Android R WindowManagerService模块(1) WMS整体架构及启动过程

上图中包含了WMS中的所有容器，各个子容器含义如下：

1. ConfigurationContainer：最顶层容器，定义了多个Configuration对象，以及提供了用来组织各容器层级的公共逻辑；
2. WindowProcessController：用于和AMS中的ProcessRecord进行通讯，当ProcessRecord中对应用进程作出调整后，通过WindowProcessController和WM进行通信；
3. WindowContainer：作为可以保存窗口类父类，定义了用于操作窗口的所有公共方法；
4. RootWindowContainer：窗口容器在树结构中的根节点；
5. DisplayContent：作为RootWindowContainer的子节点，用于管理同一个逻辑屏的窗口；
6. DisplayChildWindowContainer：DisplayContent中的所有子节点的父类；
7. NonAppWindowContainers：继承于DisplayChildWindowContainer，主要保存非来自应用的WindowToken；
8. WindowContainers：只包含一个子节点——DisplayArea.Root，大部门窗口都会保存在这个容器中；
9. DisplayArea：用于对DisplayContent中的节点进行分组管理，主要分为了三类；
10. Root：DisplayArea的子类，该容器作为DisplayContent中最顶层的显示区域，用来保存Tokens、TaskDisplayArea、ImeContainer容器；
11. TaskDisplayArea：DisplayArea的子类，此类容器用于管理Task;
12. Tokens：DisplayArea的子类，该容器用来保存正常窗口的WindowToken；
13. ImeContainer：Tokens的子类，该容器用来保存IME窗口的WindowToken;
14. Task：用来保存ActivityRecord，即我们常说的"任务"；
15. ActivityStack：Task的子类，用来管理处于同一个栈的Activity，特殊栈可以保存Task；
16. WindowToken：用来管理窗口，多个窗口可以被一个WindowToken进行管理；
17. ActivityRecord：继承于WindowToken，表示ActivityStack中的一个Activity实例；
18. WallpaperWindowToken：继承于WindowToken，壁纸窗口比较特殊，因此由WallpaperWindowToken进行管理；
19. WindowState：窗口对象实例；

DisplayArea是Android R上新添加的容器，目的就是将复杂的窗口层级管理简单化、低耦合。

而在树结构中，各个容器结构如下：

可以看到，在树结构中，根节点为RootWindowContainer，叶子节点为WindowState。 正是通过这种结构，WMS中将系统中所有的窗口显示管理得井井有条，并将所有窗口以Surface的形式送到SurfacaFlinger中进行合成和显示。

2.WMS启动流程

接下来我们看下WMS的启动过程。WindowManagerService没有继承与SystemService，而是直接继承了IWindowManager.Stub接口，因此启动过程中，和SytemService的启动有区别。在system_server中，通过以下这些操作完成了WMS的启动：

// frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
// 创建WMS
wm = WindowManagerService.main(context, inputManager, !mFirstBoot, mOnlyCore,
new PhoneWindowManager(), mActivityManagerService.mActivityTaskManager);
// 进行初始化
wm.onInitReady();
// 设置InputCallback接口
inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputManagerCallback());
// 进行Display配置更新
wm.displayReady();
// 系统启动完成
wm.systemReady();
// 计算Configuration
final Configuration config = wm.computeNewConfiguration(DEFAULT_DISPLAY);
DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
context.getDisplay().getMetrics(metrics);
context.getResources().updateConfiguration(config, metrics);
}

下面对以上操作分别进行分析。

1.1.WMS#main()创建WMS对象

在执行main()方法后，最终会在android.display线程去创建WMS的实例：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

private WindowManagerService(Context context, InputManagerService inputManager,
boolean showBootMsgs, boolean onlyCore, WindowManagerPolicy policy,
ActivityTaskManagerService atm, Supplier transactionFactory,
Supplier surfaceFactory,
Function surfaceControlFactory) {
…

// Tranaction对象
mTransaction = mTransactionFactory.get();

// 创建WindowAnimator对象
mAnimator = new WindowAnimator(this);
// 创建RootWindowContainer对象
mRoot = new RootWindowContainer(this);
// 创建WindowSurfacePlacer对象
mWindowPlacerLocked = new WindowSurfacePlacer(this);
// 创建TaskSnapshotController对象
mTaskSnapshotController = new TaskSnapshotController(this);
// 创建DisplayWindowListenerController对象
mDisplayNotificationController = new DisplayWindowListenerController(this);
…
// 创建SurfaceAnimationRunner对象
mSurfaceAnimationRunner = new SurfaceAnimationRunner(mTransactionFactory,
mPowerManagerInternal);

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// 创建TaskPositioningController
mTaskPositioningController = new TaskPositioningController(
this, mInputManager, mActivityTaskManager, mH.getLooper());
// 创建DragDropController对象
mDragDropController = new DragDropController(this, mH.getLooper());
// 创建EmbeddedWindowController
mEmbeddedWindowController = new EmbeddedWindowController(mAtmService);
// 创建 DisplayAreaPolicy.Provider对象
mDisplayAreaPolicyProvider = DisplayAreaPolicy.Provider.fromResources(
mContext.getResources());
…
}

构造方法中，创建了WMS所用到的多个对象。

2.2.WMS#onInitReady()对Policy进行初始化

接下来执行onInitReady()方法进行初始化，这个方法中，在android.ui线程中调用WindowManagerPolicy#init()方法进行初始化：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/policy/PhoneWindowManager.java

public void init(Context context, IWindowManager windowManager,
WindowManagerFuncs windowManagerFuncs) {
mContext = context;
mWindowManager = windowManager;
mWindowManagerFuncs = windowManagerFuncs;
…
}

这个方法中做了大量的初始化操作。PhoneWindowManager继承于WindowManagerPolicy，是WMS中管理窗口过程中的一个策略类，窗口的显示、事件的派发等都受到PhoneWindowManager中的策略影响。 mWindowManager和mWindowManagerFuncs都是WMS对象本身。

2.3.IMS#setWindowManagerCallbacks()设置InputCallback回调

这个方法用来向IMS中设置InputManagerCallback回调：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java

public void setWindowManagerCallbacks(WindowManagerCallbacks callbacks) {
mWindowManagerCallbacks = callbacks;
}

InputManagerCallback对象在WMS加载时完成创建：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

// 创建InputManagerCallback对象
final InputManagerCallback mInputManagerCallback = new InputManagerCallback(this);

public InputManagerCallback getInputManagerCallback() {
return mInputManagerCallback;
}

InputManagerCallback接口用于接受IMS中的回调，如input事件派发过程中发生的ANR等，就是通过该接口向WMS中传递。

2.4.WMS#displayReady()更新DisplayContent配置

这个方法用来进行Display相关配置的第一次更新：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

public void displayReady() {
synchronized (mGlobalLock) {
isplay相关配置的第一次更新：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

public void displayReady() {
synchronized (mGlobalLock) {