Android 4.0 input touch解析（一）

前言

在网上看到好多关于android input device流程分析，但是都不全，有的只是从linux内核那边分析，有的从android上层分析，而且分析的代码也比较老，都是在android2.3以下，最近在做android4.0下的多点触摸以及校准程序，多点触摸的驱动很好写，在linux内核里面都有现成的例子，照着改就可以了。但是android下的校准程序比较复杂，一种是在android Framework层进行，一种是在linux 内核层进行。

对于校准程序来说，需要全屏校准。但是在android4.0下面，下面的导航栏是system ui画的，无法去掉，因此在校准程序里面通过display际的小得到分辨率高度比实，差的那部分就是导航栏的高度。如果以小的高度进行校准，但使用实际的高度进行触摸坐标到屏幕坐标转换，就会导致触摸点偏下的问题。

为了解决这个问题，在网上找了很多资料，第一种就是想办法在校准程序里面得到整个屏幕的分辨率，进而让校准程序全屏显示，即把导航栏隐藏，在网上看到又网友用下面例子实现：

1 //for phone
2 getWindow().getDecorView().setSystemUiVisibility(View.SYSTEM_UI_FLAG_HIDE_NAVIGATION);
3 //for pad View.SYSTEM_UI_FLAG_SHOW_FULLSCREEN= 4    
4 getWindow().getDecorView().setSystemUiVisibility(View.SYSTEM_UI_FLAG_SHOW_FULLSCREEN);

　　经过自己实验，这两个都无法隐藏下面的导航栏，而且在最新的sdk里面也没有 SYSTEM_UI_FLAG_SHOW_FULLSCREEN 的定义。第二种就是在jni种通过fb0得到系统的分辨率，这个是真实的分辨率，这种方法需要apk有root或者graphics组权限，才能打开fb0，而且android4.0根据触摸屏类型是否使用外部显示分辨率，如果使用外部display的话，那么就不能用fb0的分辨率。为了解决这个问题，把整个input touch流程都看了一边。废话少说，进入正题。

 

1、Android input touch 流程

 

　　Android inout touch流程分两部分，一部分是从android framework开始，如何读取touch设备的事件并分发。一部分是从linux 内核开始，如何从触摸屏读取触摸坐标并送给touch设备。

2、Android framework 层

2.1、文件结构

　　首先看看Event Input文件结构吧，在frameworks/base/services/input之下

 

 

2.2、模块介绍

• EventHub

　　它是系统中所有事件的中央处理站。它管理所有系统中可以识别的输入设备的输入事件，此外，当设备增加或删除时，EventHub将产生相应的输入事件给系统。EventHub通过getEvents函数，给系统提供一个输入事件流。它也支持查询输入设备当前的状态（如哪些键当前被按下）。而且EventHub还跟踪每个输入调入的能力，比如输入设备的类别，输入设备支持哪些按键。

• InputReader

　　InputReader从EventHub中读取原始事件数据(RawEvent)，并由各个InputMapper处理之后输入对应的input listener.InputReader拥有一个InputMapper集合。它做的大部分工作在InputReader线程中完成，但是InputReader可以接受任意线程的查询。为了可管理性，InputReader使用一个简单的Mutex来保护它的状态。InputReader拥有一个EventHub对象，但这个对象不是它创建的，而是在创建InputReader时作为参数传入的。

• InputDispatcher

　　InputDispatcher负责把事件分发给输入目标，其中的一些功能（如识别输入目标）由独立的policy对象控制。

• InputManager

 　InputManager是系统事件处理的核心，它虽然不做具体的事，但管理工作还是要做的，比如接受我们客户的投诉和索赔要求，或者老板的出气筒。

　　InputManager使用两个线程：
　　　　1）InputReaderThread叫做"InputReader"线程，它负责读取并预处理RawEvent，applies policy并且把消息送入DispatcherThead管理的队列中。
　　　　2）InputDispatcherThread叫做"InputDispatcher"线程，它在队列上等待新的输入事件，并且异步地把这些事件分发给应用程序。

 　　InputReaderThread类与InputDispatcherThread类不共享内部状态，所有的通信都是单向的，从InputReaderThread到InputDispatcherThread。两个类可以通过InputDispatchPolicy进行交互。

