Android WindowManagerService机制分析:窗口的显示层级

        WindowManagerService(以下简称WMS)是Android Framework中一个重要的系统服务,用来管理系统中窗口(Window)的行为。Window是一个抽象的概念,它是一个矩形区域,用来绘制UI界面,响应用户的输入事件。Android系统的界面,从Framework层的角度来看,就是由一个一个窗口组合而成的。

        在WMS中一个重要的功能就是对当前窗口的显示顺序进行排序。但是窗口只是一个抽象的概念,WMS中所做的事情实际上是根据各种条件计算窗口的显示层级,然后将这个表示层级的数值传给SurfaceFlinger,SurfaceFlinger根据这个层级信息去进行渲染。本文主要对Android 7.0版本中WMS关于计算窗口的显示层级的相关机制进行简单地分析。

一. 窗口的主序和次序

        在WMS中,WindowState.java类用于描述窗口的状态。每一个窗口都对应着一个WindowState实例。其中有两个成员变量用于描述窗口的层级:
        mBaseLayer:窗口的主序,根据当前窗口类型定义了一个层级。mBaseLayer越大,窗口及其子窗口的显示顺序越靠前。
        mSubLayer:窗口的子序,如果当前窗口是子窗口,决定了该窗口相对于其兄弟窗口(同一父窗口下的其它子窗口)以及父窗口的顺序。mSubLayer越大,该窗口相对于其兄弟窗口就越靠前。
        这两个变量在WindowState中是final的,也就是说在构造函数中被初始化了以后,就不能再改变了。上面两个值都是根据窗口类型计算出来的:(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowState.java)
WindowState(WindowManagerService service, Session s, IWindow c, WindowToken token,
       WindowState attachedWindow, int appOp, int seq, WindowManager.LayoutParams a,
       int viewVisibility, final DisplayContent displayContent) {
    ......
    // 首先根据窗口类型判断这是不是一个子窗口
    if ((mAttrs.type >= FIRST_SUB_WINDOW &&
            mAttrs.type <= LAST_SUB_WINDOW)) {
        // The multiplier here is to reserve space for multiple
        // windows in the same type layer.
        // 计算主序和子序,注意当前窗口是一个子窗口,其主序应该与其父窗口一致,所以传入的是其父窗口(attachWindow)的窗口类型
        mBaseLayer = mPolicy.windowTypeToLayerLw(
                attachedWindow.mAttrs.type) * WindowManagerService.TYPE_LAYER_MULTIPLIER
                + WindowManagerService.TYPE_LAYER_OFFSET;
        mSubLayer = mPolicy.subWindowTypeToLayerLw(a.type);
        ......
    } else {
        // The multiplier here is to reserve space for multiple
        // windows in the same type layer.
        // 当前不是一个子窗口,非子窗口的mSubLayer都为0
        mBaseLayer = mPolicy.windowTypeToLayerLw(a.type)
                * WindowManagerService.TYPE_LAYER_MULTIPLIER
                + WindowManagerService.TYPE_LAYER_OFFSET;
        mSubLayer = 0;
        ......
    }
    ......
}
        窗口的主序和次序都是通过WMS的策略类(PhoneWindowManager.java)获取的,其中的逻辑很简单,就是根据窗口的type返回一个2 ~ 31的数。根据上面的初始化过程我们可以看到,mBaseLayer的值会根据策略类返回的值再乘以10000并加上1000计算而成。根据源码中的注释:The multiplier here is to reserve space for multiple windows in the same type layer. 我们可以推测,这样计算的目的是为了区分同一类型的不同窗口的层级。也就是说,主序仅仅是按照窗口类型划分了一个显示顺序,但是同一类型的窗口不一定只有一个(计算同类型窗口的显示层级还需要其它的条件),不同类型窗口的主序相差10000是为了给这些同类型窗口的显示层级预留的空间。常见的窗口类型的主序如下:

