안드로이드 UI 렌더링 방식 (View가 그려지는 과정)

안드로이드의 화면은 아래와 같은 단위로 구성된다. 화면을 구성하는 최소 단위는 View이며 최대 단위는 Window이다.

Window > Surface > Canvas > View

Window

Window는 화면 구성의 가장 상위 요소로 무언가를 그릴 수 있는 화면상의 사각 영역을 말한다.

하나의 화면 안에는 여러 개의 Window가 존재할 수 있고, 각각의 Window는 용도에 따라 고유한 타입을 가진다. 이들은 WindowManager에 의해 관리된다.

어플리케이션은 WindowManager와 상호작용하여 Window를 만들 수 있다. WindowManager는 각각의 Window에 Surface를 만들어 어플리케이션에 전달하고, 어플리케이션은 이를 통해 화면을 렌더링한다.

Window는 터치 이벤트, 키 이벤트 등 사용자 이벤트를 받아서 처리할 수 있다.

Surface

Surface는 화면에 합성되는 픽셀을 보유한 객체이다.

화면에 보여지는 모든 윈도우(스테이터스 바, 다이얼로그, 액티비티 등)는 자신만의 Surface를 가지고 있으며, Surface Flinger가 각 Surface의 픽셀들을 Z-order에 따라 합성하여 실제 화면에 렌더링하는 역할을 맡고 있다.

Surface는 렌더링시에 더블 버퍼링 방식을 이용하기 위해 일반적으로 두개의 버퍼를 가지고 있다.

Canvas

Canvas는 모든 드로잉 메서드를 포함하고 있는 클래스이다. 각종 도형, 선 등을 그리기 위한 모든 로직이 Canvas 내에 포함되어 있다. Canvas는 Bitmap 또는 OpenGL 컨테이너 위에 그려진다.

View

View는 Window 내에 존재하는 인터랙티브한 UI 요소를 말한다. (Button, TextView 등)

화면이 그려지는 방식

Surface가 잠겨있는 상태

Surface의 Canvas를 가져와 그리기에 사용한다. 계층 구조에 따라 View로 Canvas를 전달(onDraw)하여 각 View에 해당하는 UI를 그려나간다.

Canvas 잠금 해제 및 Post

모든 View가 버퍼에 그려지면 Surface가 잠금 해제되면서 현재 버퍼와 포그라운드 버퍼가 스왑되고 Surface Flinger에 의해 화면에 합성된다.

View가 그려지는 방식

View는 포커스를 얻으면 레이아웃을 그리도록 요청한다. 이 때, 레이아웃의 루트 노드를 제공해야 한다. 그리기는 루트 노드로부터 자식 노드 방향으로 트리를 따라 전위 순회 방식으로 그려진다. 레이아웃을 그리는 과정은 아래와 같다.

measure() -> onMeasure() -> layout() -> onLayout() -> draw() -> onDraw()

measure, onMeasure

View의 크기를 측정하기 위해 호출된다. 측정 과정에서 부모와 자식 View 간의 크기 정보를 정의하기 위해 아래 두 가지의 클래스를 사용한다.

1. ViewGroup.LayoutParams
2. 자식 View가 어떻게 측정될지를 요청하는데 사용된다.
   ViewGroup의 하위 클래스에 따라 다른 속성의 LayoutParams가 존재할 수 있다. (ex. LinearLayout.LayoutParams)
3. ViewGroup.MeasureSpec
   • UNSPECIFIED: 자식 View가 원하는 대로 크기를 결정
   • EXACTLY: 부모 View가 자식 View의 크기를 결정
   • AT_MOST: 지정된 크기까지 자식 View가 원하는 대로 크기를 결정
4. 부모 View가 자식 View에게 요구사항을 전달하는데 사용된다.

layout, onLayout

View의 크기와 위치를 할당하기 위해 호출된다.

draw, onDraw

실제로 View를 그리는 단계이다. 전달받은 Canvas 객체와 Paint 객체를 이용하여 필요한 모양과 색을 그린다.

참고

1. Android - Window, View, Surface, Canvas, Bitmap
2. [안드로이드] Window, Surface, Canvas, View
3. [Android] View 함수