上面3个名词在开发中经常听到,在Android开发中,Window是所有视图的载体,如Activity,Dialog和Toast的视图,我们想要对Window进行添加和删除就要通过WindowManager来操作,而WindowManager就是通过Binder与WindowManagerService进行跨进程通信,把具体的实现工作交给WindowManagerService(下面简称WMS)。下面分别介绍它们,理清它们的基本脉络。
本文基于Android8.0, 相关源码位置如下:
frameworks/base/core/java/android/view/*.java(*代表Window, WindowManager, ViewManager, WindowManagerImpl,WindowManagerGlobal, ViewRootImpl)
frameworks/base/core/java/com/android/internal/policy/PhoneWindow.java
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/Session.java
Window在Android开发中是一个窗口的概念,它是一个抽象类,我们打开Window,如下:
public abstract class Window {
public static final int FEATURE_NO_TITLE = 1;
public static final int FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS = 12;
//...
public abstract View getDecorView();
public abstract void setContentView(@LayoutRes int layoutResID);
public abstract void setContentView(View view);
public abstract void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
public <T extends View> T findViewById(@IdRes int id) {
return getDecorView().findViewById(id);
}
//...
}
可以看到里面有我们熟悉的一些字段和方法,以Activity对应的Window为例,具体的实现类是PhoneWindow,在PhoneWindow中有一个顶级View—DecorView,继承自FrameLayout,我们可以通过getDecorView()获得它,当我们调用Activity的setContentView时,其实最终会调用Window的setContentView,当我们调用Activity的findViewById时,其实最终调用的是Window的findViewById,这也间接的说明了Window是View的直接管理者。但是Window并不是真实存在的,它更多的表示一种抽象的功能集合,View才是Android中的视图呈现形式,绘制到屏幕上的是View不是Window,但是View不能单独存在,它必需依附在Window这个抽象的概念上面,Android中需要依赖Window提供视图的有Activity,Dialog,Toast,PopupWindow,StatusBarWindow(系统状态栏),输入法窗口等,因此Activity,Dialog等视图都对应着一个Window。
Window的类型type被定义在WindowManager中的静态内部类LayoutParams中,如下:
public interface WindowManager extends ViewManager {
//...
public static class LayoutParams extends ViewGroup.LayoutParams implements Parcelable {
//应用程序窗口type值
public static final int FIRST_APPLICATION_WINDOW = 1;//代表应用程序窗口的起始值
public static final int TYPE_BASE_APPLICATION = 1;//窗口的基础值,其他窗口的type值要大于这个值
public static final int TYPE_APPLICATION = 2;//普通应用程序窗口,token必须设置为Activity的token来指定窗口属于谁
public static final int TYPE_APPLICATION_STARTING = 3;
public static final int TYPE_DRAWN_APPLICATION = 4;
public static final int LAST_APPLICATION_WINDOW = 99;//代表应用程序窗口的结束值
//子窗口type值
public static final int FIRST_SUB_WINDOW = 1000;//代表子窗口的起始值
public static final int TYPE_APPLICATION_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW;
public static final int TYPE_APPLICATION_MEDIA = FIRST_SUB_WINDOW + 1;
public static final int TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW + 2;
public static final int TYPE_APPLICATION_ATTACHED_DIALOG = FIRST_SUB_WINDOW + 3;
public static final int TYPE_APPLICATION_MEDIA_OVERLAY = FIRST_SUB_WINDOW + 4;
public static final int TYPE_APPLICATION_ABOVE_SUB_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW + 5;
public static final int LAST_SUB_WINDOW = 1999;//代表子窗口的结束值
//系统窗口的type值
public static final int FIRST_SYSTEM_WINDOW = 2000;//代表系统窗口的起始值
public static final int TYPE_STATUS_BAR = FIRST_SYSTEM_WINDOW;//系统状态栏
public static final int TYPE_SEARCH_BAR = FIRST_SYSTEM_WINDOW+1;//搜索条窗口
public static final int TYPE_PHONE = FIRST_SYSTEM_WINDOW+2;//通话窗口
//...
public static final int LAST_SYSTEM_WINDOW = 2999;//代表系统窗口结束值
}
}
LayoutParams中以TYPE开头的值有很多,但总体可以分为3类:
type值决定了决定了Window显示的层级(z-ordered),即在屏幕Z轴方向的显示次序,一般情况下type值越大,则窗口显示的越靠前,在Window的3种类型中,应用程序窗口的层级范围是199,子窗口的层级范围是10001999,系统窗口的层级范围是2000~2999,层级范围对应着type值,如果想要Window位于所有的Window上,采用较大的层级即可,例如系统层级。
Window的类型flag同样被定义在WindowManager中的静态内部类LayoutParams中,如下:
public interface WindowManager extends ViewManager {
//...