窗口类型 主序
type >= FIRST_APPLICATION_WINDOW && type <= LAST_APPLICATION_WINDOW(应用窗口) 21000
TYPE_WALLPAPER(墙纸) 21000
TYPE_PHONE(电话) 31000
TYPE_TOAST(toast) 81000
TYPE_INPUT_METHOD(输入法) 101000
TYPE_STATUS_BAR(状态栏) 161000
TYPE_KEYGUARD_DIALOG(锁屏) 181000
        后面我们会分析同类型的窗口的显示层级的计算规则,其核心逻辑就是根据主序不停地添加偏移量(5),所以需要预留10000的空间,防止某一窗口的层级超越了比它主序高的类型的窗口(但理论上也只能保证2000个同类型窗口层级正确,虽然不太可能会有2000个同类型窗口同时存在的情况)。
        窗口的子序就没有这么复杂了,WMS策略类会根据窗口类型返回一个-2 ~ 3的数值。父窗口子序永远为0,小于0的子窗口在父窗口下面,大于0的在父窗口上面。常见的子序如下:

子窗口类型 子序
TYPE_APPLICATION_MEDIA(SurfaceView) -2
TYPE_APPLICATION_PANEL 1
TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL 2
二. 确定新窗口的位置

        每当新窗口被添加到WMS时,WMS都会将新创建的WindowState对象添加到其所属的DisplayContent中的WindowState列表中。这个列表记录了在当前屏幕下(DisplayContent.java在WMS中抽象地描述了屏幕的相关信息,默认的就是我们所使用的手机显示屏)WindowState的显示顺序,这个顺序很大程度的上影响了每一个窗口的最终显示层级,但并不是全部决定条件。下面我们简单看一下新窗口被添加后,在DisplayContent中的位置是如何确定的。首先我们对整体流程有一个抽象地认识:

Android WindowManagerService机制分析:窗口的显示层级_第1张图片











        下面根据源代码对上述流程进行分析:
        首先是添加窗口的流程,每当有新窗口被添加时,会调用WMS的addWindow方法:(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java)
public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
        WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId,
        Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
        InputChannel outInputChannel) {
    ......
    // 经过一些条件的检查,窗口的WindowState对象被创建,根据attrs.type决定其mBaseLayer以及mSubLayer的值
    WindowState win = new WindowState(this, session, client, token,
            attachedWindow, appOp[0], seq, attrs, viewVisibility, displayContent);
    ......
    // 这里会对输入法窗口做特殊的处理,这里略去,通用的情况是调用此方法对新窗口位置进行插入
    addWindowToListInOrderLocked(win, true);
}
        addWindowToListInOrderLocked方法对新窗口进行插入的操作,其流程如上面流程图所示。下面对照代码分析一下具体流程:
(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java)
private void addWindowToListInOrderLocked(final WindowState win, boolean addToToken) {
    if (DEBUG_FOCUS) Slog.d(TAG_WM, "addWindowToListInOrderLocked: win=" + win +
            " Callers=" + Debug.getCallers(4));
    // 如果mAttachedWindow是空,则表示该窗口不是一个子窗口
    if (win.mAttachedWindow == null) {
        final WindowToken token = win.mToken;
        // 注意这个变量,它表示该WindowState对象在所属同一WindowToken的所有WindowState中的位置
        int tokenWindowsPos = 0;
        if (token.appWindowToken != null) {
            // appWindowToken不为空,意味着这是一个activity窗口
            tokenWindowsPos = addAppWindowToListLocked(win);
        } else {
            addFreeWindowToListLocked(win);
        }
        if (addToToken) {
            if (DEBUG_ADD_REMOVE) Slog.v(TAG_WM, "Adding " + win + " to " + token);
            // token.windows就是描述所属该token下的所有WindowState对象
            // 比如一个activity弹出了一个AlertDialog窗口,这两个窗口的AppWindowToken是一个
            token.windows.add(tokenWindowsPos, win);
        }
    } else {
        // 这是一个子窗口
        addAttachedWindowToListLocked(win, addToToken);
    }
 
    final AppWindowToken appToken = win.mAppToken;
    if (appToken != null) {
        if (addToToken) {
            appToken.addWindow(win);
        }
    }
}
 
 
// 首先是addAppWindowToListLocked方法,该方法对activity窗口进行了插入
private int addAppWindowToListLocked(final WindowState win) {
    final DisplayContent displayContent = win.getDisplayContent();
    if (displayContent == null) {
        // It doesn't matter this display is going away.
        return 0;
    }
    final IWindow client = win.mClient;
    final WindowToken token = win.mToken;
 
    final WindowList windows = displayContent.getWindowList();
    // 获取同一DisplayContent中,所属该WindowToken的所有WindowState
    WindowList tokenWindowList = getTokenWindowsOnDisplay(token, displayContent);
    int tokenWindowsPos = 0;
    // 如果存在相同的WindowToken的WindowState,则通过addAppWindowToTokenListLocked方法对其进行插入
    // 比如这种情景就会走到这个case:从一个activity中弹出一个popup window
    // 此时这个新的弹窗和activity的窗口属于同一WindowToken
    if (!tokenWindowList.isEmpty()) {
        // 这个方法下面会分析
        return addAppWindowToTokenListLocked(win, token, windows, tokenWindowList);
    }
 
