Android SystemUI梳理

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  团队博客: 汽车电子社区

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一、简介

  在Android系统中SystemUI是一个系统级的APP，它提供了系统的用户界面，由system_server进程启动。SystemUI本身不属于system_server进程，它是一个独立的进程。它的HMI包括了状态栏、导航栏、通知栏、锁屏、近期任务等等。

  SystemServer是一个由Zogyte进程启动的程序，它负责启动和管理Android系统中的各种核心服务。 例如：ActivityManagerService和PackageManagerService，这些服务也都运行在system_server进程中，为Android系统提供各种功能和接口，供应用程序和其他服务调用。我们常说的Android Framework其实就是由这些Service组成的。

二、功能介绍

  这部分将主要介绍那些对我们定制自己的SystemUI时有参考价值的模块。

  1. 状态栏
     StatusBar，负责显示时间，电量，信号，通知等状态信息。
  2. 导航栏
    NavigationBar，显示返回，主页，最近任务等按钮。在车载Android中，我们多数时候会称为Dock栏（DockBar）。一般负责显示车控、主页、蓝牙电话等常用功能的快捷控制和入口。

  3. 通知栏
    NotificationPanel，显示、控制通知的界面。实际的车载项目中通知栏往往会和【消息中心】合并成一个独立的APP。
  4. 快捷控制
    QuickSettings，这个面板可以让用户快速地调整一些常用的设置，例如亮度、飞行模式、蓝牙等。QS面板有多种状态，包括初级展开面板（Quick Quick Settings，QQS）和完整QS面板（Quick Settings，QS）。用户可以通过下拉通知栏来打开或关闭QS面板。
  5. 其他功能
    一些系统级的对话框、弹窗、动画、屏保等，这些内容相对比较简单，不再介绍了。而锁屏、媒体控制等一些功能，车载SystemUI开发时涉及的不多，也同样不再介绍。

三、SystemUI 启动流程

  当Android系统启动完成后，system_server进程会通过ActivityManagerService启动一个名为com.android.systemui.SystemUIService的服务，这个服务是SystemUI的入口类，它继承了Service类。

SystemServer的源码位置：/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

mActivityManagerService.systemReady(() -> {
        Slog.i(TAG, "Making services ready");
        //...
        t.traceBegin("StartSystemUI");
        try {
            startSystemUi(context, windowManagerF);
        } catch (Throwable e) {
            reportWtf("starting System UI", e);
        }
        t.traceEnd();
    }, t);

  从这里我们可以看出，SystemUI本质就是一个Service，通过Pm获取到的Component是com.android.systemui/.SystemUIService。startSystemUi代码细节如下：

private static void startSystemUi(Context context, WindowManagerService windowManager) {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setComponent(new ComponentName("com.android.systemui",
            "com.android.systemui.SystemUIService"));
    intent.addFlags(Intent.FLAG_DEBUG_TRIAGED_MISSING);
    //Slog.d(TAG, "Starting service: " + intent);
    context.startServiceAsUser(intent, UserHandle.SYSTEM);
    windowManager.onSystemUiStarted();
}

  以上就是SystemUI的启动流程，接下来我们继续看SystemUI是如何初始化的。

四、SystemUI 初始化流程

  SystemUI的初始化流程分为以下几步：

4.1、Application初始化

SystemUIApplication源码位置：/frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/SystemUIApplication.java

  在SystemUI启动后，首先会调用Application的onCreate方法，并在onCreate方法中对SystemUI进行初始化。这里我把它分为四个部分的内容。
  1、第一部分内容不多，主要是通过Dagger拿到SystemUI中的一些创建好的组件，同时设定一些调试工具。

public void onCreate() {
    super.onCreate();
    Log.v(TAG, "SystemUIApplication created.");
    // This line is used to setup Dagger's dependency injection and should be kept at the
    // top of this method.
    // TimingsTraceLog　是一个用于跟踪代码执行时间的工具类，它可以在traceview中看到。
    TimingsTraceLog log = new TimingsTraceLog("SystemUIBootTiming",
            Trace.TRACE_TAG_APP);
    log.traceBegin("DependencyInjection");
    // 此行用于设置Dagger的依赖注入，并应保持在onrecate方法的顶部。
    mContextAvailableCallback.onContextAvailable(this);
    log.traceEnd();

    mLocalHandler = new LocalHandler();

    // 设置所有服务继承的应用程序主题。请注意，
    // 仅在清单中设置应用程序主题仅适用于活动。请将其与在那里设置的主题同步。
    setTheme(R.style.Theme_SystemUI);
}

  2、首先判断当前进程是否属于系统用户。然后根据SF GPU上下文优先级设置设定SystemUI的渲染器的上下文优先级，最后开启SystemServer的binder调用trace跟踪。

public void onCreate() {
    // 判断当前进程是否是系统进程。如果是系统进程，那么就注册 BOOT_COMPLETED 广播接收器。
    if (Process.myUserHandle().equals(UserHandle.SYSTEM)) {
        // 创建 BOOT_COMPLETED 广播接收器的意图过滤器。
        IntentFilter bootCompletedFilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED);
        bootCompletedFilter.setPriority(IntentFilter.SYSTEM_HIGH_PRIORITY);   
    }
}

