为了能够让低版本的Android系统能够运行新特性，AppCompat框架自Support时代就已推出。但随着AndroidX的一统江湖，AppCompat的相关类则一并迁移到了AndroidX库里。

Android开发者应该都不陌生，在Android Studio上创建的项目默认采用AppCompatActivity作为Activity的基类。可以说，这个类是整个AppCompat框架里最重要的类，也是我们今天研究AppCompat的起点。

1. AppCompatActivity

其间接继承自Activity，之间还继承了其他Activity特色类,可以使得低版本上运行的Activity也能拥有ToolBar和暗黑主题等新功能。

AppCompatActivity extends FragmentActivity extends ComponentActivity extends ComponentActivity extends Activity*

先来感受一下AppCompatActivity和Activity在UI上的表现。

从对比图上看并没有太大区别，但从UI的树形图上看是有些区别的。比如AppCompatActivity的content区域的上方多了一个LinearLayout和ViewStub控件，再比如AppCompatActivity下面的是AppCompatTextView而不是TextView。

那这些差异是如何实现的，有什么用意？

谈到AppCompatActivity实现的话不得不提幕后的大管家AppCompatDelegate类，其承载了AppCompatActivity几乎所有的实现工作。

比如AppCompatActivity复写了setContentView()的逻辑，交由大管家AppCompatDelegate去实现其特有的UI结构。

1.1 AppCompatDelegate

重点介绍下大管家的头号工作：setContentView()，具体分为如下几个小任务。

• ensureSubDecor()确保ActionBar的特有UI结构创建完毕
• removeAllViews()确保ContentView的所有Child全部被移除干净
• inflate()将画面的内容布局解析并添加到ContentView下

第一步ensureSubDecor()的内容比较多,又分为几个子任务，包括调用createSubDecor()创建ActionBar特有布局,setWindowTitle()将Activity标题反映到ToolBar上以及applyFixedSizeWindow()去调整DecorView尺寸。

核心内容在于createSubDecor()这个子任务。它需要确保ActionBar的特有布局创建出来并和Window的DecorView产生联系。

1. ensureWindow()

获取Activity所属的Window引用并添加window相关回调

2. getDecorView()

告知Window去创建DecorView，这里要提一下PhoneWindow的generateLayout()，其将依据主题的创建不同的布局结构，比如AppCompatActivity的话将解析screen_simple.xml得到DecorView的基本结构，其包括根布局LinearLayout，用来映射actionmode布局的viewstub以及承载App内容的id为ContentView

3. inflate()

获取ActionBar的布局，主要是abc_screen_toolbar.xml和abc_screen_content_include.xml两个文件

4. removeViewAt()和addView()

将ContentView的子View迁移至ActionBar布局下。具体方法是将其所有child移除并add到ActionBar布局下id为action_bar_activity_content的ViewGroup下面，并将原有ContentView的id置空，同时将该目标ViewGroup的id设置为Content。意味着它将成为AppCompatActivity画面承载内容区域的父布局

1.2 公开的API

除了setContentView()在打造布局结构上的差异，AppCompatActivity还提供了些Activity所没有的API供开发者使用。

• getSupportActionBar() 用以获取AppCompat特有的ActionBar组件供开发者定制ActionBar
• getDelegate() 获取AppCompatActivity内部实现的大管家AppCompatDelegate的实例(实际上将通过静态的create()获取实现类AppCompatDelegateImpl的实例)
• getDrawerToggleDelegate() 获取抽屉导航布局DrawerLayout的代理类ActionBarDrawableToggleImpl的实例,用来和ActionBar进行UI的交互
• onNightModeChanged() 不同于配置了uiMode的外部配置变更后才能收到主题变化的通知，本API可以在暗黑主题的适配模式(比如跟随系统设置模式和跟随电量设置模式等)发生变化后得到回调，可利用这个时机做些补充处理

1.3 使用上的注意

AppCompatActivity的注释上有如下说明，推荐采用Theme.AppCompat主题。

You can add an ActionBar to your activity when running on API level 7 or higher by extending this class for your activity and setting the activity theme to Theme.AppCompat or a similar theme.

经过验证如果我们使用了别的主题就会得到如下的crash。

You need to use a Theme.AppCompat theme (or descendant) with this activity.