    // No windows from this token on this display
    if (localLOGV) Slog.v(TAG_WM, "Figuring out where to add app window " + client.asBinder()
            + " (token=" + token + ")");
    // Figure out where the window should go, based on the
    // order of applications.
    // 这个是要插入位置(原来)的WindowState
    WindowState pos = null;
 
    // 遍历该DisplayContent中所有的Task
    // 注意,流程走到这里意味这这个窗口是一个activity窗口,所以在此之前,
    // AMS会通过addAppToken方法把其AppWindowToken添加到对应的task中去
    // 此时正常的状态为:Task中有对应的AppWindowToken,
    // 但是DisplayContent中的WindowList里面没有该WindowState
    // 另外说明一点,通过addAppToken添加进来的AppWindowToken会记录在mTokenMaps中,
    // 在addWindow的过程中,该AppWindowToken会通过mTokenMaps获取,
    // 并赋值给WindowState的mToken成员(AppWindowToken是WindowToken的子类)
    final ArrayList tasks = displayContent.getTasks();
    int taskNdx;
    int tokenNdx = -1;
    for (taskNdx = tasks.size() - 1; taskNdx >= 0; --taskNdx) {
        AppTokenList tokens = tasks.get(taskNdx).mAppTokens;
        for (tokenNdx = tokens.size() - 1; tokenNdx >= 0; --tokenNdx) {
            final AppWindowToken t = tokens.get(tokenNdx);
            // 自顶向下遍历,正常情况下第一个就应该是目标的AppWindowToken,
            // 此时会直接跳出循环,pos指向空
            if (t == token) {
                --tokenNdx;
                if (tokenNdx < 0) {
                    // 如果tokenNdx小于0,意味着已经到该task的最后一个了,
                    // 再插入的位置应该是下一个task的顶部
                    --taskNdx;
                    if (taskNdx >= 0) {
                        tokenNdx = tasks.get(taskNdx).mAppTokens.size() - 1;
                    }
                }
                break;
            }
 
            // We haven't reached the token yet; if this token
            // is not going to the bottom and has windows on this display, we can
            // use it as an anchor for when we do reach the token.
            // 如果第一个不是,那么pos就指向当前遍历到AppWindowToken所属的最下面一个
            // 的WindowState(当前activity中最后一个window)
            // 这样做的目的是这样,activity的WindowState的位置实际上要和activity的位置一致
            // 如果下一轮迭代找到了对应的AppWindowToken,那么它应该被插入在它上面的AppWindowToken
            // 的最后一个窗口的下面pos就指向了这个位置当前的WindowState,
            // 后面新的WindowState就要被插入到这个位置
            tokenWindowList = getTokenWindowsOnDisplay(t, displayContent);
            if (!t.sendingToBottom && tokenWindowList.size() > 0) {
                pos = tokenWindowList.get(0);
            }
        }
        if (tokenNdx >= 0) {
            // early exit
            break;
        }
    }
 
    // We now know the index into the apps.  If we found
    // an app window above, that gives us the position; else
    // we need to look some more.
    // 不为空的话则表示要插入的WindowState的AppWindowToken不在顶部
    // 需要插入到它上面一个AppWindowToken所属的最下面的一个WindowState的后面
    if (pos != null) {
        // Move behind any windows attached to this one.
        WindowToken atoken = mTokenMap.get(pos.mClient.asBinder());
        if (atoken != null) {
            tokenWindowList =
                    getTokenWindowsOnDisplay(atoken, displayContent);
            final int NC = tokenWindowList.size();
            if (NC > 0) {
                WindowState bottom = tokenWindowList.get(0);
                if (bottom.mSubLayer < 0) {
                    // 确保pos指向的是上面AppWindowToken的最后一个WindowState
                    pos = bottom;
                }
            }
        }
        // 插入到DisplayContent所记录顺序的WindowList中
        placeWindowBefore(pos, win);
        // 返回该WindowState在其WindowToken中所有WindowState的位置
        return tokenWindowsPos;
    }
 
