invalidate() — چیست، مکانیزم ترسیم مجدد و invalidate(Rect)

invalidate() در Android چیست

invalidate() — متدی از کلاس android.view.View است که به سیستم Android اطلاع می‌دهد نمایش بصری ویو منسوخ شده است. پس از فراخوانی متد، سیستم ویو را به عنوان dirty علامت‌گذاری کرده و ترسیم مجدد آن را در نزدیک‌ترین چرخه به‌روزرسانی صفحه برنامه‌ریزی می‌کند (معمولاً 16 ms برای 60 FPS).

متد invalidate() اشکال مختلفی دارد: بدون پارامتر (ترسیم مجدد کامل)، با پارامتر Rect (جزئی) و با پارامترهای ltrb (left, top, right, bottom). همه نسخه‌ها به صورت ناهمگام کار می‌کنند و می‌توانند از رشته UI فراخوانی شوند. برای فراخوانی از رشته‌های پس‌زمینه postInvalidate() وجود دارد.

ترسیم مجدد از طریق invalidate() چگونه کار می‌کند

مکانیزم ترسیم مجدد در Android بر اساس ViewRootImpl است — کامپوننت داخلی که View Hierarchy را به Surface برای ترسیم متصل می‌کند. هنگامی که invalidate() فراخوانی می‌شود، ViewRootImpl ناحیه ویو را به عنوان dirty علامت‌گذاری کرده و از طریق Choreographer — سرویس سیستمی که ترسیم را با فرکانس به‌روزرسانی صفحه همگام می‌کند — درخواست ترسیم مجدد ارسال می‌کند.

چرخه ترسیم مجدد

Choreographer سیگنال Vsync را دریافت کرده و یک گذر سه‌گانه را اجرا می‌کند: measure، layout، draw. با این حال invalidate() فقط روی فاز draw تأثیر می‌گذارد — فازهای measure و layout اجرا نمی‌شوند مگر اینکه requestLayout() فراخوانی شده باشد. این تفاوت کلیدی است: invalidate() سبک‌تر از requestLayout() است زیرا هندسه را دوباره محاسبه نمی‌کند.

class CustomChartView(context: Context, attrs: AttributeSet?)
    : View(context, attrs) {

    private var dataPoints: List<Float> = emptyList()
    private val paint = Paint(Paint.ANTI_ALIAS_FLAG)

    fun updateData(newPoints: List<Float>) {
        dataPoints = newPoints
        invalidate() // درخواست ترسیم مجدد
    }

    override fun onDraw(canvas: Canvas) {
        super.onDraw(canvas)
        paint.color = Color.BLUE
        paint.strokeWidth = 4f
        paint.style = Paint.Style.STROKE

        // رسم خط نمودار
        val path = Path()
        dataPoints.forEachIndexed { index, value ->
            val x = index * width / max(dataPoints.size - 1, 1)
            val y = height - value * height
            if (index == 0) path.moveTo(x, y)
            else path.lineTo(x, y)
        }
        canvas.drawPath(path, paint)
    }
}

در این مثال، یک View سفارشی برای ترسیم نمودار هنگام به‌روزرسانی داده‌ها invalidate() را فراخوانی می‌کند. سیستم فقط این View را دوباره ترسیم می‌کند و بر سایر عناصر سلسله‌مراتب تأثیر نمی‌گذارد. onDraw() Canvas را برای ترسیم خطوط از طریق Path دریافت می‌کند.

invalidate() در مقابل postInvalidate()

تفاوت اصلی بین invalidate() و postInvalidate() در ایمنی رشته است. invalidate() باید فقط از رشته UI (main thread) فراخوانی شود. postInvalidate() را می‌توان از هر رشته‌ای فراخوانی کرد — از طریق Handler درخواست ترسیم مجدد را به رشته UI ارسال می‌کند.

در عمل، postInvalidate() در سناریوهای بارگذاری داده از شبکه، پردازش نتایج سنسورها یا محاسبات پس‌زمینه استفاده می‌شود. اگر در رشته UI هستید — همیشه برای حداقل تأخیر از invalidate() استفاده کنید.

