WindowManagerService

 

简介

WMS运行于SystemServer进程的DisplayThread线程。DisplayThread线程由DMS创建,其中运行了DMS、WMS、IMS。WMS负责所有窗口的排序和布局、创建和销毁Native层Surface、把触摸事件分发给焦点窗口、锁屏。

这篇仅记录管理窗口部分。

重要的类

  • WindowState:在WMS中代表一个窗口;封装了窗口通信服务端、客户端;封装了窗口参数、系统UI可见性;封装了窗口坐标、窗口区域;封装了窗口动画;等等。
  • WindowToken:
  • 针对系统窗口:封装了Binder对象作为窗口所属组件的标示(token);其客户端BinderProxy对象作为向窗口所属组件发送信息的客户端;封装了窗口类型(windowType);封装了同属一个组件的所有父窗口和子窗口的WindowState(windows)。
  • 针对非Activity窗口:封装了ViewRootImpl.W对象作为窗口所属组件的标示(token);其客户端ViewRootImpl.W.Proxy对象作为向窗口所属进程发送信息的客户端;其余同上。
  • AppWindowToken:针对Activity窗口;封装了ActivityRecord.Token对象作为窗口所属组件的标示(appToken);同时它也用于向窗口在AMS中对应的ActivityRecord发送信息(因为AMS和WMS在同一进程,所以这里用的是服务端);封装了它与其它的所有子窗口的WindowState(allAppWindows);封装了Activity所属Task的引用(Task)、是否全屏(appFullscreen)、期望方向(requestedOrientation)等信息;
  • ViewRootImpl.W:实现了IWindow接口;其中封装了Session的引用和某个ViewRootImpl的弱引用;可作为其他组件向应用进程中的某个指定ViewRootImpl发送信息的服务端;对应用窗口/子窗口具有唯一性,作为应用窗口/子窗口在WMS.mWindowMap中的唯一标示。
  • ViewRootImpl.W.Proxy:其他组件向应用进程中的某个指定ViewRootImpl发送信息的客户端。
  • ActivityRecord.Token:实现了IApplicationToken接口;其中封装了ActivityManagerService的引用和某个ActivityRecord的弱引用;可作为其他组件向AMS中的某个指定ActivityRecord发送信息的服务端;对ActivityRecord具有唯一性,作为对应Activity组件(应用父窗口)在WMS.mTokenMap中的唯一标示。
  • ActivityRecord.Token.Proxy:其他组件向AMS中的某个指定ActivityRecord发送信息的客户端。
  • WindowManagerService.mTokenMap:以窗口所属组件的标示(Binder/ActivityRecord.Token/ViewRootImpl.W)为键,以WindowToken/AppWindowToken为值,主要作用是与窗口所属组件通信。
  • WindowManagerService.mWindowMap:以窗口唯一标示ViewRootImpl.W为键,以WindowState为值,主要作用是管理应用窗口/子窗口。
  • Task:WMS中的Task概念。
  • mAppTokens:按AMS中TaskRecord中ActivityRecord的顺序排列AppWindowToken。
  • TaskStack:WMS中的Stack概念。
  • mTasks:按AMS中ActivityStack中TaskRecord的顺序排列Task。

启动后的准备工作

在SystemServer.startOtherServices() -> WindowManagerService.main() -> WMS构造函数:

  1. 获取向DMS发送信息的客户端DisplayManagerInternal;
  2. 构建并初始化DisplaySetting;
  3. 构建PhoneWindowManager,并注册到LocalServices;
  4. 构建PointerEventDispatcher;
  5. 构建SurfaceSession;
  6. 构建DisplayContent;
  7. 构建KeyguardDisableHandler;
  8. 获取向PowerManagerService发送信息的客户端PowerManager和PowerManagerInternal;
  9. 构建WakeLock;
  10. 构建AppTrasition;
  11. 构建WindowAnimator;
  12. 注册锁屏/解锁广播接收器;
  13. 把向WMS发送信息的客户端WindowManagerInter注册到LocalServices,供其它系统服务组件使用;
  14. 初始化PhoneWindowManager;
  15. 建立与SurfaceControl的通信,构建FocusedStackFrame,再关闭与SurfaceControl的通信。