    // Continue looking down until we find the first
    // token that has windows on this display.
    // 流程到这里,意味这要插入的WindowState所对应的activity是在top task的顶部(大部分情况是这种)
    for ( ; taskNdx >= 0; --taskNdx) {
        AppTokenList tokens = tasks.get(taskNdx).mAppTokens;
        for ( ; tokenNdx >= 0; --tokenNdx) {
            // 这里就是要看,到底要插入到谁的上面
            // 理论上是插入在当前task的顶部WindowState的上面,但是有可能此时的activity是首次启动,
            // task里面没有WindowState
            // 这种情况下的状态为:Task里仅仅有准备添加的这个WindowState的AppWindowToken,
            // 但是该AppWindowToken没有属于它的WindowState
            //(注意新Window还未添加进去,此方法的返回值是新WindowState在AppWindowToken中的位置,
            // 然后才会添加进去),所以此时pos仍然为空
            // 但是当Task中有其他的AppWindowToken(app内部启动新的activity,并且不加NEW_TASK的flag)时,
            // pos指向的是该Task内最上面的WindowState
            final AppWindowToken t = tokens.get(tokenNdx);
            tokenWindowList = getTokenWindowsOnDisplay(t, displayContent);
            final int NW = tokenWindowList.size();
            if (NW > 0) {
                pos = tokenWindowList.get(NW-1);
                break;
            }
        }
        if (tokenNdx >= 0) {
            // found
            break;
        }
    }
 
    // 如果pos不为空,则指向的是该Task最上面的WindowState,新的WindowState即将插入到它上面
    if (pos != null) {
        // Move in front of any windows attached to this
        // one.
        WindowToken atoken = mTokenMap.get(pos.mClient.asBinder());
        if (atoken != null) {
            final int NC = atoken.windows.size();
            if (NC > 0) {
                WindowState top = atoken.windows.get(NC-1);
                if (top.mSubLayer >= 0) {
                    // 这里同上,确保pos是顶部的WindowState
                    pos = top;
                }
            }
        }
        placeWindowAfter(pos, win);
        return tokenWindowsPos;
    }
 
    // Just search for the start of this layer.
    // 走到这里,意味着该WindowState是新启动的一个activity的第一个窗口(新task的第一个WindowState)
    // 由于没有可参考的activity窗口,所以需要通过mBaseLayer去插入
    // 很明显,它将被插入到所有应用窗口的顶部
    final int myLayer = win.mBaseLayer;
    int i;
    for (i = windows.size() - 1; i >= 0; --i) {
        WindowState w = windows.get(i);
        // Dock divider shares the base layer with application windows, but we want to always
        // keep it above the application windows. The sharing of the base layer is intended
        // for window animations, which need to be above the dock divider for the duration
        // of the animation.
        // 分屏的DOCK_DIVIDER(分屏模式下中间那个黑杆,mBaseLayer也是21000,但是要保证它在所有应用窗口的上面)
        if (w.mBaseLayer <= myLayer && w.mAttrs.type != TYPE_DOCK_DIVIDER) {
            break;
        }
    }
    if (DEBUG_FOCUS || DEBUG_WINDOW_MOVEMENT || DEBUG_ADD_REMOVE) Slog.v(TAG_WM,
            "Based on layer: Adding window " + win + " at " + (i + 1) + " of "
                    + windows.size());
    windows.add(i + 1, win);
    mWindowsChanged = true;
    return tokenWindowsPos;
}
 
