Android理解 Window 与 WindowManager
本来是要讲 activity 的window创建过程，但首先得先了解一些 window 的知识，然后才来介绍会比较好点。
一 . Window 介绍
在我们日常开发中，Window 看似接触的不多，实际上，Android 中所有的视图都是通过 Window 来呈现的，不管是 Activity，Dialog、Taost 还是 PupopWindow ，它们的视图其实都是附加在 Window 上的。
Window 是一个抽象类，它的创建类是 PhoneWindow，它的具体实现类位于 WindowManagerService中；
每个 window 都对应一个 View 和一个 ViewRootImpl， window 和 view 是通过 ViewRootImpl来 来建立联系的，因此 window 并不是实际存在，它是以 view 的形式存在。
这点从 windowmanager 的定义也能看出来，它的三个接口方法，addView，updateView，removeView 都是针对 view 的，这说明 view 才是 window 的实体。
1.1. Window 和 WindowManager
上面说到，创建一个 window 可以通过 WindowManager 来实现，比如简单添加一个 TextView：
TextView textView = new TextView(this);
textView.setText("测试");
WindowManager wm = (WindowManager) getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
WindowManager.LayoutParams params = new WindowManager.LayoutParams();
params.flags = WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL|
WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE|
WindowManager.LayoutParams.FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED;
params.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ALERT;
params.format = PixelFormat.TRANSLUCENT;
params.width = 200;
params.height = 200;
params.gravity = Gravity.START|Gravity.TOP;
wm.addView(textView,params);
上面将一个 textview 放到左上角的位置，并规定大小为 200x200；
其中，params 中，flags 和 type 比较重要。
1.1.1 flags
其中，flags 参数表示 window 的属性，它有很多属性，这里只简单介绍几个，其他请自行查看官方文档：
- FLAG_NOT_TOUCH_MODAL: 触摸事件在 window 的区域内，区域外的传递给底层的 window。
- FLAG_NOT_FOCUSABLE： 表示 window 不需要获取焦点，也不需要接受各种输入事件，次标记会同时启用 FLAG_NOT_TOUCH_MODAL ，最终事件会传递给下层的具有焦点的 window；这个要特别注意的，如果你需要点击事件，不要使用该标志。
- FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED：开启次模式可以让 Window 显示在锁屏的界面上
1.1.1 type
Type 表示 Window 的类型，window 分为3中类型，分别是
- 应用 window ： 比如 activity
- 子 window：子 window 不能单独存在，比如 dialog
- 系统 window ：需要申明权限才能创建的window，比如在service 中，弹出一个dialog，就需要配置 WindowManager.LayoutParams 的 type 为系统级别的；Toast 也是个系统级别的 window。
window 也是分层的，每个window都有一个 z-ordered，层级大的覆盖在层级小的window上面。其中：
- 应用 window：层级范围 1-99
- 子 window ：层级范围为 1000~1999
- 系统 window：基层范围是 2000~2999
如果想要 Window 位于所有 Window 的最顶层，那么采用较大的层级即可。很显然，系统的 window 的层级是最大的，一般我们可以使用 TYPE_SYSTEM_OVERLAY 或者 其他的，但是要记得加权限：
不然系统 window 会报错的。
二、Window 的内部实现
Window 是一个抽象的概念，每一个 Window 都对应一个 View 和 一个 ViewRootImpl，Window 和 View 是通过 ViewRootImpl 来建立联系的，因此 Window 并不存在，而是以 View 的形式存在的。
2.1 Window 的添加过程
在实际使用中，我们无法访问 window，只能通过 WindowManager，它是window 访问的入口。WindowManager 是一个接口， 它的具体实现类是 WindwoManagerImpl 类中，其中添加View addView()、更新View updateViewLayout()、删除View removeView() 的方法如下：
@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
applyDefaultToken(params);
mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);
}
@Override
public void updateViewLayout(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
applyDefaultToken(params);
mGlobal.updateViewLayout(view, params);
}
@Override
public void removeView(View view) {
mGlobal.removeView(view, false);
}
可以看到，windowmanagerlmpl 并没有直接实现 window 的三大操作，而是交给了 WindowManagerGlobal ：
private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
进入mGlobal 的 addview() 查看:
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
Display display, Window parentWindow) {
if (view == null) {
throw new IllegalArgumentException("view must not be null");
}
if (display == null) {
throw new IllegalArgumentException("display must not be null");
}
if (!(params instanceof WindowManager.LayoutParams)) {
throw new IllegalArgumentException("Params must be WindowManager.LayoutParams");
}
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params;
if (parentWindow != null) {
parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams);
}
....
