深入理解 WindowManagerService

作者: lijiankun24 | 来源:发表于2019-01-23 14:08 被阅读283次

在上篇文章中初步理解 Window 体系，我们初步分析了 Window 的体系，这篇文章我们分析一下 WindowManagerService（以下简称 WMS）。WMS 错综负责，与 ActivityManagerService、InputManagerService、SurfaceFlinger 关系也很紧密，如果想分析的清楚彻底，恐怕是一两篇文章难以做到的。本篇文章初步分析 WMS 的创建，以及应用进程中的 WindowManager 与 WMS 通信。

一. 理解 WindowManagerService 相关知识

1.1 WindowManagerService 的诞生

1.1.1 在 SystemServer 中的创建

WMS 是在 SystemServer 进程中启动的，SystemServer 进程是 Android 系统启动的时候初始化的，我们首先来看一下 SystemServer 的入口函数 main()

public final class SystemServer {

    /**
     * The main entry point from zygote.
     */
    public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
    }
}

从上述代码可见，是创建了一个 SystemServer 对象并调用了 run() 方法


    private void run() {

        ......
        mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);  // 代码 1

        // Start services.
        try {
            traceBeginAndSlog("StartServices");
            startBootstrapServices();                              // 代码 2
            startCoreServices();                                   // 代码 3
            startOtherServices();                                  // 代码 4
            SystemServerInitThreadPool.shutdown();
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        } finally {
            traceEnd();
        }
    }

代码1处，创建了一个 SystemServiceManager 对象，用于创建各种系统服务并管理他们的生命周期
代码2处，调用 startBootstrapServices() 启动 ActivityManagerService、PackageManagerService 等服务进程
代码3处，调用 startCoreServices() 启动BatteryService、WebViewUpdateService 等服务进程 startOtherServices() 启动
代码4处，调用 startOtherServices() 启动 WindowManagerService、InputManagerService 等服务进程

startOtherServices() 方法很长，我们分析下其中和 WMS 相关的部分

    private void startOtherServices() {
        final Context context = mSystemContext;
        WindowManagerService wm = null;
        InputManagerService inputManager = null;
        
        ......
        try {
            // 代码 1
            traceBeginAndSlog("StartInputManagerService");
            inputManager = new InputManagerService(context);
            traceEnd();

            // 代码 2
            traceBeginAndSlog("StartWindowManagerService");
            // WMS needs sensor service ready
            ConcurrentUtils.waitForFutureNoInterrupt(mSensorServiceStart, START_SENSOR_SERVICE);
            mSensorServiceStart = null;
            wm = WindowManagerService.main(context, inputManager,
                    mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,
                    !mFirstBoot, mOnlyCore, new PhoneWindowManager());
            ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm);
            ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager);
            traceEnd();

            // 代码 3
            traceBeginAndSlog("SetWindowManagerService");
            mActivityManagerService.setWindowManager(wm);
            traceEnd();

            // 代码 4
            traceBeginAndSlog("StartInputManager");
            inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputMonitor());
            inputManager.start();
            traceEnd();
            ......
        } catch (RuntimeException e) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting core service", e);
        }
        ......
        // 代码 5
        traceBeginAndSlog("MakeDisplayReady");
        try {
            wm.displayReady();
        } catch (Throwable e) {
            reportWtf("making display ready", e);
        }
        traceEnd();
        ......
        // 代码 6
        traceBeginAndSlog("MakeWindowManagerServiceReady");
        try {
            wm.systemReady();
        } catch (Throwable e) {
            reportWtf("making Window Manager Service ready", e);
        }
        traceEnd();

        if (safeMode) {
            mActivityManagerService.showSafeModeOverlay();
        }
        // 代码 7
        // Update the configuration for this context by hand, because we're going
        // to start using it before the config change done in wm.systemReady() will
        // propagate to it.
        final Configuration config = wm.computeNewConfiguration(DEFAULT_DISPLAY);
        DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
        WindowManager w = (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
        w.getDefaultDisplay().getMetrics(metrics);
        context.getResources().updateConfiguration(config, metrics);
        ......
    }