 
// 如果新添加的WindowState所对应的AppWindowToken已经有其它的WindowState存在了,
// 则需要通过addAppWindowToTokenListLocked方法插入
// 这里可以这样理解,要启动的窗口所属的activity之前已经存在了,
// activity的所有窗口(即我们上面一直说的所属同一AppWindowToken的WindowState)
// 顺序必然是连续的,所以此时新启动的WindowState必定要插入在这其中的某一个位置
// 注意,流程到这里是,已经判断过了该WindowState不是一个子窗口,所以不能用mSubLayer判断位置
private int addAppWindowToTokenListLocked(WindowState win, WindowToken token,
        WindowList windows, WindowList tokenWindowList) {
    int tokenWindowsPos;
    // If this application has existing windows, we
    // simply place the new window on top of them... but
    // keep the starting window on top.
    if (win.mAttrs.type == TYPE_BASE_APPLICATION) {
        // 如果新窗口是TYPE_BASE_APPLICATION类型,则需要插入在该AppWindowToken所有窗口的最底部
        // Base windows go behind everything else.
        WindowState lowestWindow = tokenWindowList.get(0);
        placeWindowBefore(lowestWindow, win);
        tokenWindowsPos = indexOfWinInWindowList(lowestWindow, token.windows);
    } else {
        AppWindowToken atoken = win.mAppToken;
        final int windowListPos = tokenWindowList.size();
        WindowState lastWindow = tokenWindowList.get(windowListPos - 1);
        if (atoken != null && lastWindow == atoken.startingWindow) {
            // 如果存在starting window,则插入到starting window的下面
            placeWindowBefore(lastWindow, win);
            tokenWindowsPos = indexOfWinInWindowList(lastWindow, token.windows);
        } else {
            // 否则,插入到该AppWindowToken所有窗口的最顶部
            int newIdx = findIdxBasedOnAppTokens(win);
            //there is a window above this one associated with the same
            //apptoken note that the window could be a floating window
            //that was created later or a window at the top of the list of
            //windows associated with this token.
            if (DEBUG_FOCUS || DEBUG_WINDOW_MOVEMENT || DEBUG_ADD_REMOVE) Slog.v(TAG_WM,
                    "not Base app: Adding window " + win + " at " + (newIdx + 1) + " of "
                            + windows.size());
            windows.add(newIdx + 1, win);
            if (newIdx < 0) {
                // No window from token found on win's display.
                tokenWindowsPos = 0;
            } else {
                tokenWindowsPos = indexOfWinInWindowList(
                        windows.get(newIdx), token.windows) + 1;
            }
            mWindowsChanged = true;
        }
    }
    return tokenWindowsPos;
}
        上面分析了应用窗口(token.appWindowToken != null)的情况,如果一个窗口不属于一个activity,则需要通过addFreeWindowToListLocked方法对其进行插入。这个插入的依据就是窗口的mBaseLayer,除了墙纸和输入法窗口有一些特殊处理外,通用的插入原则就死插入到第一个mBaseLayer小于等于它的窗口的上面。最后是对子窗口进行插入的操作,通过addAttachedWindowToListLocked插入,主要是根据mSubLayer进行排序:父窗口的mBaseLayer为0,其它为兄弟窗口,大于0的在父窗口上面,越大越靠上;小于0的在父窗口下面,越小越靠下。依据这个逻辑进行插入,具体的代码逻辑比较简单,不在此处赘述。
        简单地总结一下上面分析的排序规则:
        1. 非应用窗口一句mBaseLayer插入,越高越靠前(墙纸和输入法有特殊处理)
        2. 应用窗口依据activity的位置插入,应该被插入在其activity所在task的顶部(通常情况)或者该activity上面的activity的最后一个窗口的下面(分屏模式会遇到这种情况)
        3. 子窗口依据mSubLayer插入
最终插入的地方有两个:DisplayContent所持有的记录该屏幕下所有窗口顺序的WindowList,以及新窗口的WindowToken所记录的所有属于它的WindowState列表(WindowList)。

三. 应用窗口的重排序

        应用窗口的重排序是一个被频繁触发的机制,因为系统中应用窗口的位置会频繁的变化,这个机制(rebuildAppWindowListLocked被调用)确保了应用窗口顺序的正确性。(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java)
private void rebuildAppWindowListLocked(final DisplayContent displayContent) {
    final WindowList windows = displayContent.getWindowList();
    int NW = windows.size();
    int i;
    // 记录了自底向上第一个应用窗口下面的第一个窗口的位置
    int lastBelow = -1;
    int numRemoved = 0;
 
    if (mRebuildTmp.length < NW) {
        mRebuildTmp = new WindowState[NW+10];
    }
 