 　　InputManager类从不与Java交互，而InputDispatchPolicy负责执行所有与系统的外部交互，包括调用DVM业务。

　　看看下图理解input下面几个模块的关系

 

2.3、线程创建

　　SystemServer大家熟悉吧，它是android init进程启动的，它的任务就是启动android里面很多服务，并管理起来，如果大家不熟悉，请参考andorid启动流程分析

　　SystemServer.java (frameworks\base\services\java\com\android\server)里面ServerThread::run调用

1 Slog.i(TAG, "Window Manager");
2 wm = WindowManagerService.main(context, power,
3             factoryTest != SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,
4             !firstBoot);
5 ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm);

　　WindowManagerService.java (frameworks\base\services\java\com\android\server\wm) 里面 WindowManagerService main调用

1 WMThread thr = new WMThread(context, pm, haveInputMethods, allowBootMsgs);
2 thr.start();

 　　接着调用WMThread:: run调用

1 WindowManagerService s = new WindowManagerService(mContext, mPM,
2         mHaveInputMethods, mAllowBootMessages);

 　　接着在WindowManagerService里面调用

1 mInputManager = new InputManager(context, this);

 　　至此我们创建了一个java层input设备管理器。

 　　InputManager.java (frameworks\base\services\java\com\android\server\wm) 里面InputManager调用

1 nativeInit(mContext, mCallbacks, looper.getQueue());

 　　从下面开始就进入native空间

 　　com_android_server_InputManager.cpp (frameworks\base\services\jni)里面nativeInit对应android_server_InputManager_nativeInit调用

1 gNativeInputManager = new NativeInputManager(contextObj, callbacksObj, looper);

 　　在NativeInputManager里面调用

1 sp<EventHub> eventHub = new EventHub();
2 mInputManager = new InputManager(eventHub, this, this);

　　这个函数创建一个EventHub对象，然后把它作为参数来创建InputManager对象。特别注意，InputManager是在C++里，具体在InputManager.cpp里。EventHub类在EventHub.cpp里，这个类和input事件获取有关。

　　至此我们创建了一个native层input设备管理器，具体作用见上面说明。

　　首先是去InputManager.cpp (frameworks\base\services\input) 文件里面InputManager::InputManager调用

1 mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
2 mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher);
3 initialize();

 　　它创建了InputDispatcher对象，同时也创建了InputReader对象。并分别暂存于mDispatcher和mReader变量中。注意eventHub和mDispatcher都作为参数创建InputReader对象。后面还用initialize来初始化。下面是initialize函数的定义：

1 void InputManager::initialize() {
2     mReaderThread = new InputReaderThread(mReader);
3     mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher);
4 }

　　它创建两个线程对象，一个是InputReaderThread线程对象，负责input事件的获取；另一个是InputDispatcherThread线程对象，负责input消息的发送。

　　（注：以上两个线程对象都有自己的threadLoop函数，它将在Thread::_threadLoop中被调用，这个Thread::_threadLoop是线程入口函数，线程在Thread::run中被真正地创建）

　　InputDispatcher.cpp (frameworks\base\services\input) 里面InputDispatcher::InputDispatcher做一些准备工作。

　　InputReader.cpp (frameworks\base\services\input)里面InputReader::InputReader做一些准备工作。

 

2.4、线程启动

在上面讲到在WindowManagerService里面调用

1 mInputManager = new InputManager(context, this);

创建input 管理器，紧接着调用

1 mInputManager.start();

InputManager.java (frameworks\base\services\java\com\android\server\wm) 里面start调用

1 Slog.i(TAG, "Starting input manager");
2 nativeStart();

　　从下面开始就进入native空间

 　　com_android_server_InputManager.cpp (frameworks\base\services\jni)里面nativeStart对应android_server_InputManager_nativeStart调用

1 status_t result = gNativeInputManager->getInputManager()->start();

 　　InputManager.cpp (frameworks\base\services\input) 文件里面InputManager::start调用

1 status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
2 result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);