代码1处，创建了 InputManagerService 对象，InputManagerService 主要用于接收系统的输入事件，包括按键、触摸等
代码2处，调用 WindowManager.main() 方法创建 WindowManagerService 对象，并将 WindowManagerService 和 InputManagerService 对象添加到 ServiceManager 中
代码3处，为 ActivityManagerService 对象设置 WindowManagerService 对象
代码4处，为 InputManagerService 设置 WindowManagerService 对象的 InputMonitor 对象，并启动 InputManagerService 对象
代码5处，调用 WMS 的 displayReady() 方法初始化显示信息
代码6处，调用 WMS 的 systemReady() 方法通知 WMS 系统的初始化工作完成
代码7处，为 Context 中的 WindowManagerImpl 实例对象设置 DisplayMetrics 对象，并更新当前 Context 的 Resources 中的 Configuration 和 DisplayMetircs 属性

1.1.2 WMS 的构造函数

在上面一段代码中，最重要的莫过于调用 WMS 的 main() 方法创建一个 WindowManagerService 对象了，我们来分析下这个方法

public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub
        implements Watchdog.Monitor, WindowManagerPolicy.WindowManagerFuncs {

    private static WindowManagerService sInstance;
    static WindowManagerService getInstance() {
        return sInstance;
    }

    public static WindowManagerService main(final Context context, final InputManagerService im,
            final boolean haveInputMethods, final boolean showBootMsgs, final boolean onlyCore,
            WindowManagerPolicy policy) {
        DisplayThread.getHandler().runWithScissors(() ->
                sInstance = new WindowManagerService(context, im, haveInputMethods, showBootMsgs,
                        onlyCore, policy), 0);
        return sInstance;
    }

}

我们看到在 main() 方法中，在 DisplayThread 线程中通过 WMS 的构造方法创建一个 WMS 实例对象

DisplayThread 线程是一个系统前台线程，用于执行一些延时要非常小的关于显示的操作，一般只会在 WindowManager、DisplayManager 和 InputManager 中使用，代码也比较简单，如下所示：

/**
 * Shared singleton foreground thread for the system.  This is a thread for
 * operations that affect what's on the display, which needs to have a minimum
 * of latency.  This thread should pretty much only be used by the WindowManager,
 * DisplayManager, and InputManager to perform quick operations in real time.
 */
public final class DisplayThread extends ServiceThread {
    private static DisplayThread sInstance;
    private static Handler sHandler;

    private DisplayThread() {
        // DisplayThread runs important stuff, but these are not as important as things running in
        // AnimationThread. Thus, set the priority to one lower.
        super("android.display", Process.THREAD_PRIORITY_DISPLAY + 1, false /*allowIo*/);
    }

    private static void ensureThreadLocked() {
        if (sInstance == null) {
            sInstance = new DisplayThread();
            sInstance.start();
            sInstance.getLooper().setTraceTag(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            sHandler = new Handler(sInstance.getLooper());
        }
    }

    public static DisplayThread get() {
        synchronized (DisplayThread.class) {
            ensureThreadLocked();
            return sInstance;
        }
    }

    public static Handler getHandler() {
        synchronized (DisplayThread.class) {
            ensureThreadLocked();
            return sHandler;
        }
    }
}

我们接着上面的 main() 方法分析，上面代码调用了 WMS 的构造方法创建了 WMS 实例对象，我们来看一下 WMS 中的一些重要的成员属性和构造方法，如下所示：

public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub
        implements Watchdog.Monitor, WindowManagerPolicy.WindowManagerFuncs {

    final WindowManagerPolicy mPolicy;
    final ArraySet<Session> mSessions = new ArraySet<>();
    final WindowHashMap mWindowMap = new WindowHashMap();
    final ArrayList<AppWindowToken> mFinishedStarting = new ArrayList<>();

    final H mH = new H();

    final InputManagerService mInputManager;

    final WindowAnimator mAnimator;

    private WindowManagerService(Context context, InputManagerService inputManager,
            boolean haveInputMethods, boolean showBootMsgs, boolean onlyCore,
            WindowManagerPolicy policy) {

        ......
        // 代码 1
        mInputManager = inputManager; // Must be before createDisplayContentLocked.
        // 代码 2 
        mPolicy = policy;
        if(mInputManager != null) {
            final InputChannel inputChannel = mInputManager.monitorInput(TAG_WM);
            mPointerEventDispatcher = inputChannel != null
                    ? new PointerEventDispatcher(inputChannel) : null;
        } else {
            mPointerEventDispatcher = null;
        }