    // First remove all existing app windows.
    // 遍历所有的WindowState,把应用窗口全部移除
    i=0;
    while (i < NW) {
        WindowState w = windows.get(i);
        if (w.mAppToken != null) {
            WindowState win = windows.remove(i);
            win.mRebuilding = true;
            mRebuildTmp[numRemoved] = win;
            mWindowsChanged = true;
            if (DEBUG_WINDOW_MOVEMENT) Slog.v(TAG_WM, "Rebuild removing window: " + win);
            NW--;
            numRemoved++;
            continue;
        } else if (lastBelow == i-1) {
            // 根据PhoneWindowManager里面windowTypeToLayerLw方法我们可以知道,
            // 应用窗口的主序是最低的
            // 仅有墙纸窗口有可能在应用窗口下面
            if (w.mAttrs.type == TYPE_WALLPAPER) {
                lastBelow = i;
            }
        }
        i++;
    }
 
    // Keep whatever windows were below the app windows still below,
    // by skipping them.
    lastBelow++;
    i = lastBelow;
 
    // First add all of the exiting app tokens...  these are no longer
    // in the main app list, but still have windows shown.  We put them
    // in the back because now that the animation is over we no longer
    // will care about them.
    // 首先把准备退出的窗口重新添加进来,这个mExitingAppTokens在removeAppToken时被记录
    // 也就是说,即将退出的窗口都往下面放
    final ArrayList stacks = displayContent.getStacks();
    final int numStacks = stacks.size();
    for (int stackNdx = 0; stackNdx < numStacks; ++stackNdx) {
        AppTokenList exitingAppTokens = stacks.get(stackNdx).mExitingAppTokens;
        int NT = exitingAppTokens.size();
        for (int j = 0; j < NT; j++) {
            i = reAddAppWindowsLocked(displayContent, i, exitingAppTokens.get(j));
        }
    }
 
    // And add in the still active app tokens in Z order.
    // 接着把非退出的窗口按照Z order重新添加回去,实际上有就是根据activity的顺序添加
    for (int stackNdx = 0; stackNdx < numStacks; ++stackNdx) {
        final ArrayList tasks = stacks.get(stackNdx).getTasks();
        final int numTasks = tasks.size();
        for (int taskNdx = 0; taskNdx < numTasks; ++taskNdx) {
            final AppTokenList tokens = tasks.get(taskNdx).mAppTokens;
            final int numTokens = tokens.size();
            for (int tokenNdx = 0; tokenNdx < numTokens; ++tokenNdx) {
                final AppWindowToken wtoken = tokens.get(tokenNdx);
                if (wtoken.mIsExiting && !wtoken.waitingForReplacement()) {
                    continue;
                }
                i = reAddAppWindowsLocked(displayContent, i, wtoken);
            }
        }
    }
 
    // 输出一些日志信息
    ......
}
        上述方法抽象出来主要的行为是:
        1. 移除所有应用窗口
        2. 把即将退出的窗口先插入回去
        3. 把非退出的窗口按照Z order(应用窗口就是根据activity的顺序)插入到即将退出的窗口的上面
        真正插入的方法是reAddAppWindowsLocked:(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java)
private final int reAddAppWindowsLocked(final DisplayContent displayContent, int index,
                                        WindowToken token) {
    final int NW = token.windows.size();
    // 由于每次传入的都是一个WindowToken,所以这个方法需要把该WindowToken下的所有窗口都插入回去
    for (int i=0; i= 0) {
            // 此时cwin就是父窗口,也就是传进来的参数win
            if (DEBUG_WINDOW_MOVEMENT) Slog.v(TAG_WM, "Re-adding child window at "
                    + index + ": " + cwin);
            win.mRebuilding = false;
            // 把父窗口插入回去
            windows.add(index, win);
            index++;
            winAdded = true;
        }
        // 按原来的顺序继续插入回去
        if (DEBUG_WINDOW_MOVEMENT) Slog.v(TAG_WM, "Re-adding window at "
                + index + ": " + cwin);
        cwin.mRebuilding = false;
        windows.add(index, cwin);
        index++;
    }
    // winAdded表示父窗口是否被插入回去,如果为false,
    // 则要把父窗口插入到其它子窗口的上面(理论上不应该出现这种情况)
    if (!winAdded) {
        if (DEBUG_WINDOW_MOVEMENT) Slog.v(TAG_WM, "Re-adding window at "
                + index + ": " + win);
        win.mRebuilding = false;
        windows.add(index, win);
        index++;
    }
    mWindowsChanged = true;
    return index;
}
        在调整一些特殊窗口的位置时也会触发此机制,因为某些特殊窗口有可能夹在两个应用窗口之间(输入法窗口),一旦影响到了应用窗口的顺序,就需要通过此机制更新应用窗口的顺序。