    // فراخوانی شده از رشته UI
view.invalidate()

    // فراخوانی شده از رشته پس‌زمینه
Thread {
    // محاسبات سنگین
    val result = performHeavyCalculation()
    runOnUiThread {
        updateUi(result)
    }
}.start()

ترسیم مجدد جزئی از طریق invalidate(Rect)

invalidate(Rect) و invalidate(int l, int t, int r, int b) امکان محدود کردن ناحیه ترسیم مجدد را فراهم می‌کنند. این برای عملکرد بسیار مهم است: هنگام به‌روزرسانی فقط بخشی از View (مثلاً حرکت مکان‌نما، تغییر نشانگر) ترسیم مجدد کل ویو بی‌معنی است.

سیستم مستطیل dirty مشخص شده را از طریق canvas.clipBounds به onDraw() منتقل می‌کند. در داخل onDraw() می‌توان clipBounds را بررسی کرد و فقط در محدوده این ناحیه ترسیم کرد، اگرچه Android Canvas به طور خودکار ترسیم را خارج از مستطیل dirty محدود می‌کند.

    // به‌روزرسانی جزئی: فقط ناحیه مکان‌نما
private val cursorRect = Rect()

fun moveCursorTo(newX: Int, newY: Int) {
    // موقعیت قدیمی را نامعتبر کن
    invalidate(cursorRect)

    cursorRect.set(newX - 5, newY - 5,
                  newX + 5, newY + 5)

    // موقعیت جدید را نامعتبر کن
    invalidate(cursorRect)
}

بدون ترسیم مجدد جزئی، هر حرکت مکان‌نما کل View را دوباره ترسیم می‌کرد که برای یک نمودار بزرگ به معنای ترسیم مجدد هزاران پیکسل به جای چند ده عدد است. invalidate(Rect) — یک تکنیک اجباری برای ویرایشگرها، بوم‌های نقاشی و کامپوننت‌های متحرک است.

invalidate() در مقابل requestLayout(): تفاوت در چیست

یکی از اشتباهات رایج فراخوانی requestLayout() جایی است که invalidate() کافی است، و برعکس. تفاوت اساسی است: invalidate() فقط روی فاز draw تأثیر می‌گذارد، در حالی که requestLayout() چرخه کامل measure → layout → draw را اجرا می‌کند.

اگر متن را در TextView تغییر می‌دهید — invalidate() کافی است، زیرا اندازه ویو تغییر نمی‌کند. اگر متن ممکن است به خط جدید منتقل شده و ارتفاع را افزایش دهد — requestLayout() نیاز است. Android Lint از طریق قوانین عملکرد به ردیابی چنین خطاهایی کمک می‌کند.

بهینه‌سازی عملکرد invalidate()

فراخوانی‌های بیش از حد invalidate() — یکی از دلایل اصلی عملکرد پایین Viewهای سفارشی در Android است. تکنیک‌های بهینه‌سازی را بررسی می‌کنیم.

فرکانس فراخوانی را به حداقل برسانید

اگر داده‌ها با فرکانس بالا به‌روزرسانی می‌شوند (سنسورها، انیمیشن، ویدیو)، در هر تغییر invalidate() را فراخوانی نکنید. برای همگام‌سازی با فرکانس به‌روزرسانی صفحه از ValueAnimator یا Choreographer.FrameCallback استفاده کنید. این تضمین می‌کند که invalidate() بیش از یک بار در هر فریم فراخوانی نمی‌شود.

از Hardware Acceleration استفاده کنید

از API 14 Android شتاب سخت‌افزاری را از طریق GPU پشتیبانی می‌کند. اگر View سفارشی شما فقط از Canvas API (drawRect، drawCircle، drawPath) استفاده می‌کند، شتاب به صورت شفاف کار می‌کند. برای عملیات سازگار با DisplayList، invalidate() به طور قابل توجهی سریع‌تر پردازش می‌شود.

// استفاده از Choreographer برای همگام‌سازی Vsync
private val frameCallback = Choreographer.FrameCallback { frameTimeNanos ->
    updateAnimation(frameTimeNanos)
    invalidate()
    Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this)
}

fun startAnimation() {
    Choreographer.getInstance().postFrameCallback(frameCallback)
}

برای به‌روزرسانی‌های نقطه‌ای از invalidate(Rect) استفاده کنید، از فراخوانی invalidate() از داخل onDraw() خودداری کنید (حلقه بی‌نهایت) و همیشه با GPU Profile Rendering روی دستگاه پروفایل بگیرید. این زمان دقیق ترسیم هر فریم را نشان داده و به شناسایی نقاط مشکل‌دار کمک می‌کند.