        ......
        // 代码 3
        mAnimator = new WindowAnimator(this);

        ......
        // 代码 4
        initPolicy();

        // 代码 5
        // Add ourself to the Watchdog monitors.
        Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
        ......
    }
}

代码1 处，保存 SystemServer 中传入的 InputManagerService 实例对象，输入事件最终要分发给具有焦点的窗口，而 WMS 是窗口的管理者。mInputManager 用于管理每个窗口的输入事件通道，并向通道上派发事件
代码2 处，mPolicy 对象是 WMS 中非常重要的一个对象，是 WindowManagerPolicy 类型的，WindowManagerPolicy（简称 WMP）是一个接口，具体的实现类是 PhoneWindowManager。mPolicy 对象可以说是 WMS 的首席顾问，WMS 的许多操作都是需要 WMP 规定的，比如：多个窗口的上下顺序，监听屏幕旋转的状态，预处理一些系统按键事件（例如HOME、BACK键等的默认行为就是在这里实现的）
代码3 处，创建一个 WindowAnimator 对象，用于管理所有窗口的动画
代码4 处，初始化 mPolicy 对象
代码5 处，将 WMS 实例对象本身添加到 Watchdog 中，WMS 类实现了 Watchdog.Monitor 接口。Watchdog 用于监控系统的一些关键服务

1.2 WMS 中的几个重要概念

除开上面构造方法中提到的一些成员属性之外，还有一些非常重要的概念需要理解

1.2.1 Session

在上篇文章初步理解 Window 体系中，我们提到 ViewRootImpl 和 WMS 之间的通信就是通过 Session 对象完成的。
Session 类继承自 IWindowSession.Stub，每一个应用进程都有一个唯一的 Session 对象与 WMS 通信，如下图所示

Session.png

图片来源：Window与WMS通信过程

在 WMS 中的 mSessions 成员属性，是 ArraySet 类型，其中保存着 Session 型的对象。

public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub
        implements Watchdog.Monitor, WindowManagerPolicy.WindowManagerFuncs {
        /**
         * All currently active sessions with clients.
         */
        final ArraySet<Session> mSessions = new ArraySet<>();

        ......

        @Override
        public IWindowSession openSession(IWindowSessionCallback callback, IInputMethodClient client,
            IInputContext inputContext) {
            if (client == null) throw new IllegalArgumentException("null client");
            if (inputContext == null) throw new IllegalArgumentException("null inputContext");
            Session session = new Session(this, callback, client, inputContext);
            return session;
    }
}

public class Session extends IWindowSession.Stub
        implements IBinder.DeathRecipient {
    final WindowManagerService mService;
    private int mNumWindow = 0;                  // 代码 1
    ......

    // 代码 2
    public Session(WindowManagerService service, IWindowSessionCallback callback,
            IInputMethodClient client, IInputContext inputContext) {
        mService = service;
        ......
    }

    void windowAddedLocked(String packageName) {
        mPackageName = packageName;
        mRelayoutTag = "relayoutWindow: " + mPackageName;
        if (mSurfaceSession == null) {
            if (WindowManagerService.localLOGV) Slog.v(
                TAG_WM, "First window added to " + this + ", creating SurfaceSession");
            mSurfaceSession = new SurfaceSession();
            if (SHOW_TRANSACTIONS) Slog.i(
                    TAG_WM, "  NEW SURFACE SESSION " + mSurfaceSession);
            // 代码 3
            mService.mSessions.add(this);
            if (mLastReportedAnimatorScale != mService.getCurrentAnimatorScale()) {
                mService.dispatchNewAnimatorScaleLocked(this);
            }
        }
        mNumWindow++;
    }

    void windowRemovedLocked() {
        mNumWindow--;
        killSessionLocked();
    }

    private void killSessionLocked() {
        if (mNumWindow > 0 || !mClientDead) {
            return;
        }
        // 代码 4
        mService.mSessions.remove(this);
        ......
    }