原理在于上面自己的大管家AppCompatDelegate在创建ActionBar布局的时候有意地确保Activity是否采用了AppCompatTheme主题，尤其是如果没有指定AppCompat定义的windowActionBar的属性的话，将抛出如上的异常。

// AppCompatThemeImpl.java
    private ViewGroup createSubDecor() {
        TypedArray a = mContext.obtainStyledAttributes(R.styleable.AppCompatTheme);

        if (!a.hasValue(R.styleable.AppCompatTheme_windowActionBar)) {
            a.recycle();
            throw new IllegalStateException(
                    "You need to use a Theme.AppCompat theme (or descendant) with this activity.");
        }
        ...
    }

至于为什么用异常来确保AppCompatTheme的采用，因为后续的处理跟AppCompatTheme息息相关，如果没有采用后面的很多处理将失效。

2. AppCompatDialog

除了使用极高的AppCompatActivity以外，AppCompatDialog的曝光率也不低。其实现原理和AppCompatActivity企划一致，都是依赖大管家AppCompatDelegate进行实现。一样是为了在Dialog的基础上扩展出新ToolBar和暗黑主题的支持。

3. AppCompatTheme

前面提到的AppCompatTheme主要分为两个主题。

• Theme.AppCompat

继承自Base.V7.Theme.AppCompat主题，指定AppCompatViewInflater为widget等class的解析类，并设置AppCompatTheme所定义的基本属性，其顶级主题仍旧是老牌的主题Theme.Holo

• Theme.AppCompat.DayNight

能够自动适配暗黑主题。其继承自Base.V7.Theme.AppCompat.Light，与Theme.AppCompat的区别主要在于其默认情况下采用了light系的主题，比如colorPrimary采用primary_material_light，而Theme.AppCompat则采用primary_material_dark颜色

App采用了该主题就可以自动适配暗黑模式，这是如何做到的？

4. Dark Theme 暗黑模式

AppCompatActivity在绑定BaseContext的时候会通过AppCompatDelegate的applyDayNight()去解析App设置的暗黑主题模式并做出一些相应的配置工作。

比如常用的跟随省电模式，其指的是设备的省电模式开启后将自动进入暗黑主题，降低功耗。反之关闭之后返回到白天主题。

具体实现是AppCompatDelegate将注册监听省电模式变化的广播(ACTION_POWER_SAVE_MODE_CHANGED)。当省电模式开启/关闭时，广播接收器将自动回调updateForNightMode()去更新对应的主题。

    private boolean applyDayNight(final boolean allowRecreation) {
        ...
        @NightMode final int nightMode = calculateNightMode();
        @ApplyableNightMode final int modeToApply = mapNightMode(nightMode);
        final boolean applied = updateForNightMode(modeToApply, allowRecreation);
        ...
        if (nightMode == MODE_NIGHT_AUTO_BATTERY) {
            // 注册监听省电模式的广播接收器
            getAutoBatteryNightModeManager().setup();
        }
        ...
    }

    abstract class AutoNightModeManager {
        ...
        void setup() {
            ...
            if (mReceiver == null) {
                mReceiver = new BroadcastReceiver() {
                    @Override
                    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
                        // 省电模式变化后的回调
                        onChange();
                    }
                };
            }
            mContext.registerReceiver(mReceiver, filter);
        }
        ...
    }

    private class AutoBatteryNightModeManager extends AutoNightModeManager {
        ...
        @Override
        public void onChange() {
            // 省电模式变化后回调主题切换方法更新主题
            applyDayNight();
        }

        @Override
        IntentFilter createIntentFilterForBroadcastReceiver() {
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= 21) {
                IntentFilter filter = new IntentFilter();
                filter.addAction(PowerManager.ACTION_POWER_SAVE_MODE_CHANGED);
                return filter;
            }
            return null;
        }
    }

更新主题的处理则是如下关键代码。

    private boolean updateForNightMode(final int mode, final boolean allowRecreation) {
        ...
        // 如果Activity的BaseContext尚未初始化则直接适配新的主题值
        if ((sAlwaysOverrideConfiguration || newNightMode != applicationNightMode)
                && !mBaseContextAttached
                ...) {
            ...
            try {
                ...
                ((android.view.ContextThemeWrapper) mHost).applyOverrideConfiguration(conf);
                handled = true;
            ...
            }
        }

        final int currentNightMode = mContext.getResources().getConfiguration().uiMode
                & Configuration.UI_MODE_NIGHT_MASK;