PhoneWindowManager

PhoneWindowManager实现了WindowManagerPolicy接口,提供了“设置Display、添加/删除/布局窗口”的具体实现。

  • setInitialDisplaySize():根据给定的Display的宽高设置方向、状态栏高度、导航栏高度;
  • setDisplayOverscan():设置Display的Overscan区域;
  • checkAddPermission():检测进程是否有添加窗口的权限;原则是应用进程只能添加APPLICATION_WINDOW、SUB_WINDOW、TOAST;
  • adjustWindwoParamsLw():整理应用进程传来的窗口参数;只针对TYPE_SYSTEM_OVERLAY和TYPE_STATUS_BAR;如果有FLAG_DRAW_SYSTEM_BAR_BACKGROUND,将会添加SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_FULLSCREEN和SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_HIDE_NAVIGATION;
  • adjustConfigurationLw():修改WMS计算的Configuration;
  • windowTypeToLayerLw():根据type返回int用于窗口排序,值越大越在上面;重要的几种:WALLPAPER == APPLICATION_WINDOW < SYSTEM_DIALOG < TOAST < SYSTEM_ALERT < INPUT_METHOD < STATUS_BAR < SYSTEM_OVERLAY < NAVIGATION_BAR;
  • subWindowTypeToLayerLw():根据type返回int用于子窗口排序,值越大越在上面,正值表示在所依附的窗口的上面,负值表示在所依附的窗口的下面;APPLICATION_MEDIA < 父窗口 < APPLICATION_PANEL == APPLICATION_ATTACHED_DIALOG;
  • addStartingWindow():添加一个窗口,用于在应用窗口开启之前显示,告知用户应用正在启动;构建一个PhoneWindow,类型为APPLICATION_STARTING,无法获取焦点,无法接收触摸事件,并将生成的控件树添加到WMS;
  • removeStartingWindow():删除StartingWindow,应该在应用第一个窗口显示之后调用;
  • prepareAddWindowLw():会在添加窗口前调用,默认实现是检查添加的窗口不能是StartusBar、NavigationBar、Keyguard,即这三类是单例;
  • removeWindowLw():会在删除窗口前调用,默认实现只针对StartusBar、NavigationBar、Keyguard,把相应引用置为null;
  • beginLayoutLw():窗口布局第一阶段;根据给定的Display的尺寸和方向,计算“Display11区域”;
  • layoutWindowLw():窗口布局第二阶段;根据“11区域”、窗口参数计算窗口区域;
  • finishLayoutLw():窗口布局第三阶段;默认没有实现;
  • beginPostLayoutPolicyLw():窗口策略分发第一阶段;
  • applyPostLayoutPolicyLw():窗口策略分发第二阶段;
  • finishPostLayoutPolicyLw():窗口策略分发第三阶段;

与窗口通信

业务层服务端

WMS要向窗口所属组件发送信息,就需要持有一个相关的“服务端”的引用,在需要时调用asInterface()转换为“客户端”。不同的窗口,“服务端”是不同的。这些“服务端”在WMS被封装为不同的对象,保存在WMS.mTokenMap。

  • 系统窗口的通信服务端是一个实现了IBinder接口的对象,具体是什么要看是什么系统服务组件;
  • Activity窗口的通信服务端是ActivityRecord.Token,封装它的数据结构是AppWindowToken;
  • 非Activity窗口的通信服务端是ViewRootImpl.W,封装它的数据结构是WindowToken。

即WMS向Activity窗口发送信息时,是使用ActiviRecord.Token对象向AMS发送信息(不跨进程);向非Activity窗口发送信息时,是使用ViewRootImpl.W.Proxy对象向应用进程发送信息(跨进程)。

与AMS通信建立过程

在WMS启动后,调用ActivityManagerService.setWindowManager(),把WindowManagerService的引用保存在成员变量mWindowManager;此后AMS可通过mWindowManager向WMS发送信息。

在启动Activity时,创建的ActivityRecord.Token对象封装了ActivityManagerService的引用和某个ActivityRecord的弱引用,并调用WindowManagerService.addAppToken()把ActivityRecord.Token对象的引用传到WMS;在WMS中,创建AppWindowToken作为值,ActivityRecord.Token对象作为键,保存在成员变量mTokenMap;此后WMS可通过mTokenMap向AMS中的指定ActivityRecord发送信息。