}

代码 1 处，mNumWindow 变量记录着此 Session 中共有多少个 Window
代码 2 处的 Session 的构造方法中，mService 保存着 WMS 的实例对象
代码 3 处，将此 Session 对象添加进 WMS 的 mSessions 队列中
代码 4 处，将此 Session 对象从 WMS 的 mSessions 队列中移除

1.2.2 WindowState

WindowState 是 WMS 中一个重要的概念，在 WMS 中的一个 WindowState 对象就对应着一个应用进程中的 Window 对象。
我们在上篇文章初步理解 Window 体系最后，在调用WindowManagerGlobal.addView 方法时，经过一系列的方法调用，最后走到了 WindowManagerService.addWindow 方法中

addWindow.png

在 WindowManagerService.addWindow 方法中，会创建一个与 Window 对象对应的 WindowState 对象并调用 WindowState.attach 方法，然后将该 WindowState 对象添加到 WMS 的 mWindowMap Map 中

public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub
        implements Watchdog.Monitor, WindowManagerPolicy.WindowManagerFuncs {

    final WindowHashMap mWindowMap = new WindowHashMap();

    public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
            WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId,
            Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
            InputChannel outInputChannel) {
            ......

            final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow,
                    appOp[0], seq, attrs, viewVisibility, session.mUid,
                    session.mCanAddInternalSystemWindow);
            ......
            win.attach();
            mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
            ......
            win.mToken.addWindow(win);
    }
}

class WindowState extends WindowContainer<WindowState> implements WindowManagerPolicy.WindowState {
    final WindowManagerService mService;
    final WindowManagerPolicy mPolicy;
    final Context mContext;
    final Session mSession;
    final IWindow mClient;


    WindowState(WindowManagerService service, Session s, IWindow c, WindowToken token,
           WindowState parentWindow, int appOp, int seq, WindowManager.LayoutParams a,
           int viewVisibility, int ownerId, boolean ownerCanAddInternalSystemWindow) {
        mService = service;
        mSession = s;
        mClient = c;
        mAppOp = appOp;
        mToken = token;
        mAppToken = mToken.asAppWindowToken();

        ......
    }

    void attach() {
        if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Attaching " + this + " token=" + mToken);
        mSession.windowAddedLocked(mAttrs.packageName);
    }
    
    ......
}

在 WindowState 中保存了 WMS 对象、WMP 对象、Session 对象和 IWindow 对象，IWindow 对象就是与此 WindowState 对象相对应的在应用进程中的 Window 对象。

final WindowHashMap mWindowMap = new WindowHashMap(); 是一个 HashMap 的子类，key 是 IBinder，value 是 WindowState，用于保存 WMS 中所有的 WindowState 对象，

/**
 * Subclass of HashMap such that we can instruct the compiler to boost our thread priority when
 * locking this class. See makefile.
 */
class WindowHashMap extends HashMap<IBinder, WindowState> {
}

 mWindowMap.put(client.asBinder(), win);

IWindow client 对象，其实是 ViewRootImpl 中的 final W mWindow 成员，如下所示：

public final class ViewRootImpl implements ViewParent,
        View.AttachInfo.Callbacks, ThreadedRenderer.DrawCallbacks {
    final W mWindow;

    ......

    static class W extends IWindow.Stub {
        ......
    }
    ......
}

1.2.3 WindowToken

简单的理解，WindowToken 有两个作用：

在 WMS 中，一个 WindowToken 就代表着一个应用组件，应用组件包括：Activity、InputMethod 等。在 WMS 中，会将属于同一 WindowToken 的做统一处理，比如在对窗口进行 ZOrder 排序时，会将属于统一 WindowToken 的排在一起。
WindowToken 也具有令牌的作用。应用组件在创建 Window 时都需要提供一个有效的 WindowToken 以表明自己的身份，并且窗口的类型必须与所持有的 WindowToken 类型保持一致。如果是系统类型的窗口，可以不用提供 WindowToken，WMS 会自动为该系统窗口隐式的创建 WindowToken，但是要求应用必须具有创建该系统类型窗口的权限

概念上有了初步的理解，我们来看下 WindowToken 的代码，如下所示，在 WindowToken 类中，最重要的其实是其中的成员属性

/**
 * Container of a set of related windows in the window manager. Often this is an AppWindowToken,
 * which is the handle for an Activity that it uses to display windows. For nested windows, there is
 * a WindowToken created for the parent window to manage its children.
 */
class WindowToken extends WindowContainer<WindowState> {
    private static final String TAG = TAG_WITH_CLASS_NAME ? "WindowToken" : TAG_WM;

    // The window manager!
    protected final WindowManagerService mService;

    // The actual token.
    final IBinder token;

    // The type of window this token is for, as per WindowManager.LayoutParams.
    final int windowType;    
    ......