        // 如果Activity的BaseContext已经创建，
        // 且App没有声明要处理暗黑主题变化的话，将重绘Activity
        if (!handled
                ...) {
            ActivityCompat.recreate((Activity) mHost);
            handled = true;
        }

        // 假使App声明了处理暗黑主题变化的话，
        // 那么将新的主题值更新到Configuration的uiMode属性
        // 并回调Activity#onConfigurationChanged()，等待App的自行处理
        if (!handled && currentNightMode != newNightMode) {
            ...
            updateResourcesConfigurationForNightMode(newNightMode, activityHandlingUiMode);
            handled = true;
        }

        // 最后检查是否要通知App暗黑主题模式发生变化
        // (注意这里指的是App设置的暗黑主题切换的策略发生变更，
        // 比如由跟随系统设置变更为固定暗黑模式等)
        if (handled && mHost instanceof AppCompatActivity) {
            ((AppCompatActivity) mHost).onNightModeChanged(mode);
        }
        ...
    }

细心的开发者可能会注意到我们平常在AppCompatActivity的布局里使用的控件，最终得到的类名称里会多上AppCompat的前缀。比如声明的是TextView控件最后得到的是AppCompatTextView类的实例。这是怎么做到的，为什么这么做？这就离不开ppCompatViewInflater的默默付出。

5. AppCompatViewInflater

核心功能就是将布局里的控件切换为AppCompat版本。在调用LayoutInflater解析App布局的阶段，大管家AppCompatDelegate将调用AppCompatViewInflater将布局中的控件逐个替换。

    final View createView(View parent, final String name, @NonNull Context context...) {
        ...
        switch (name) {
            case "TextView":
                view = createTextView(context, attrs);
                verifyNotNull(view, name);
                break;
            case "ImageView":
                view = createImageView(context, attrs);
                verifyNotNull(view, name);
                break;
            ...
        }
        ...
        return view;
    }

    protected AppCompatTextView createTextView(Context context, AttributeSet attrs) {
        return new AppCompatTextView(context, attrs);
    }

除了上面提到的AppCompatTextView，AppCompat的widget目录下有很多为了兼容新特性扩展的控件。以AppCompatTextView和另一个常用的AppCompatImageView来一探究竟。

6. AppCompatTextView

由代码注释就可以看出来该控件在TextView的基础上增加了Dynamic Tint和Auto Size两大特性。

先看下这两特性大体是什么效果。

可以看到第二个TextView对背景着上了更深的绿色，并对icon着上了白色，使得它内部的icon和文字相较第一个TextView看起来更清楚。这是通过AppCompatTextView提供的backgroundTint和drawableTint属性实现的，这种给背景和icon动态着色的功能就是Dynamic Tint特性。

另外可以看到最下面TextView的文本内容正好铺满整个屏幕没有在末尾出现省略，而上面那个TextView的字体尺寸较大且在尾部用省略号表示。这种自动适配字体尺寸的效果同样是依赖AppCompatTextView提供的相关属性来完成。此为Auto Size特性。

6.1 Dynamic Tint

主要依赖AppCompatBackgroundHelper和AppCompatDrawableManager实现，包括反映静态配置和动态修改的Tint属性。

主要经历这几步：

1. loadFromAttributes() 解析布局里配置的Tint属性，核心处理在于能够将设置的Tint资源解析成ColorStateList实例。

// ColorStateListInflaterCompat.java
    private static ColorStateList inflate(Resources r, XmlPullParser parser) {
        ...
        while ((type = parser.next()) != XmlPullParser.END_DOCUMENT
                && ((depth = parser.getDepth()) >= innerDepth || type != XmlPullParser.END_TAG)) {
            ...
            final int color = modulateColorAlpha(baseColor, alphaMod);
            colorList = GrowingArrayUtils.append(colorList, listSize, color);
            stateSpecList = GrowingArrayUtils.append(stateSpecList, listSize, stateSpec);
            listSize++;
        }
        ...
        return new ColorStateList(stateSpecs, colors);
    }

2. setInternalBackgroundTint()和applySupportBackgroundTint() 负责管理和区分Tint颜色的取自静态配置的属性还是外部动态配置的参数
3. tintDrawable()负责着色，本质在于调用Drawable#setColorFilter()去刷新颜色的绘制

