Android解析WindowManager(三)Window的添加过程


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前言

在此前的系列文章中我们学习了WindowManager体系和Window的属性,这一篇我们接着来讲Window的添加过程。建议阅读此篇文章前先阅读本系列的前两篇文章。

1.概述

WindowManager对Window进行管理,说到管理那就离不开对Window的添加、更新和删除的操作,在这里我们把它们统称为Window的操作。对于Window的操作,最终都是交由WMS来进行处理。窗口的操作分为两大部分,一部分是WindowManager处理部分,另一部分是WMS处理部分。我们知道Window分为三大类,分别是:Application Window(应用程序窗口)、Sub Windwow(子窗口)和System Window(系统窗口),对于不同类型的窗口添加过程会有所不同,但是对于WMS处理部分,添加的过程基本上是一样的, WMS对于这三大类的窗口基本是“一视同仁”的。

本篇主要会讲解Window的操作的WindowManager处理部分,至于WMS处理部分会在后续的解析WMS系列文章中进行讲解。

2.系统窗口的添加过程

三大类窗口的添加过程会有所不同,这里以系统窗口StatusBar为例,StatusBar是SystemUI的重要组成部分,具体就是指系统状态栏,用于显示时间、电量和信号等信息。我们来查看StatusBar的实现类PhoneStatusBar的addStatusBarWindow方法,这个方法负责为StatusBar添加Window,如下所示。
frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/statusbar/phone/PhoneStatusBar.java

private void addStatusBarWindow() {
makeStatusBarView();//1
mStatusBarWindowManager = new StatusBarWindowManager(mContext);
mRemoteInputController = new RemoteInputController(mStatusBarWindowManager,
mHeadsUpManager);
mStatusBarWindowManager.add(mStatusBarWindow, getStatusBarHeight());//2
}

注释1处用于构建StatusBar的视图。在注释2处调用了StatusBarWindowManager的add方法,并将StatusBar的视图(StatusBarWindowView)和StatusBar的传进去。
frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/statusbar/phone/StatusBarWindowManager.java

public void add(View statusBarView, int barHeight) {
mLp = new WindowManager.LayoutParams(
ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT,
barHeight,
WindowManager.LayoutParams.TYPE_STATUS_BAR,//1
WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE
| WindowManager.LayoutParams.FLAG_TOUCHABLE_WHEN_WAKING
| WindowManager.LayoutParams.FLAG_SPLIT_TOUCH
| WindowManager.LayoutParams.FLAG_WATCH_OUTSIDE_TOUCH
| WindowManager.LayoutParams.FLAG_DRAWS_SYSTEM_BAR_BACKGROUNDS,
PixelFormat.TRANSLUCENT);
mLp.flags |= WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED;
mLp.gravity = Gravity.TOP;
mLp.softInputMode = WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE;
mLp.setTitle("StatusBar");
mLp.packageName = mContext.getPackageName();
mStatusBarView = statusBarView;
mBarHeight = barHeight;
mWindowManager.addView(mStatusBarView, mLp);//2
mLpChanged = new WindowManager.LayoutParams();
mLpChanged.copyFrom(mLp);
}

首先通过创建LayoutParams来配置StatusBar视图的属性,包括Width、Height、Type、 Flag、Gravity、SoftInputMode等,不了Window属性的请查看Android解析WindowManager(二)Window的属性这篇文章。 关键在注释1处,设置了TYPE_STATUS_BAR,表示StatusBar视图的窗口类型是状态栏。在注释2处调用了WindowManager的addView方法,addView方法定义在WindowManager的父类接口ViewManager中,而实现addView方法的则是WindowManagerImpl中,如下所示。
frameworks/base/core/java/android/WindowManagerImpl.java

@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
applyDefaultToken(params);
mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);
}

在WindowManagerImpl的addView方法中,接着会调用WindowManagerGlobal的addView方法:

frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerGlobal.java

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
Display display, Window parentWindow) {
...//参数检查
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params;
if (parentWindow != null) {
parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams);//1
} else {
...
}
ViewRootImpl root;
View panelParentView = null;
...
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);//2
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view);
mRoots.add(root);//3
mParams.add(wparams);
}
try {
root.setView(view, wparams, panelParentView);//4
} catch (RuntimeException e) {
...
}
}

首先会对参数view、params和display进行检查。注释1处,如果当前窗口要作为子窗口,就会根据父窗口对子窗口的WindowManager.LayoutParams类型的wparams对象进行相应调整。注释2处创建了ViewRootImp并赋值给root,紧接着在注释3处将root存入到ArrayList<ViewRootImpl>类型的mRoots中,除了mRoots,mViews和mParams也是ArrayList类型的,分别用于存储窗口的view对象和WindowManager.LayoutParams类型的wparams对象。注释4处调用了ViewRootImpl的setView方法。
ViewRootImpl身负了很多职责:

  • View树的根并管理View树
  • 触发View的测量、布局和绘制
  • 输入事件的中转站
  • 管理Surface
  • 负责与WMS进行进程间通信

frameworks/base/core/java/android/view/ViewRootImpl.java

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
synchronized (this) {
...
try {
mOrigWindowType = mWindowAttributes.type;
mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = true;
collectViewAttributes();
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
}
...
}

setView方法中有很多逻辑,这里只截取了一小部分,主要就是调用了mWindowSession的addToDisplay方法。mWindowSession是IWindowSession类型的,它是一个Binder对象,用于进行进程间通信,IWindowSession是Client端的代理,它的Server端的实现为Session,此前包含ViewRootImpl在内的代码逻辑都是运行在本地进程的,而Session的addToDisplay方法则运行在WMS所在的进程。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/Session.java

@Override
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
int viewVisibility, int displayId, Rect outContentInsets, Rect outStableInsets,
Rect outOutsets, InputChannel outInputChannel) {
return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId,
outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outInputChannel);
}

addToDisplay方法中会调用了WMS的addWindow方法,并将自身也就是Session,作为参数传了进去,每个应用程序进程都会对应一个Session,WMS会用ArrayList来保存这些Session。这样剩下的工作就交给WMS来处理,在WMS中会为这个添加的窗口分配Surface,并确定窗口显示次序,可见负责显示界面的是画布Surface,而不是窗口本身。WMS会将它所管理的Surface交由SurfaceFlinger处理,SurfaceFlinger会将这些Surface混合并绘制到屏幕上。
窗口添加的WMS处理部分会在后续介绍WMS的系列文章进行讲解,系统窗口的添加过程的时序图如下所示。

系统窗口的添加过程_副本.png

3.Activity的添加过程

无论是哪种窗口,它的的添加过程在WMS处理部分中基本是类似的,只不过会在权限和窗口显示次序等方面会有些不同。但是在WindowManager处理部分会有所不同,这里以最典型的应用程序窗口Activity为例,Activity在启动过程中,如果Activity所在的进程不存在则会创建新的进程,创建新的进程之后就会运行代表主线程的实例ActivityThread,不了解的请查看Android应用程序进程启动过程(前篇)这篇文章。ActivityThread管理着当前应用程序进程的线程,这在Activity的启动过程中运用的很明显,不了解的请查看Android深入四大组件(一)应用程序启动过程(后篇)这篇文章。当界面要与用户进行交互时,会调用ActivityThread的handleResumeActivity方法,如下所示。

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

final void handleResumeActivity(IBinder token,
boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
...
r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);//1
...
if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
r.window = r.activity.getWindow();
View decor = r.window.getDecorView();
decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
ViewManager wm = a.getWindowManager();//2
WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
a.mDecor = decor;
l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
l.softInputMode |= forwardBit;
if (r.mPreserveWindow) {
a.mWindowAdded = true;
r.mPreserveWindow = false;
ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl();
if (impl != null) {
impl.notifyChildRebuilt();
}
}
if (a.mVisibleFromClient && !a.mWindowAdded) {
a.mWindowAdded = true;
wm.addView(decor, l);//3
}
...
}

注释1处的performResumeActivity方法最终会调用Activity的onResume方法。在注释2处得到ViewManager类型的wm对象,在注释3处调用了wm的addView方法,而addView方法的实现则是在WindowManagerImpl中,此后的过程在上面的系统窗口的添加过程已经讲过,唯一需要注意的是addView的第一个参数是DecorView。

结语

ViewManager不只定义了addView方法用来添加窗口,还定义了updateViewLayout和removeView方法用来更新和删除窗口,如下所示。

package android.view;
public interface ViewManager
{
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
public void removeView(View view);
}

其定义的updateViewLayout和removeView方法的处理流程和addView方法是类似的,都是要经过WindowManagerGlobal处理,最后通过Session与WMS进行跨进程通信,将更新和删除窗口的工作交由WMS来处理,这里不会对其进行介绍,想了解可以查看源码或者查看《Android开发艺术探索》第八章。

参考资料
《深入理解Android内核设计思想》第二版
《深入理解Android:卷III》
《Android开发艺术探索》

刘望舒 wechat
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  • 本文作者: 刘望舒
  • 本文链接: /framework/wm/3-add-window.html
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