    // The display this token is on.
    protected DisplayContent mDisplayContent;
    ......

    WindowToken(WindowManagerService service, IBinder _token, int type, boolean persistOnEmpty,
            DisplayContent dc, boolean ownerCanManageAppTokens) {
        mService = service;
        token = _token;
        windowType = type;
        mPersistOnEmpty = persistOnEmpty;
        mOwnerCanManageAppTokens = ownerCanManageAppTokens;
        onDisplayChanged(dc);
    }

    void onDisplayChanged(DisplayContent dc) {
        dc.reParentWindowToken(this);
        mDisplayContent = dc;

        // TODO(b/36740756): One day this should perhaps be hooked
        // up with goodToGo, so we don't move a window
        // to another display before the window behind
        // it is ready.
        SurfaceControl.openTransaction();
        for (int i = mChildren.size() - 1; i >= 0; --i) {
            final WindowState win = mChildren.get(i);
            win.mWinAnimator.updateLayerStackInTransaction();
        }
        SurfaceControl.closeTransaction();

        super.onDisplayChanged(dc);
    }

    ......

}

其实，对于 WMS 来讲，只要是一个 IBinder 对象都可以作为 Token，比如在之前分析添加 Window 时，调用 WindowManagerService.addWindow 方法时，传入的 Token 对象就是一个 IWindow.Stub 的对象。我们来看一下 WMS 中的 addWindowToken 方法，如下所示：

    @Override
    public void addWindowToken(IBinder binder, int type, int displayId) {
        if (!checkCallingPermission(MANAGE_APP_TOKENS, "addWindowToken()")) {
            throw new SecurityException("Requires MANAGE_APP_TOKENS permission");
        }

        synchronized(mWindowMap) {
            final DisplayContent dc = mRoot.getDisplayContentOrCreate(displayId);
            // 代码 1
            WindowToken token = dc.getWindowToken(binder);
            // 代码 2
            if (token != null) {
                Slog.w(TAG_WM, "addWindowToken: Attempted to add binder token: " + binder
                        + " for already created window token: " + token
                        + " displayId=" + displayId);
                return;
            }
            // 代码 3
            if (type == TYPE_WALLPAPER) {
                new WallpaperWindowToken(this, binder, true, dc,
                        true /* ownerCanManageAppTokens */);
            } else {
                new WindowToken(this, binder, type, true, dc, true /* ownerCanManageAppTokens */);
            }
        }
    }

代码 1 处，从 DisplayContent 中取一个 WindowToken 对象。从这儿可以看出每一个 WindowToken 又具体是属于每个 DisplayContent 对象的，DisplayContent 对象可以理解为一块屏幕的对应，这个概念在之后详细介绍。

class DisplayContent extends WindowContainer<DisplayContent.DisplayChildWindowContainer> {

    WindowManagerService mService;
    // mTokenMap 一个 HashMap 对象，用于映射 IBinder 和 WindowToken 对象
    // Mapping from a token IBinder to a WindowToken object on this display.
    private final HashMap<IBinder, WindowToken> mTokenMap = new HashMap();
    
    ......

    // 从 mTokenMap 取出对应于 IBinder 的 WindowToken 对象
    WindowToken getWindowToken(IBinder binder) {
        return mTokenMap.get(binder);
    }