 　　上面两个线程对象是Thread子类，于是继承它的run方法，在Thread::run中，调用createThreadEtc函数，并以Thread::_threadLoop作为入口函数，以上面的mDispatcherThread或mReaderThread作为userdata创建线程，然后会调用threadLoop()，在Thread类中它是虚函数，得由子类来复写。

　　因此会调用InputReader.cpp (frameworks\base\services\input)里面的threadLoopInputReaderThread::threadLoop调用

1 mReader->loopOnce();

　　mReader就是上面创建的inputreader对象，作为参数传给mReaderThread

　　InputReader::loopOnce调用

1 count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);

 得到input 输入事件， processEventsLocked处理input输入事件

 因此会调用InputDispatcher.cpp (frameworks\base\services\input)里面的threadLoopInputDispatcherThread::threadLoop调用

1 mDispatcher->dispatchOnce ();

　　

　　mDispatcher就是上面创建的InputDispatcher对象，作为参数传给mDispatcherThread。

　　InputDispatcher::dispatchOnce调用dispatchOnceInnerLocked(&nextWakeupTime)

　　dispatchOnceInnerLocked函数处理input输入消息，mLooper->pollOnce是等待下一次输入事件。

1 mLooper->pollOnce(timeoutMillis):

 　　这个请看Looper.cpp文件中的Looper::pollOnce()函数。Looper里主要通过linux管道方式实现进程间通信，通过epoll机制实现外界事件请求作出响应。

　　至此整个android input event框架已经运转起来了，好像到现在还没有提到touch，别着急，且看下面的分析。

2.5、event初始化

还记得android_server_InputManager_nativeInit里面创建sp<EventHub> eventHub = new EventHub();

EventHub.cpp (frameworks\base\services\input) 里面

 1 EventHub::EventHub(void) :
 2         mBuiltInKeyboardId(-1), 
 3         mNextDeviceId(1),
 4         mOpeningDevices(0), //表示需要打开的设备链表，为NULL
 5         mClosingDevices(0), //表示需要关闭的设备链表，为NULL
 6         mNeedToSendFinishedDeviceScan(false), //表示需要发送设备扫描完成，默认为0
 7         mNeedToReopenDevices(false),  //表示需要重新打开设备，默认为0
 8         mNeedToScanDevices(true), //表示需要扫描设备，默认为1
 9         mNeedToSendHeadPhoneEvent(false), 
10         mNeedToSendMicroPhoneEvent(false), 
11         mHeadsetDeviceId(-1),
12         mPendingEventCount(0), //表示需要处理event个数，默认为0
13         mPendingEventIndex(0),  //表示当前需要处理event的索引，默认为0
14         mPendingINotify(false) { //表示需要处理的通知，默认为0
15     acquire_wake_lock(PARTIAL_WAKE_LOCK, WAKE_LOCK_ID);
16 
17     mNumCpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
18 
19     mEpollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT); //epoll实例，在EventHub::EventHub中初始化此例，所有输入事件通过epoll_wait来获取
20     //创建mINotifyFd，用于监控/dev/input目录下删除和创建设备节点的事件
21     mINotifyFd = inotify_init();
22     int result = inotify_add_watch(mINotifyFd, DEVICE_PATH, IN_DELETE | IN_CREATE);
23 
24     struct epoll_event eventItem;
25     memset(&eventItem, 0, sizeof(eventItem));
26     eventItem.events = EPOLLIN;
27     eventItem.data.u32 = EPOLL_ID_INOTIFY;
28     result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mINotifyFd, &eventItem); //将mINotifyFd注册到mEpollFd里面，通过epoll来监听mINotifyFd的变化
29     // 创建唤醒管道，并设置为非阻塞，如果向mWakeWritePipeFd写，那么mWakeReadPipeFd就会有变化
30     int wakeFds[2];
31     result = pipe(wakeFds);
32     mWakeReadPipeFd = wakeFds[0];
33     mWakeWritePipeFd = wakeFds[1];
34     result = fcntl(mWakeReadPipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
35     result = fcntl(mWakeWritePipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
36     //将mWakeReadPipeFd注册到mEpollFd里面，通过epoll来监听mWakeReadPipeFd的变化
37     eventItem.data.u32 = EPOLL_ID_WAKE;
38     result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, &eventItem);
39 }
40          