public static class LayoutParams extends ViewGroup.LayoutParams implements Parcelable {
public static final int FLAG_ALLOW_LOCK_WHILE_SCREEN_ON = 0x00000001;
public static final int FLAG_DIM_BEHIND = 0x00000002;
public static final int FLAG_BLUR_BEHIND = 0x00000004;
public static final int FLAG_NOT_FOCUSABLE = 0x00000008;
public static final int FLAG_NOT_TOUCHABLE = 0x00000010;
public static final int FLAG_NOT_TOUCH_MODAL = 0x00000020;
public static final int FLAG_KEEP_SCREEN_ON = 0x00000080;
//...
}
}
LayoutParams中定义的flag属性同样很多,这里挑几个常见的讲解:
可以看到LayoutParams中的type和flag非常重要,可以控制Window的显示特性。知道了Window的相关信息,就能更好的了解WindowManager。
WindowManager是一个接口,里面常用的方法有:添加View,更新View和删除View,WindowManager继承自ViewManager,这三个方法定义在ViewManager中,如下:
public interface ViewManager
{
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
public void removeView(View view);
}
可以看到这些方法传入的参数是View,不是Window,说明WindowManager管理的是Window中的View,我们通过WindowManager操作Window就是在操作Window中的View。WindowManager的具体实现类是WindowManagerImp,我们看一下相应方法的实现,如下:
public final class WindowManagerImpl implements WindowManager {
private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
private final Context mContext;
private final Window mParentWindow;
//...
private WindowManagerImpl(Context context, Window parentWindow) {
mContext = context;
mParentWindow = parentWindow;
}
@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
//...
mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);
}
@Override
public void updateViewLayout(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
//...
mGlobal.updateViewLayout(view, params);
}
@Override
public void removeView(View view) {
mGlobal.removeView(view, false);
}
}
可以看到WindowManagerImp也没有做什么,它把3个方法的操作都委托给了WindowManagerGlobal这个单例类,我们还看到了mParentWindow这个字段,它是Window类型,是从构造中被传入,所以WindowManager会持有Window的引用,这样WindowManager就可以对Window做操作了。比如mGlobal.addView,我们可以理解为往window中添加View,在WindowManagerGlobal中,如下:
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,Display display, Window parentWindow){
//...
ViewRootImpl root;
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);//注释1
//...
root.setView(view, wparams, panelParentView);
}
最终会走到ViewRootlmp的setView中, 如下:
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
//...
//这里会进行View的绘制流程
requestLayout();
//...
//通过session与WMS建立通信
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
//...
}
在ViewRootlmp的setView中,首先通过requestLayout()发起View绘制流程,然后在mWindowSession的addToDisplay中通过Binder与WMS进行跨进程通信,请求显示窗口上的视图,至此View就会显示到屏幕上。这个mWindowSession是一个IWindowSession.AIDL接口类型,用来实现跨进程通信,在WMS内部会为每一个应用的请求保留一个单独的Session,同样实现了IWindowSession接口,应用与WMS之间的通信就通过这个Session。那么这个mWindowSession什么时候被赋值的呢?就在上面的注释1中,我们打开ViewRootlmp的构造函数,如下:
public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
mWindowSession = WindowManagerGlobal.getWindowSession();
//...
}
可以看到mWindowSession是通过WindowManagerGlobal的单例类的getWindowSession()获得的,我们打开WindowManagerGlobal的getWindowSession(),如下:
public static IWindowSession getWindowSession() {
synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
if (sWindowSession == null) {
try {
InputMethodManager imm = InputMethodManager.getInstance();
//1、首先获取WMS的本地代理
IWindowManager windowManager = getWindowManagerService();
//2、通过WMS的本地代理的openSession来获取Session
sWindowSession = windowManager.openSession(
new IWindowSessionCallback.Stub() {
@Override
public void onAnimatorScaleChanged(float scale) {
ValueAnimator.setDurationScale(scale);
}
},
imm.getClient(), imm.getInputContext());
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
}
return sWindowSession;
}
}
我们首先看1,getWindowManagerService()源码如下:
public static IWindowManager getWindowManagerService() {
synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
if (sWindowManagerService == null) {
//获取WMS的本地代理对象
sWindowManagerService = IWindowManager.Stub.asInterface(
ServiceManager.getService("window"));
//...