    // 在创建 WindowToken 对象时，会通过此方法将 WindowToken 从属于此 DisplayContent 对象，并添加到 mTokenMap 中
    /** Changes the display the input window token is housed on to this one. */
    void reParentWindowToken(WindowToken token) {
        final DisplayContent prevDc = token.getDisplayContent();
        if (prevDc == this) {
            return;
        }
        if (prevDc != null && prevDc.mTokenMap.remove(token.token) != null
            && token.asAppWindowToken() == null) {
            // Removed the token from the map, but made sure it's not an app token before removing
            // from parent.
            token.getParent().removeChild(token);
        }

        addWindowToken(token.token, token);
    }

    private void addWindowToken(IBinder binder, WindowToken token) {
        final DisplayContent dc = mService.mRoot.getWindowTokenDisplay(token);
        if (dc != null) {
            // We currently don't support adding a window token to the display if the display
            // already has the binder mapped to another token. If there is a use case for supporting
            // this moving forward we will either need to merge the WindowTokens some how or have
            // the binder map to a list of window tokens.
            throw new IllegalArgumentException("Can't map token=" + token + " to display="
                + getName() + " already mapped to display=" + dc + " tokens=" + dc.mTokenMap);
        }
        if (binder == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Can't map token=" + token + " to display="
                + getName() + " binder is null");
        }
        if (token == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Can't map null token to display="
                + getName() + " binder=" + binder);
        }

        mTokenMap.put(binder, token);

        if (token.asAppWindowToken() == null) {
            // Add non-app token to container hierarchy on the display. App tokens are added through
            // the parent container managing them (e.g. Tasks).
            switch (token.windowType) {
                case TYPE_WALLPAPER:
                    mBelowAppWindowsContainers.addChild(token);
                    break;
                case TYPE_INPUT_METHOD:
                case TYPE_INPUT_METHOD_DIALOG:
                    mImeWindowsContainers.addChild(token);
                    break;
                default:
                    mAboveAppWindowsContainers.addChild(token);
                    break;
            }
        }
    }

    // 通过此方法，将 IBinder 所对应的 WindowToken 对象从此 DisplayContent 中的 mTokenMap 移除
    WindowToken removeWindowToken(IBinder binder) {
        final WindowToken token = mTokenMap.remove(binder);
        if (token != null && token.asAppWindowToken() == null) {
            token.setExiting();
        }
        return token;
    }

    ......

}

代码 2 处，若该 IBinder 对象对应的 WindowToken 不为空，则返回，可见一个 IBinder 对象只能创建一个对应的 WindowToken 对象。
代码 3 处，根据 Window 的 type 类型创建对应的 WindowToken 对象。

AppWindowToken 是 WindowToken 的子类，与 WindowToken 不同的是，AppWindowToken 只可以用于 Activity 中的 Window 的 WindowToken。

1.2.4 DisplayContent

DisplayContent 是 Android 4.2 中支持 WiFi Display 多屏幕显示提出的一个概念，一个 DisplayContent 对象就代表着一块屏幕信息，一个 DisplayContent 对象用一个整型变量作为其 ID，系统默认屏幕所对应的 DisplayContent 对象 ID 是 Display.DEFAULT_DISPLAY。

属于同一个 DisplayContent 对象的 Window 对象会被绘制到同一块屏幕上，在添加窗口时可以指定对应的 DisplayContent 的 id，从而指定被添加到哪个 DisplayContent 上面。

DisplayContent 对象是由 DisplayManagerService 统一管理的，在此只做概念性的介绍，详细的关于 DisplayContent 和 DisplayManagerService 知识请查阅相关文档和资料

二. WMS 与 WindowManager 的通信

在上篇文章初步理解 Window 体系中，我们最后分析到了 ViewRootImpl，ViewRootImpl 是连接 WindowManager 和 WMS 的桥梁，自然他们之间的通信也是通过 ViewRootImpl 完成的。

2.1 ViewRootImpl 的成员变量

在 ViewRootImpl 中有两个个非常重要的成员变量：mWindowSession 和 mWindow，这两个变量都是用于 ViewRootImpl 和 WMS 通信使用的

public final class ViewRootImpl implements ViewParent,
        View.AttachInfo.Callbacks, ThreadedRenderer.DrawCallbacks {
    ......
    final IWindowSession mWindowSession;
    final W mWindow;
    ......

    public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
        mContext = context;
        // 代码 1，通过 WindowManagerGlobal.getWindowSession() 方法得到一个 IWindowSession 对象
        mWindowSession = WindowManagerGlobal.getWindowSession();   
        ......
        // 代码 2，通过 W 构造方法直接创建一个新的 W 对象
        mWindow = new W(this);                                     
        ......
    }