四. 确定窗口的显示层级

        DisplayContent中的WindowList的顺序并不是窗口最终的显示顺序,真正的显示层级还需要根据一些其它因素进行计算。为每一个窗口赋予显示层级的方法为WindowLayersController.java中的assignLayersLocked方法。在addWindow时,窗口的顺序在DisplayContent中确定了以后就会通过此方法为新窗口赋予显示层级。这个方法也会被频繁地调用,上面我们也提到,最终的显示层级除了跟窗口的顺序有关,还跟一些其它因素有关,比如窗口动画的参数。所以其显示层级并不是确定后一直不变的,动画行为也会通过assignLayersLocked更新窗口显示层级。(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java)
// 这里传入的就是DisplayContent的WindowList
final void assignLayersLocked(WindowList windows) {
    if (DEBUG_LAYERS) Slog.v(TAG_WM, "Assigning layers based on windows=" + windows,
            new RuntimeException("here").fillInStackTrace());
 
    clear();
    int curBaseLayer = 0;
    int curLayer = 0;
    boolean anyLayerChanged = false;
    for (int i = 0, windowCount = windows.size(); i < windowCount; i++) {
        final WindowState w = windows.get(i);
        boolean layerChanged = false;
 
        int oldLayer = w.mLayer;
        // 自底向上遍历,第一个窗口curLayer和mBaseLayer相等
        // 每往上迭代一次,遍历到的窗口的curLayer就添加数值为5的偏移量
        if (w.mBaseLayer == curBaseLayer || w.mIsImWindow || (i > 0 && w.mIsWallpaper)) {
            curLayer += WINDOW_LAYER_MULTIPLIER;
        } else {
            curBaseLayer = curLayer = w.mBaseLayer;
        }
        // 更新该窗口的mAnimLayer,也就是动画层级(可以理解为动画显示时,该窗口的层级)
        assignAnimLayer(w, curLayer);
 
        // TODO: Preserved old behavior of code here but not sure comparing
        // oldLayer to mAnimLayer and mLayer makes sense...though the
        // worst case would be unintentionalp layer reassignment.
        if (w.mLayer != oldLayer || w.mWinAnimator.mAnimLayer != oldLayer) {
            layerChanged = true;
            anyLayerChanged = true;
        }
 
        // 记录当前应用窗口的最高显示层级
        if (w.mAppToken != null) {
            mHighestApplicationLayer = Math.max(mHighestApplicationLayer,
                    w.mWinAnimator.mAnimLayer);
        }
        // 记录一些特殊窗口,比如分屏相关的窗口,它们的显示层级有特殊要求
        collectSpecialWindows(w);
 
        // 和Dim Layer有关,窗口显示层级发生变化时,需要对Dim Layer进行调度
        if (layerChanged) {
            w.scheduleAnimationIfDimming();
        }
    }
 
    // 遍历结束,调整特殊窗口的层级
    adjustSpecialWindows();
 
    //TODO (multidisplay): Magnification is supported only for the default display.
    if (mService.mAccessibilityController != null && anyLayerChanged
            && windows.get(windows.size() - 1).getDisplayId() == Display.DEFAULT_DISPLAY) {
        mService.mAccessibilityController.onWindowLayersChangedLocked();
    }
 