  ThreadedRenderer可以简单理解为一个渲染器，它可以在后台线程中渲染视图层次结构。优先级越高，渲染速度越快。
  Process.myUserHandle()可以获取当前进程的用户类型。如果是从事移动端APP开发，很少会涉及Android系统的多用户机制。但是由于汽车是一种具有共享属性的工具，会存在多个家庭成员使用一辆车的情况，所以Android多用户在车载Android开发中较为常见。
  当我们在系统设置中的「系统」「多用户」添加一个新用户并切换到这个新用户时，实际上会再启动一个SystemUI进程，新的SystemUI进程的用户ID会从U1X开始，原始的SystemUI的用户ID则始终是U0。
  3、第三部分注册监听开机广播，并在SystemUIService启动后，再通知SystemUI中的其它组件「系统启动完成」。

public void onCreate() {
registerReceiver(new BroadcastReceiver() {
        @Override
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {
            if (mBootCompleted) return;

            if (DEBUG) Log.v(TAG, "BOOT_COMPLETED received");
            unregisterReceiver(this);
            mBootCompleted = true;
            if (mServicesStarted) {
                final int N = mServices.length;
                for (int i = 0; i < N; i++) {
                    mServices[i].onBootCompleted();
                }
            }

        }
    }, bootCompletedFilter);
    
        IntentFilter localeChangedFilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_LOCALE_CHANGED);
        registerReceiver(new BroadcastReceiver() {
            @Override
            public void onReceive(Context context, Intent intent) {
                if (Intent.ACTION_LOCALE_CHANGED.equals(intent.getAction())) {
                    if (!mBootCompleted) return;
                    // Update names of SystemUi notification channels
                    NotificationChannels.createAll(context);
                }
            }
        }, localeChangedFilter);
    } else {
        /* 第四部分 */
    }
}

  4、第四部分如果当前用户非系统用户那么调用startSecondaryUserServicesIfNeeded方法。

// 我们不需要为正在执行某些任务的子进程初始化组件。例如：截图进程等
String processName = ActivityThread.currentProcessName();
ApplicationInfo info = getApplicationInfo();
if (processName != null && processName.startsWith(info.processName + ":")) {
    return;
}
// 对于第二个用户，boot-completed永远不会被调用，因为它已经在启动时为主SystemUI进程广播了
// 对于需要每个用户初始化SystemUI组件的组件，我们现在为当前非系统用户启动这些组件。
startSecondaryUserServicesIfNeeded();

  在这里插入代码片`startSecondaryUserServicesIfNeeded方法也是通过startServicesIfNeeded方法来初始化SystemUI中的功能组件。具体是如何初始化，我们之后再来分析。

void startSecondaryUserServicesIfNeeded() {
    String[] names =
              getResources().getStringArray(R.array.config_systemUIServiceComponentsPerUser);
    startServicesIfNeeded(names);
}

  到这里，我们简单总结一下SystemUIApplication中其实最主要的工作，其实只有两个：
    1.、在系统用户空间中监听开机广播，并通知SystemUI的功能组件。
    2、在非系统用户空间中，直接初始化SystemUI的功能组件。

4.2、启动 SystemUIService

  当Application完成初始化之后，紧接着，SystemUIService就会被启动。

SystemUIService源码位置：/frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/systemui/SystemUIService.java
  SystemUIService在onCreate()方法中会调用((SystemUIApplication) getApplication()).startServicesIfNeeded()方法。

@Override
public void onCreate() {
    super.onCreate();
    // Start all of SystemUI
    ((SystemUIApplication) getApplication()).startServicesIfNeeded();
    ...
}

  这里可能有个疑问：为什么不把startServicesIfNeeded的相关逻辑写在Service中，非要写到Application中？
  是因为，当前用户不是系统用户时，startSecondaryUserServicesIfNeeded也需要去调用startServicesIfNeeded方法进行组件初始化，所以干脆把所有的初始化逻辑都写到Application中了。

private void startServicesIfNeeded(String[] services) {
    if (mServicesStarted) {
        return;
    }
    mServices = new SystemUI[services.length];

    if (!mBootCompleted) {
        // check to see if maybe it was already completed long before we began
        // see ActivityManagerService.finishBooting()
        if ("1".equals(SystemProperties.get("sys.boot_completed"))) {
            mBootCompleted = true;
            if (DEBUG) {
                Log.v(TAG, "BOOT_COMPLETED was already sent");
            }
        }
    }

    Log.v(TAG, "Starting SystemUI services for user " +
            Process.myUserHandle().getIdentifier() + ".");

    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
    Message msg = mLocalHandler.obtainMessage();
    msg.obj = services;
    msg.arg1 = services.length;
    msg.arg2 = 0;
    msg.what = EVENT_START_SERVICE;
    msg.sendToTarget();
}