// ResourceManagerInternal.java
    static void tintDrawable(Drawable drawable, TintInfo tint, int[] state) {
        ...
        if (tint.mHasTintList || tint.mHasTintMode) {
            drawable.setColorFilter(createTintFilter(
                    tint.mHasTintList ? tint.mTintList : null,
                    tint.mHasTintMode ? tint.mTintMode : DEFAULT_MODE,
                    state));
        } else {
            drawable.clearColorFilter();
        }
        ...
    }

6.2 Auto Size

需要解决的问题是对Text内容依据最大宽度和当前size计算自适应的最佳字体尺寸，依赖AppCompatTextHelper和AppCompatTextViewAutoSizeHelper实现。

1. 解析AutoSize相关属性的配置并设定是否需要自动适配字体尺寸的Flag。

// AppCompatTextViewAutoSizeHelper.java
    void loadFromAttributes(AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        ...
        if (a.hasValue(R.styleable.AppCompatTextView_autoSizeTextType)) {
            mAutoSizeTextType = a.getInt(R.styleable.AppCompatTextView_autoSizeTextType,
                    TextViewCompat.AUTO_SIZE_TEXT_TYPE_NONE);
        }
        ...
        if (supportsAutoSizeText()) {
            if (mAutoSizeTextType == TextViewCompat.AUTO_SIZE_TEXT_TYPE_UNIFORM) {
                ...
                setupAutoSizeText();
            }
        ...
        }
    }

    private boolean setupAutoSizeText() {
        if (supportsAutoSizeText()
                && mAutoSizeTextType == TextViewCompat.AUTO_SIZE_TEXT_TYPE_UNIFORM) {
            ...
            if (!mHasPresetAutoSizeValues || mAutoSizeTextSizesInPx.length == 0) {
                ...
                for (int i = 0; i < autoSizeValuesLength; i++) {
                    autoSizeTextSizesInPx[i] = Math.round(
                            mAutoSizeMinTextSizeInPx + (i * mAutoSizeStepGranularityInPx));
                }
                mAutoSizeTextSizesInPx = cleanupAutoSizePresetSizes(autoSizeTextSizesInPx);
            }
            mNeedsAutoSizeText = true;
        }
        ...
    }

2. 在文本内容初始化或变化的时候计算合适的字体尺寸并反映到UI上。

// AppCompatTextView.java
    protected void onTextChanged(CharSequence text, int start, int lengthBefore, int lengthAfter) {
        ...
        if (mTextHelper != null && !PLATFORM_SUPPORTS_AUTOSIZE && mTextHelper.isAutoSizeEnabled()) {
            mTextHelper.autoSizeText();
        }
    }

// AppCompatTextHelper.java
    void autoSizeText() {
        mAutoSizeTextHelper.autoSizeText();
    }

// AppCompatTextViewAutoSizeHelper.java
    void autoSizeText() {
        ...
        if (mNeedsAutoSizeText) {
            ...
            synchronized (TEMP_RECTF) {
                ...
                // 计算最佳size
                final float optimalTextSize = findLargestTextSizeWhichFits(TEMP_RECTF);
                // 如果和预设的size不一致的话更新size
                if (optimalTextSize != mTextView.getTextSize()) {
                    setTextSizeInternal(TypedValue.COMPLEX_UNIT_PX, optimalTextSize);
                }
            }
        }
        ...
    }

7. AppCompatImageView

和AppCompatTextView一样扩展了针对background和src的Dynamic Tint功能。

与AppCompatTextView不同的是AppCompatImageView对icon着色采用的属性不是attr#drawableTint是attr#tint。由AppCompatImageHelper和ImageViewCompat类实现,原理大同小异，不再赘述。

8. 辅助类

AppCompat框架的开发人员在实现AppCompat扩展控件等特性的时候用到很多辅助类，大家可以自行研究下其细节，学习下一些巧妙的实现思路。

• AppCompatBackgroundHelper
• AppCompatDrawableManager
• AppCompatTextHelper
• AppCompatTextViewAutoSizeHelper
• AppCompatTextClassifierHelper
• AppCompatResources
• AppCompatImageHelper

...

9. 类图

最后上一下AppCompat框架的简易类图，帮助大家有个整体上的认识。

10. 结语

可以看到AppCompat框架整体比较简单，因此也容易被大家忽视。但作为Jetpack系列里的基石，了解一下很有必要。