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view);
mRoots.add(root);
mParams.add(wparams);
// do this last because it fires off messages to start doing things
try {
root.setView(view, wparams, panelParentView);
} catch (RuntimeException e) {
// BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
if (index >= 0) {
removeViewLocked(index, true);
}
throw e;
}
}
}
可以看到，如果是 子window ，还需要调整一些参数布局：
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params;
if (parentWindow != null) {
parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams);
}
接着最重要的一点是，创建 ViewRootImpl，并将 view 添加到列表中。
那么 mViews 、mRoots 是什么意思呢？在 WindowManagerGlobal 中，有几个比较重要的列表，如下：
private final ArrayList mViews = new ArrayList();
private final ArrayList mRoots = new ArrayList();
private final ArrayList mParams =
new ArrayList();
private final ArraySet mDyingViews = new ArraySet();
其中
- mViews 存储所有 window 所对应的 view
- mRoots 存储的是所有 window 所对应的 ViewRootImpl
- mParams 存储所有 window 对应的布局参数
- mDyingViews 则存储了哪些正在啊被删除的 View 对象。
我们都知道，View 的绘制过程是由 ViewRootImpl 来完成的，这里也不例外，在 setView() 中，会完成异步绘制的流程，setView 的代码比较多，它里面会对参数进行判断，并可以通过 requestLayout() 方法完成异步刷新请求：
@Override
public void requestLayout() {
if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
checkThread();
mLayoutRequested = true;
scheduleTraversals();
}
}
scheduleTraversals 才是 View 的绘制入口，会执行 mChoreographer.postCallback 绘制;
下一次的垂直信号过来的时候，执行 mTraversalRunnable ，它的实现类为 TraversalRunnable ，在 run 方法中执行 doTraversal()
#ViewRootImpl#pokeDrawLockIfNeeded
void scheduleTraversals() {
if (!mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = true;
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
...
}
#ViewRootImpl#TraversalRunnable
final class TraversalRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
doTraversal();
}
}
#ViewRootImpl#doTraversal
void doTraversal() {
if (mTraversalScheduled) {
mTraversalScheduled = false;
mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
if (mProfile) {
Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
}
performTraversals();
....
}
其中 performTraversals 函数比较多，这里列出它的主要工作好了，具体细节看源码：
- 当第一次调用时，执行 dispatchAttachedToWindow -> view.onAttachedToWindow
- 拿到 window 的参数，通过调用 relayoutWindow -> mWindowSession.relayout()，请求 WindowManaagerService 来计算窗口大小，内容区域大小等。
- 调用 performMessure -> mView.measure() -> onMeasuse() 递归测量 View 的大小
- performLayout -> mView.layout -> onLayout ， 递归执行布局
- performDraw -> mView.draw -> onDraw ， 递归执行绘制
在 setView 执行完 requestLayout()之后，会调用以下代码：
try {
mOrigWindowType = mWindowAttributes.type;
mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = true;
collectViewAttributes();
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mTmpFrame,
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel,
mTempInsets);
setFrame(mTmpFrame);
} catch (RemoteException e) {
mAdded = false;
mView = null;
mAttachInfo.mRootView = null;
mInputChannel = null;
mFallbackEventHandler.setView(null);
unscheduleTraversals();
setAccessibilityFocus(null, null);
throw new RuntimeException("Adding window failed", e);
} finally {
if (restore) {
attrs.restore();
}
}
可以可以看到，window 的最后显示，是通过 mWindowSession.addToDisplay() 去实现的，而 mWindowSession 的实现类为 Session ，是典型的Binder机制：
@Override
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
int viewVisibility, int displayId, Rect outFrame, Rect outContentInsets,
Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, InputChannel outInputChannel,
InsetsState outInsetsState) {
return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId, outFrame,
outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outDisplayCutout, outInputChannel,
outInsetsState);
}
mService 为 WindowmanagerService，它会调用 addWindow 方法实现 window 的添加。
所以，window 的最终实现，还是在 WindwoManagerService；通过上面的源码观察，我们也可以发现，Window 和 View 的关联是通过 ViewRootImpl 去实现的，而 WindwoManagerService 并不关心具体的 UI 内容，而是关心 Window 的层级，大小等信息。
2.2 Window 的删除
window 的删除与添加类似，也是通过 WindowManagerGlobal 来实现的，来看看 removeView方法：
@UnsupportedAppUsage
public void removeView(View view, boolean immediate) {
if (view == null) {
throw new IllegalArgumentException("view must not be null");
}
synchronized (mLock) {
int index = findViewLocked(view, true);
View curView = mRoots.get(index).getView();
removeViewLocked(index, immediate);
if (curView == view) {
return;
}
throw new IllegalStateException("Calling with view " + view
+ " but the ViewAncestor is attached to " + curView);
}
}
当 view 不为null，则通过 findViewLocked() 找到下标，然后通过 mRoots 找到当前的 view，并通过 removeViewLocked() 方来实现删除：
private void removeViewLocked(int index, boolean immediate) {
ViewRootImpl root = mRoots.get(index);
View view = root.getView();
if (view != null) {
InputMethodManager imm = view.getContext().getSystemService(InputMethodManager.class);
if (imm != null) {
imm.windowDismissed(mViews.get(index).getWindowToken());
}
}
boolean deferred = root.die(immediate);
if (view != null) {
view.assignParent(null);
if (deferred) {
mDyingViews.add(view);
}
}
}
它主要做以下几个动作：
- 如果能找到view，关闭软键盘
- 通过 root.die(immediate) 来进行同步删除，或者异步删除，这个后面一起分析
- 通过 mDyingViews 添加要移除的view
上面说到 root.die(immediate) 删除是同步还是异步的，它的 die() 方法如下：
boolean die(boolean immediate) {
// Make sure we do execute immediately if we are in the middle of a traversal or the damage
// done by dispatchDetachedFromWindow will cause havoc on return.