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
}
return sWindowManagerService;
}
}
可以看到, ServiceManager.getService(“window”)就是获得WMS,然后通过IWindowManager.Stub.asInterface()转换成WMS在应用进程的本地代理,getWindowManagerService()就是返回WMS在本地应用进程的代理。(这里涉及到Binder知识)
然后看2,通过WMS的本地代理的openSession来获取Session,我们可以在WMS中找到这个函数实现,如下:
@Override
public IWindowSession openSession(IWindowSessionCallback callback, IInputMethodClient client,
IInputContext inputContext) {
//...
//为每个窗口请求创建一个Session并返回
Session session = new Session(this, callback, client, inputContext);
return session;
}
至此建立起与WMS的通信的桥梁。然后WindowManager就间接的通过Session向WMS发起显示窗口视图的请求,WMS会向应用返回和窗口交互的信息。至于mGlobal.updateViewLayout和mClobal.removeView也是类似的过程,可自行研究。
WindowManagerService是一个系统级服务,由SystemService启动,实现了IWindowManager.AIDL接口,它的主要功能分为以下俩方面:
它负责窗口的启动,添加和删除,它还负责窗口的层级显示(z-orderes)和维护窗口的状态。我们继续上面的mGlobal.addView,上面讲到这个方法是向WMS发起一个显示窗口视图的请求,最终会走到mWindowSession.addToDisplay()方法,我们可以在Session中找到这个函数实现,如下:
@Override
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
int viewVisibility, int displayId, Rect outContentInsets, Rect outStableInsets,
Rect outOutsets, InputChannel outInputChannel) {
//返回WMS中addWindow所返回的结果
return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId,
outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outInputChannel);
}
可以看到addToDisplay方法中最终返回了WMS中addWindow所返回的结果,Window的添加请求就交给WMS去处理,addWindow的实现在WMS中,里面代码很长,这里就不再深究了(留在下一篇文章从一个例子分析),addWindow主要做的事情是先进行窗口的权限检查,因为系统窗口需要声明权限,然后根据相关的Display信息以及窗口信息对窗口进行校对,再然后获取对应的WindowToken,再根据不同的窗口类型检查窗口的有效性,如果上面一系列步骤都通过了,就会为该窗口创建一个WindowState对象,以维护窗口的状态和根据适当的时机调整窗口状态,最后就会通过WindowState的attach方法与SurfaceFlinger通信。因此SurfaceFlinger能使用这些Window信息来合成surfaces,并渲染输出到显示设备。
当我们的触摸屏幕时就会产生输入事件,在Android中负责管理事件的输入是InputManagerService,它里面有一个InputManager,在启动IMS的同时会创建InputManager,在创建InputManager同时创建InputReader和InputDispatcher,InputReader会不断的从设备节点中读取输入事件,InputReader将这些原始输入事件加工后就交给InputDispatcher,而InputDispatcher它会寻找一个最合适的窗口来处理输入事件,WMS是窗口的管理者,WMS会把所有窗口的信息更新到InputDispatcher中,这样InputDispatcher就可以将输入事件派发给合适的Window,Window就会把这个输入事件传给顶级View,然后就会涉及我们熟悉的事件分发机制。
我们来再来看在ViewRootImp的setView中调用mWindowSession.addToDisplay方法时传入的参数:
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
//...
mInputChannel = new InputChannel();
//...
//通过session与WMS建立通信,同时通过InputChannel接收输入事件回调
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
//...
if (mInputChannel != null) {
//...
//处理输入事件回调
mInputEventReceiver = new WindowInputEventReceiver(mInputChannel, Looper.myLooper());
}
}
注意这个传入的mInputChannel参数,它实现了Parcelable接口,用于接受WMS返回来的输入事件。
它们之间的类图关系如下:
通过上面简单的介绍,我们知道Window是View的载体,我们想要对Window进行删除,添加,更新View就得通过WindowManager,WindowManager与WMS通过Session进行通信,具体的实现就交给了WMS处理,WMS会为每一个Window创建一个WindowState并管理它们,具体的渲染工作WMS就交给SurfaceFinger处理。它们之间的关系如下:
参考资料:
《Android源码设计模式》
Android解析WindowManager