至此EventHub对象以及构造完成了，mEpollFd监听mINotifyFd和mWakeReadPipeFd的变化。

 2.6、读取事件

在上面2.4节最后我们看到InputReaderThread线程里面会循环调用InputReader::loopOnce 接着调用

1 count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);

这里的mEventHub就是上节实例化的eventhub，我们来看getEvents

EventHub.cpp (frameworks\base\services\input) 里面EventHub::getEvents

 1 　　for (;;) {
 2         nsecs_t now = systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC);
 3         // Reopen input devices if needed.
 4         // 检查mNeedToReopenDevices是否为ture，如果为true，在closeAllDevicesLocked里面关闭所有打开的硬件设备描述符，并把需要删除的设备放在
　　　　　　mClosingDevices链表里面，如果这个设备是在mOpeningDevices里面，就忽略跳过，并删除eventhub层的device对象。然后设置mNeedToScanDevices为true，
　　　　　　因为mNeedToReopenDevices默认为false，所以不会执行这段代码
 5         if (mNeedToReopenDevices) {
 6             mNeedToReopenDevices = false;
 7             LOGI("Reopening all input devices due to a configuration change.");
 8             closeAllDevicesLocked();
 9             mNeedToScanDevices = true;
10             break; // return to the caller before we actually rescan
11         }
12 
13         // Report any devices that had last been added/removed.
14         // 检查mClosingDevices链表是否存在，如果存在，循环把需要删除的设备信息放在event里面，同时设置event type为DEVICE_REMOVED，
　　　　　　并删除eventhub层的device对象。设置mNeedToSendFinishedDeviceScan为true。每循环一次，capacity减1，capacity等于0，就退出for循环，
　　　　　　表明这次getEvents已经取得256个event事件了，返回给inputreader处理。因为一开始mClosingDevices不存在，所以不会执行这段代码，
　　　　　　只有上面的closeAllDevicesLocked执行了，才会执行这段代码。
15         while (mClosingDevices) {
16             Device* device = mClosingDevices;
17             LOGV("Reporting device closed: id=%d, name=%s\n",
18                  device->id, device->path.string());
19             mClosingDevices = device->next;
20             event->when = now;
21             event->deviceId = device->id == mBuiltInKeyboardId ? 0 : device->id;
22             event->type = DEVICE_REMOVED;
23             event += 1;
24             delete device;
25             mNeedToSendFinishedDeviceScan = true;
26             if (--capacity == 0) {
27                 break;
28             }
29         }
30 
31         // 检查mNeedToScanDevices是否为true，如果为true，就执行设备扫描。在scanDevicesLocked里面，会打开/dev/input目录，并把循环调用
　　　　　　openDeviceLocked，在openDeviceLocked里面int fd = open(devicePath, O_RDWR)打开一个input 设备
32          if (mNeedToScanDevices) {
33             mNeedToScanDevices = false;
34             scanDevicesLocked();
35             mNeedToSendFinishedDeviceScan = true;
36         }
37 
38         // Check to see if the device is on our excluded list
39         // 判断这个设备是否已经存在，如果存在，就关闭退出。
40         for (size_t i = 0; i < mExcludedDevices.size(); i++) {
41             const String8& item = mExcludedDevices.itemAt(i);
42             if (identifier.name == item) {
43                 LOGI("ignoring event id %s driver %s\n", devicePath, item.string());
44                 close(fd);
45                 return -1;
46             }
47     　　}

下面得到设备一系列信息。

 1 // 创建一个eventhub层的device对象
 2 　　Device* device = new Device(fd, deviceId, String8(devicePath), identifier);
 3 
 4 // Load the configuration file for the device.
 5 // 得到设备的idc配置文件，这就是为什么android4.0需要idc文件
 6     loadConfigurationLocked(device);
 7 
 8 // Figure out the kinds of events the device reports.
 9     ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_KEY, sizeof(device->keyBitmask)), device->keyBitmask);
10     ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_ABS, sizeof(device->absBitmask)), device->absBitmask);
11     ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_REL, sizeof(device->relBitmask)), device->relBitmask);
12     ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_SW, sizeof(device->swBitmask)), device->swBitmask);
13     ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_LED, sizeof(device->ledBitmask)), device->ledBitmask);
14     ioctl(fd, EVIOCGPROP(sizeof(device->propBitmask)), device->propBitmask);