    if (DEBUG_LAYERS) logDebugLayers(windows);
}
 
 
// 这是一个关键的方法,用于更新窗口动画层级
private void assignAnimLayer(WindowState w, int layer) {
    // 传入的layer就是刚才计算的curLayer,也就是基于mBaseLayer以偏移量5递增的数值
    // 如果不受动画参数影响(w.getAnimLayerAdjustment()),
    // 并且它不是特殊窗口(getSpecialWindowAnimLayerAdjustment(w),输入法和墙纸)
    // 那么窗口的显示层级和窗口的顺序是一致的(相邻窗口的mLayer差5)
    w.mLayer = layer;
    w.mWinAnimator.mAnimLayer = w.mLayer + w.getAnimLayerAdjustment() +
                getSpecialWindowAnimLayerAdjustment(w);
    if (w.mAppToken != null && w.mAppToken.mAppAnimator.thumbnailForceAboveLayer > 0
            && w.mWinAnimator.mAnimLayer > w.mAppToken.mAppAnimator.thumbnailForceAboveLayer) {
        // 这个是用于过渡动画的,因为某些特殊类型的过渡动画会在动画过程中创建一块新的Surface用于配合动画
        // 但是这个Surface没有在WMS中以Window的形式体现,
        // 其显示属性都要有AppWindowAnimator自己控制(直接对Surface操作)
        // 这里就是更新了这种Surface的层级属性
        w.mAppToken.mAppAnimator.thumbnailForceAboveLayer = w.mWinAnimator.mAnimLayer;
    }
}
        上面提到了两种特殊情况,会对窗口的显示层级有调整。一种是特殊窗口(输入法和墙纸,这里不做介绍),另一种是动画:
过渡动画可以通过Animation.java中的setZAdjustment方法调整窗口在过渡动画期间的层级:(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/AppWindowAnimator.java)
public void setAnimation(Animation anim, int width, int height, boolean skipFirstFrame,
        int stackClip) {
    ......
    // 这里会获得通过Animaion.java的setZAdjustment设置的zorder类型
    int zorder = anim.getZAdjustment();
    int adj = 0;
    // ZORDER_TOP则会+1000,ZORDER_BOTTOM则会-1000
    if (zorder == Animation.ZORDER_TOP) {
        adj = TYPE_LAYER_OFFSET;
    } else if (zorder == Animation.ZORDER_BOTTOM) {
        adj = -TYPE_LAYER_OFFSET;
    }
 
    if (animLayerAdjustment != adj) {
        // 上面getAnimLayerAdjustment获得的就是这个值
        animLayerAdjustment = adj;
        // 这里会通知一些特殊的地方,动画层级改变:比如墙纸
        updateLayers();
    }
    ......
}
        接下来需要调整一些特殊窗口的层级:(frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowLayerController.java)
private void adjustSpecialWindows() {
    // 这个初始化的值表示了当前最高的应用窗口层级+5
    int layer = mHighestApplicationLayer + WINDOW_LAYER_MULTIPLIER;
    // For pinned and docked stack window, we want to make them above other windows also when
    // these windows are animating.
    // Docked Stack(分屏模式下的上半屏窗口)中的窗口需要现实在所有应用窗口之上,这里层级被重新调整了
    while (!mDockedWindows.isEmpty()) {
        // assignAndIncreaseLayerIfNeeded方法会通过assignAnimLayer更新该window的mLayer以及mAnimLayer
        // 更新完后,layer会再次+5
        layer = assignAndIncreaseLayerIfNeeded(mDockedWindows.remove(), layer);
    }
 
    // 接下来更新分屏杆的窗口,它需要在所有应用窗口之上,所以需要先更新Docked Stack里面的应用窗口
    // 在此方法中,越靠后更新的窗口,layer越高
    layer = assignAndIncreaseLayerIfNeeded(mDockDivider, layer);
 
    // 调整输入法与分屏杆的层级关系
    if (mDockDivider != null && mDockDivider.isVisibleLw()) {
        while (!mInputMethodWindows.isEmpty()) {
            final WindowState w = mInputMethodWindows.remove();
            // Only ever move IME windows up, else we brake IME for windows above the divider.
            if (layer > w.mLayer) {
                layer = assignAndIncreaseLayerIfNeeded(w, layer);
            }
        }
    }
 
    // We know that we will be animating a relaunching window in the near future, which will
    // receive a z-order increase. We want the replaced window to immediately receive the same
    // treatment, e.g. to be above the dock divider.
    while (!mReplacingWindows.isEmpty()) {
        layer = assignAndIncreaseLayerIfNeeded(mReplacingWindows.remove(), layer);
    }
 
    // 这是一种特殊模式的窗口,类似于画中画模式
    while (!mPinnedWindows.isEmpty()) {
        layer = assignAndIncreaseLayerIfNeeded(mPinnedWindows.remove(), layer);
    }
}
        至此,WMS中层级信息已经计算完毕,接下来会向SurfaceFlinger更新。上层传递窗口的显示层级的数值实际上是mAnimLayer,也就是动画层级。
        每当某个窗口的过渡动画执行到最后一帧时,用于动画过程中调整层级的偏移量(animLayerAdjustment)会被置0,对应的mAnimLayer也会重新计算。所以动画层级的偏移量仅仅会在过渡动画(普通的窗口动画没有这个动画层级偏移量)过程中影响窗口层级。

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