if (immediate && !mIsInTraversal) {
doDie();
return false;
}
if (!mIsDrawing) {
destroyHardwareRenderer();
} else {
Log.e(mTag, "Attempting to destroy the window while drawing!\n" +
" window=" + this + ", title=" + mWindowAttributes.getTitle());
}
mHandler.sendEmptyMessage(MSG_DIE);
return true;
}
可以看到，如果是同步的，直接通过 doDie() 方法去删除，如果是异步的，则通过 mHandler.sendEmptyMessage(MSG_DIE); 发送一个消息，在handleMessage 也是执行 doDIe() 方法；
doDie() 的实现是怎么样的呢？如下：
void doDie() {
checkThread();
if (LOCAL_LOGV) Log.v(mTag, "DIE in " + this + " of " + mSurface);
synchronized (this) {
if (mRemoved) {
return;
}
mRemoved = true;
if (mAdded) {
dispatchDetachedFromWindow();
}
if (mAdded && !mFirst) {
destroyHardwareRenderer();
if (mView != null) {
int viewVisibility = mView.getVisibility();
boolean viewVisibilityChanged = mViewVisibility != viewVisibility;
if (mWindowAttributesChanged || viewVisibilityChanged) {
// If layout params have been changed, first give them
// to the window manager to make sure it has the correct
// animation info.
try {
if ((relayoutWindow(mWindowAttributes, viewVisibility, false)
& WindowManagerGlobal.RELAYOUT_RES_FIRST_TIME) != 0) {
mWindowSession.finishDrawing(mWindow);
}
} catch (RemoteException e) {
}
}
destroySurface();
}
}
mAdded = false;
}
WindowManagerGlobal.getInstance().doRemoveView(this);
}
如果有被添加，调用dispatchDetachedFromWindow() ，它是实现 view 删除的主要功能：
- mView.dispatchDetachedFromWindow(),从而回调 View 的 onDetachedFromWindow() 方法；
- 删除硬件渲染、清除回调，销毁 surface
- 通过 mWindowSession.remove(mWindow)，从 WindowManagerService 删除 window。
然后通过 WindowManagerGlobal.getInstance().doRemoveView(this) 从 mRoots 等删除这个 view 的索引：
void doRemoveView(ViewRootImpl root) {
synchronized (mLock) {
final int index = mRoots.indexOf(root);
if (index >= 0) {
mRoots.remove(index);
mParams.remove(index);
final View view = mViews.remove(index);
mDyingViews.remove(view);
}
}
if (ThreadedRenderer.sTrimForeground && ThreadedRenderer.isAvailable()) {
doTrimForeground();
}
}
2.3 Window 的更新
Window 的更新也是通过 WindowmanagerGlobal ，来看看updateViewLayout():
public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
if (view == null) {
throw new IllegalArgumentException("view must not be null");
}
if (!(params instanceof WindowManager.LayoutParams)) {
throw new IllegalArgumentException("Params must be WindowManager.LayoutParams");
}
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams)params;
view.setLayoutParams(wparams);
synchronized (mLock) {
int index = findViewLocked(view, true);
ViewRootImpl root = mRoots.get(index);
mParams.remove(index);
mParams.add(index, wparams);
root.setLayoutParams(wparams, false);
}
}
首先，会通过 view.setLayoutParams(wparams); 更新 view 的 params ，接着会通过 root.setLayoutParams(wparams, false) 方法，ViewRootImpl 会通过 scheduleTraversals() 重新对 view 进行 测量，布局，绘制的工作。
这样，我们就学习完 window 与 View，ViewRootImpl 等关系了。
参考Android艺术开发探索