android窗口管理框架解析

窗口管理是android的一个核心内容。它管理着窗口的创建和销毁,布局和大小,焦点的控制等等。

窗口可以分为两类:

  • 一种是应用窗口,即由具体应用创建的窗口,其实其中还可以细分出父窗口和子窗口。窗口一般都会对应一个activity。

  • 一种是系统窗口,如状态栏,这类窗口由系统直接通过windowManager来创建,和activity无关。

在这里,窗口的概念其实可以说由三部分构成,一部分是用来描述窗口信息的,由WindowState对象表示。一个WindowState对象对应一个窗口,它拥有绘制窗口所需要的信息。但是真正去绘制窗口需要另一部分内容Surface来完成,最终会通过surfaceflinger完成绘图。还有一部分就是对消息的处理,windowmanagerService把窗口信息传递给InputManager,这样InputDispatcher就能根据当前窗口的状态进行消息处理。
我们先看下整体的架构图,然后再来看这两种窗口的创建。WindowManager和其他很多android的服务一样,采用C/S的架构。其中windowManagerService跑在System_server进程,作为服务端,客户端通过ipc调用和它进行交互。

我们通过完整的应用程序窗口创建流程来了解这个结构和整个过程。我们不去纠结其中代码的一些细枝末节的东西,不去贴一堆代码,通过整体和重要的东西来看。

#####一.客户端部分

在客户端,在应用启动的时候,ActivityThread会调用performLaunchActivity方法,去实例化一个activity,同时调用attach方法,并传递很多和activity相关的参数信息。

其中有个比较重要的东西是一个IBinder对象token,这个token成为activity的标识,windowmanagerService可以通过这个token获得activity当前的运行状态。在WindowManager中会通过该token生成一个WindowToken对象,一个父窗口对应一个WindowToken,而具有相同token的所有其子窗口都会被归到一个WindowToken中。即如果token相同,表示他们都会在一个窗口中。还有个用来标识窗口的类AppWindowToken,继承自WindowToken,它由activity传过来的token生成,和Activity一一对应。通过token,就能找到activity和window的对应关系了。

继续往下看,attach方法会通过代码mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this)实例化一个phoneWindow对象,但是这个对象还是比较抽象的东西。在activity开始oncreate调用时,会调用setContentView方法。会去获得之前那个phoneWIndow对象对应的DecorView,最后通过层层窗口修饰(状态栏等)后调用activity的makeVisible方法,在方法中通过addiew方法完成窗口的添加。

windowManager只是提供接口,用了桥接模式,真正实现是WindowManagerImpl类。而调用addiew方法的对象来自另一个类LocalWindowManager,它会做一些简单检查,再通过WindowManagerImp类的addview完成窗口添加。addview大概分三步执行:

  1. 校验该窗口是否已经添加过了。
  2. 判断窗口类型如果是子窗口,则找到它附属的父窗口
  3. new一个ViewRootImpl对象,最后调用该对象的setView方法。

setView 方法会最终会通过ipc调用IwindowSession的add方法。Session类实现了该方法,并最终给WindowManagerService处理。客户端的工作至此就完成了。
这里说明一下ViewRootImpl类,这其实是个handler。自然的,它一部分功能就是对消息进行处理,将用户的一些操作分发到view中。它也是view和WindowManagerService的桥梁。可以看到它通过一个会话将信息传递到了WindowManagerService。而WIndowManagerService也会通过IWindow接口将指令通过消息的方式发送到ViewRootImpl,ViewRootImpl处理这些消息。

#####二.服务端

WindowManagerService的addWindow方法主要做三部分的处理。

  1. 做一些合法性校验
  2. 完成窗口数据的构建
  3. 完成窗口创建后需要作出的一些调整

我们只看第二部分。首先会new一个WindowState类,该类表示一个窗口。结合WindowToken和AppWindowToken,完整的定义了一个窗口内容。接着创建一个管道,用于处理消息输入。再然后调用attach方法,创建和Surface相关的内容,用于和surfaceFlinger交互。这样,整个窗口就搭建完成了。有了WindowState类对窗口属性的保存以及token对窗口归属的标识,之后就可以通过SurfaceFlinger绘制在屏幕上了。之后通过InputManager,也能处理消息和WindowManagerService之间的传递。保证窗口显示内容和用户操作保持一致性。
当然,WindowManagerService靠近10000行的代码完成了很多功能,因为这篇文章只会了解窗口管理的整个架构,这里不一一详解,以后有时间可能会把一些比较有意思的内容再看下:

  1. 窗口的创建和删除
  2. 窗口的显示和隐藏控制
  3. Z-order顺序管理
  4. 焦点窗口管理
  5. 输入法窗口管理和墙纸窗口管理
  6. 切换动画
  7. 系统消息收集和分发

现在,再来看开始的架构图,应该就比较清晰了。

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