得到设备各种配置，接下设置device的class，就设备的类型

 1     // See if this is a touch pad.
 2     // Is this a new modern multi-touch driver?
 3     if (test_bit(ABS_MT_POSITION_X, device->absBitmask)
 4             && test_bit(ABS_MT_POSITION_Y, device->absBitmask)) {
 5         // Some joysticks such as the PS3 controller report axes that conflict
 6         // with the ABS_MT range.  Try to confirm that the device really is
 7         // a touch screen.
 8         if (test_bit(BTN_TOUCH, device->keyBitmask) || !haveGamepadButtons) {
 9             device->classes |= INPUT_DEVICE_CLASS_TOUCH | INPUT_DEVICE_CLASS_TOUCH_MT;
10         }
11     // Is this an old style single-touch driver?
12     } else if (test_bit(BTN_TOUCH, device->keyBitmask)
13             && test_bit(ABS_X, device->absBitmask)
14             && test_bit(ABS_Y, device->absBitmask)) {
15         device->classes |= INPUT_DEVICE_CLASS_TOUCH;
16     }

上面就是根据驱动程序里面的设置来判断input device是多点触摸还是单点触摸，现在是不是看到和触摸屏有点关系了。

1     // Determine whether the device is external or internal.
2     if (isExternalDeviceLocked(device)) {
3         device->classes |= INPUT_DEVICE_CLASS_EXTERNAL;
4     }

判断是不是外部设备，根据两个条件判断，一是在idc文件里面如果有“device.internal”存在，就是内部设备，否则是外部设备。如果没有这个域存在，根据硬件设备的总线判断，如果是usb和bluetooth bus，就是外部设备。这个留着后面有作用。

1     if (epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &eventItem))
2     // 将设备加入到mEpollFd监控里面
3 
4     device->next = mOpeningDevices;
5     mOpeningDevices = device;
6     // 将设备加入需要打开设备链表里面

至此，/dev/input/下面所有的设备对于linux层都已经打开，并且都添加到了mEpollFd监控里面，但是android层面的device还没有添加和初始化，只是放在需要打开设备链表里面。接着设置mNeedToSendFinishedDeviceScan为true。因为mNeedToScanDevices初始化为true，因此第一次进入getEvents就会执行这部分代码。

 1     　　while (mOpeningDevices != NULL) {
 2             Device* device = mOpeningDevices;
 3             LOGV("Reporting device opened: id=%d, name=%s\n",
 4                  device->id, device->path.string());
 5             mOpeningDevices = device->next;
 6             event->when = now;
 7             event->deviceId = device->id == mBuiltInKeyboardId ? 0 : device->id;
 8             event->type = DEVICE_ADDED;
 9             event += 1;
10             mNeedToSendFinishedDeviceScan = true;
11             if (--capacity == 0) {
12                 break;
13             }
14         }

检查mOpeningDevices链表是否存在，如果存在，循环把需要添加的设备信息放在event里面，同时设置event type为DEVICE_ADDED。设置mNeedToSendFinishedDeviceScan为true。每循环一次，capacity减1，capacity等于0，就退出for循环，表明这次getEvents已经取得256个event事件了，返回给inputreader处理。因为一开始会执行mNeedToScanDevices 代码，只要/dev/input下面有设备节点存在，mOpeningDevices也会存在，所以开始就会执行这段代码。

1         if (mNeedToSendFinishedDeviceScan) {
2             mNeedToSendFinishedDeviceScan = false;
3             event->when = now;
4             event->type = FINISHED_DEVICE_SCAN;
5             event += 1;
6             if (--capacity == 0) {
7                 break;
8             }
9         }        

如果mNeedToSendFinishedDeviceScan为true，就把FINISHED_DEVICE_SCAN信息放在event里面，同时capacity减1，capacity等于0，就退出for循环，表明这次getEvents已经取得256个event事件了，返回给inputreader处理。