    ......
}

2.1.1 IWindowSession

IWindowSession 是一个 AIDL 接口，其服务端进程是 WMS，客户端进程是应用进程，IWindowSession 的创建是在 WindowManagerGlobal 中，如下所示：

    public final class WindowManagerGlobal {

        private static IWindowManager sWindowManagerService;
        private static IWindowSession sWindowSession;
        ......
        public static IWindowManager getWindowManagerService() {
            synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
                if (sWindowManagerService == null) {
                    sWindowManagerService = IWindowManager.Stub.asInterface(
                            ServiceManager.getService("window"));
                    try {
                        if (sWindowManagerService != null) {
                            ValueAnimator.setDurationScale(
                                    sWindowManagerService.getCurrentAnimatorScale());
                        }
                    } catch (RemoteException e) {
                        throw e.rethrowFromSystemServer();
                    }
                }
                return sWindowManagerService;
            }
        }

        public static IWindowSession getWindowSession() {
            synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
                if (sWindowSession == null) {
                    try {
                        InputMethodManager imm = InputMethodManager.getInstance();
                        IWindowManager windowManager = getWindowManagerService();
                        sWindowSession = windowManager.openSession(
                                new IWindowSessionCallback.Stub() {
                                    @Override
                                    public void onAnimatorScaleChanged(float scale) {
                                        ValueAnimator.setDurationScale(scale);
                                    }
                                },
                                imm.getClient(), imm.getInputContext());
                    } catch (RemoteException e) {
                        throw e.rethrowFromSystemServer();
                    }
                }
                return sWindowSession;
            }
        }
        ......
    }

从 getWindowSession() 方法中我们可以看出，IWindowSession 对象的创建依赖于 IWindowManager 对象
IWindowManager 也是一个 AIDL 接口，通过 getWindowManagerService() 方法得到其对象，在 getWindowManagerService() 方法中，可以看到是典型的 Android 中 Binder 通信得到服务端在客户端进程中的代理对象的方式，远程端的对象即是 WMS，WMS 实现了 IWindowManager 接口
```
public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub
    implements Watchdog.Monitor,     WindowManagerPolicy.WindowManagerFuncs {
    ......
}
```

在 getWindowSession() 方法中，我们可以看到是调用了 IWindowManager 的 openSession 方法，其实际的实现是在 WMS 中，WMS 中的 openSession 方法如下所示

public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub
    implements Watchdog.Monitor,     WindowManagerPolicy.WindowManagerFuncs {

    @Override
    public IWindowSession openSession(IWindowSessionCallback callback, IInputMethodClient client,
        IInputContext inputContext) {
        if (client == null) throw new IllegalArgumentException("null client");
        if (inputContext == null) throw new IllegalArgumentException("null inputContext");
        Session session = new Session(this, callback, client, inputContext);
        return session;
    }
}

可以看到，其实 ViewRootImpl 中的 IWindowSession 对象实际对应着 WMS 中的 Session 对象。

WindowManagerGlobal 和 WMS 实现的是单方向的通信，都是通过如下图所示的 Binder 方式进行进程间通信的

WindowManagerGlobal.png

2.1.2 W

W 类是 ViewRootImpl 的一个内部类，实现了 IWindow 接口，IWindow 也是一个 AIDL 接口，可以猜想到，IWindow 接口是供 WMS 使用的，WSM 通过调用 IWindow 一些方法，通过 Binder 通信的方式，最后执行到了 W 中对应的方法中

public final class ViewRootImpl implements ViewParent,
        View.AttachInfo.Callbacks, ThreadedRenderer.DrawCallbacks {


    static class W extends IWindow.Stub {
        private final WeakReference<ViewRootImpl> mViewAncestor;
        private final IWindowSession mWindowSession;

        W(ViewRootImpl viewAncestor) {
            mViewAncestor = new WeakReference<ViewRootImpl>(viewAncestor);
            mWindowSession = viewAncestor.mWindowSession;
        }

