的。

汽車里面給用戶留下1個接口，試想，如果把防盜的功能直接作為1個實際類成員綁定在汽車上面，那末在有震動的時候固然也能利用該成員調用防盜的動作，但這樣就不夠靈活，不能夠讓每一個設計防盜器的廠商設計自己的防盜器性能，可擴大性非常的差。所以，在車里面定義1個監(jiān)聽器的接口，而接口的實現(xiàn)交給每個專門設計防盜器的廠商來做，在適合的時候利用監(jiān)聽器對象來調用不同廠商的實現(xiàn)方式，這也體現(xiàn)出了多態(tài)。這模樣，在汽車行業(yè)，做防盜器的公司就和做汽車的公司分開了，其經濟效益和生產效力也會加倍。在Android系統(tǒng)中，接口是系統(tǒng)框架提供的，接口的實現(xiàn)是各種公司不同的上層利用開發(fā)者實現(xiàn)的。如（圖5 接口設計圖）這樣就能夠到達接口統(tǒng)1，而實現(xiàn)不同，系統(tǒng)只需要在不同狀態(tài)回調我們的實現(xiàn)類來到達接口和實現(xiàn)的分離。

                          圖5 接口設計圖

5 結語

方法回調是功能定義和功能實現(xiàn)相分離的1種手段，是1種松耦合的設計思想。Android作為1種優(yōu)秀的移動智能終端系統(tǒng)架構，有自己的運行環(huán)境同時也在不同的場合為開發(fā)者設置了不同的開發(fā)接口，而操作系統(tǒng)通過在不同的情形“回調”開發(fā)者對接口的不同實現(xiàn)來到達接口定義和接口實現(xiàn)的統(tǒng)1。在Android利用程序中用戶與View的交互是非常普遍和重要的，本文詳細研究了Android系統(tǒng)底層的框架代碼到上層的利用代碼，構建出了虛擬世界和物理世界的聯(lián)系，介紹了 Android系統(tǒng)下的回調機制、用戶和View交互時觸發(fā)的回調方法在系統(tǒng)框架的詳細履行進程和基于這1機制下的經典事件處理模型。借助這篇文章1方面希望讀者借此理解Android中的回調機制和經典的事件處理模型，另外一方面希望讀者多從系統(tǒng)源碼的角度研究和解決問題。但是，關于這1課題的研究畢竟目前還只是剖析Android框架的1小部份，在這1課題或其他框架理論的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新還有待于進1步的探索和研究。

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