与应用进程通信建立过程

在WMS启动后,会把WMS注册到SystemSeviceManager;调用IWindowManager.Stub.asInterface(ServiceManager.getService(“window”))可以获得向WMS发送信息的客户端IWindowManager.Stub.Proxy对象;调用Proxy.openSession()可获得客户端Session.Proxy对象;此后应用进程可以通过Session.Proxy对象向WMS发送信息;此外,应用进程的View框架提供了PhoneWindow类,PhoneWindow提供了窗口管理控件的策略,还用WindowManagerImpl类和WindowManagerGlobal类封装了向WMS发送信息的过程,其中WindowManagerGlobal使用了单例模式,因此,应用进程不必显示创建/删除窗口,而可以通过Activity组件隐式创建/删除窗口。

在应用进程向WMS添加非Activity窗口时,调用Session.Proxy.addToDisplay()把窗口的ViewRootImpl.W对象传给WMS;创建WindowToken作为值,ViewRootImpl.W对象作为键,保存在WindowManagerService.mTokenMap;此后WMS可以通过ViewRootImpl.W.Proxy对象向应用进程发中指定的非Activity窗口发送消息。

窗口的唯一标示

WMS以“唯一标示”区分各个窗口。系统窗口都是单例,所以不需要“唯一标示”。而对于应用窗口,不论是父窗口还是子窗口,都是使用ViewRootImpl.W对象作为“唯一标示”。这些“唯一标示”在WMS被封装为WidnowState,保存在WMS.mWindowMap。

在应用进程中,父窗口对应的有PhoneWindow对象,子窗口没有;因此子窗口默认不获取焦点、不响应输入事件、不独占触摸事件、显示时不添加DimLayer;

对于子窗口,WindowState.mAttachedWindow是所依附的父窗口,WindowState.mChildWindows必为null,WindowState.mAttachedWindow.mChildWindows是按type排序的所有兄弟窗口;相应地,对于父窗口,WindowState.mAttachedWindow必为null,WindowState.mChildWindows是按type排序的所有子窗口。

创建窗口

应用父窗口

包括建立通信创建WindowState窗口排序窗口布局四步。

建立通信
  1. 在ActivityRecord的构造方法中,创建了ActivityRecord.Token对象;
  2. 在启动栈顶ActivityRecord阶段(ActivityStack.startActivityLocked()),调用WindowManagerService.addAppToken()创建了AppWindowToken,并把ActivityRecord.Token、AppWindowToken存入mTokenMap;
  3. TODO:创建Task、TaskStack。
  4. 按ActivityRecord在TaskRecord.mActivities中的index,把AppWindowToken存入Task.mAppTokens;
  5. 调用WindowManagerService.moveTaskToTop(),把DisplayContent.mAppTokens中AppWindowToken的顺序按DisplayContent中TaskStack的顺序、TaskStack中Task的顺序、Task中AppWindowToken的顺序整理一遍。
创建WindowState
  1. 在Activity.attach()中,创建了PhoneWindow。
  2. 在Activity.onResume()后,调用WindowManagerImpl.addView() -> WindowManagerGlobal.addView();创建ViewRootImpl,并把DecorView存入mViews,把ViewRootImpl存入mRoots,把WindowManager.LayoutParams存入mParams。
  3. 调用ViewRootImpl.setView() -> Session.addToDisplay() -> WindowManagerService.addWindow();创建WindowState,并把ViewRootImpl.W、WindowState存入mWindowMap,最后创建SurfaceSession;
窗口排序
  1. 调用addWindowToListInOrderLocked(),把WindowState加入“全局窗口管理”DisplayContent.mWindows。DisplayContent.mWindows中的元素按type、插入先后排序,具体操作是:
    • 系统窗口:addFreeWindowToList(),插到所有窗口的最上面;
    • 应用父窗口:addAppWindowToList(),在所属Task中,若是BASE_WINDOW在Task的最下面,若是STARTING_WINDOW或新创建的WindowState在Task的最上面;
    • 应用子窗口:addAttachedWindow(),先找到所依附的应用窗口,然后比较其兄弟窗口的mSubLayer,越大越靠上。
  2. 调用assignLayersLocked(),遍历DisplayContent.mWindows,使mBaseLayers相同的相邻元素的mLayers递增。
窗口布局
  1. 根据给定的Display的尺寸和方向,计算“Display11区域”;
  2. 根据“Display11区域”、各个窗口的参数,分别计算各个窗口区域。