        @Override
        public void resized(Rect frame, Rect overscanInsets, Rect contentInsets,
                Rect visibleInsets, Rect stableInsets, Rect outsets, boolean reportDraw,
                MergedConfiguration mergedConfiguration, Rect backDropFrame, boolean forceLayout,
                boolean alwaysConsumeNavBar, int displayId) {
            final ViewRootImpl viewAncestor = mViewAncestor.get();
            if (viewAncestor != null) {
                viewAncestor.dispatchResized(frame, overscanInsets, contentInsets,
                        visibleInsets, stableInsets, outsets, reportDraw, mergedConfiguration,
                        backDropFrame, forceLayout, alwaysConsumeNavBar, displayId);
            }
        }

        @Override
        public void moved(int newX, int newY) {
            final ViewRootImpl viewAncestor = mViewAncestor.get();
            if (viewAncestor != null) {
                viewAncestor.dispatchMoved(newX, newY);
            }
        }

        @Override
        public void dispatchAppVisibility(boolean visible) {
            final ViewRootImpl viewAncestor = mViewAncestor.get();
            if (viewAncestor != null) {
                viewAncestor.dispatchAppVisibility(visible);
            }
        }

        @Override
        public void dispatchGetNewSurface() {
            final ViewRootImpl viewAncestor = mViewAncestor.get();
            if (viewAncestor != null) {
                viewAncestor.dispatchGetNewSurface();
            }
        }

        @Override
        public void windowFocusChanged(boolean hasFocus, boolean inTouchMode) {
            final ViewRootImpl viewAncestor = mViewAncestor.get();
            if (viewAncestor != null) {
                viewAncestor.windowFocusChanged(hasFocus, inTouchMode);
            }
        }

        private static int checkCallingPermission(String permission) {
            try {
                return ActivityManager.getService().checkPermission(
                        permission, Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid());
            } catch (RemoteException e) {
                return PackageManager.PERMISSION_DENIED;
            }
        }
        
        ......

    }
}

比如在 ViewRootImpl#setView 方法中，有如下代码，在代码 1 处通过 mWindowSession 调用 addToDisplay 方法时，会将 mWindow 传入，最后传给 WMS，这样 WMS 便得到了一个 W 对象的实例对象。

public final class ViewRootImpl implements ViewParent,
        View.AttachInfo.Callbacks, ThreadedRenderer.DrawCallbacks {

    public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
            if (mView == null) {

                ......

                int res; /* = WindowManagerImpl.ADD_OKAY; */

                // Schedule the first layout -before- adding to the window
                // manager, to make sure we do the relayout before receiving
                // any other events from the system.
                requestLayout();
                if ((mWindowAttributes.inputFeatures
                        & WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
                    mInputChannel = new InputChannel();
                }
                mForceDecorViewVisibility = (mWindowAttributes.privateFlags
                        & PRIVATE_FLAG_FORCE_DECOR_VIEW_VISIBILITY) != 0;
                try {
                    mOrigWindowType = mWindowAttributes.type;
                    mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = true;
                    collectViewAttributes();
                    // 代码 1
                    res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
                } catch (RemoteException e) {
                    mAdded = false;
                    mView = null;
                    mAttachInfo.mRootView = null;
                    mInputChannel = null;
                    mFallbackEventHandler.setView(null);
                    unscheduleTraversals();
                    setAccessibilityFocus(null, null);
                    throw new RuntimeException("Adding window failed", e);
                } finally {
                    if (restore) {
                        attrs.restore();
                    }
                }

                ......

            }
        }
    }
}

从上面代码可以看到，在 ViewRootImpl 中不仅实现了从 ViewRootImpl 向 WMS 的通信，也实现了从 WMS 向 ViewRootImpl 的通信，如下图所示

ViewRootImpl.png

深入理解 WindowManagerService

一. 理解 WindowManagerService 相关知识

1.1 WindowManagerService 的诞生

1.1.1 在 SystemServer 中的创建

1.1.2 WMS 的构造函数

1.2 WMS 中的几个重要概念

1.2.1 Session

1.2.2 WindowState

1.2.3 WindowToken

1.2.4 DisplayContent

二. WMS 与 WindowManager 的通信

2.1 ViewRootImpl 的成员变量

2.1.1 IWindowSession

2.1.2 W

相关文章

网友评论

延伸阅读

深度阅读

栏目导航

热点阅读

Android葵花宝典

freeCode@IT

Window&Activity