Android解析WindowManagerService之WMS的重要成員和Window的添加過程

Android解析WindowManagerService之WMS的重要成員和Window的添加過程。,我們學習瞭WMS的誕生,WMS被創建後,它的重要的成員有哪些?Window添加過程的WMS部分做瞭什麼呢?這篇文章會給你解答。

1.WMS的重要成員

所謂WMS的重要成員是指WMS中的重要的成員變量,如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

    final WindowManagerPolicy mPolicy;
    final IActivityManager mActivityManager;
    final ActivityManagerInternal mAmInternal;
    final AppOpsManager mAppOps;
    final DisplaySettings mDisplaySettings;
    ...
    final ArraySet mSessions = new ArraySet<>();
    final WindowHashMap mWindowMap = new WindowHashMap();
    final ArrayList mFinishedStarting = new ArrayList<>();
    final ArrayList mFinishedEarlyAnim = new ArrayList<>();
    final ArrayList mWindowReplacementTimeouts = new ArrayList<>();
    final ArrayList mResizingWindows = new ArrayList<>();
    final ArrayList mPendingRemove = new ArrayList<>();
    WindowState[] mPendingRemoveTmp = new WindowState[20];
    final ArrayList mDestroySurface = new ArrayList<>();
    final ArrayList mDestroyPreservedSurface = new ArrayList<>();
    ...
    final H mH = new H();
    ...
    final WindowAnimator mAnimator;
    ...
     final InputManagerService mInputManager

這裡列出瞭WMS的部分成員變量,下面分別對它們進行簡單的介紹。

mPolicy:WindowManagerPolicy
WindowManagerPolicy(WMP)類型的變量。WindowManagerPolicy是窗口管理策略的接口類,用來定義一個窗口策略所要遵循的通用規范,並提供瞭WindowManager所有的特定的UI行為。它的具體實現類為PhoneWindowManager,這個實現類在WMS創建時被創建。WMP允許定制窗口層級和特殊窗口類型以及關鍵的調度和佈局。

mSessions:ArraySet
ArraySet類型的變量,元素類型為Session。在Android解析WindowManager(三)Window的添加過程這篇文章中我提到過Session,它主要用於進程間通信,其他的應用程序進程想要和WMS進程進行通信就需要經過Session,並且每個應用程序進程都會對應一個Session,WMS保存這些Session用來記錄所有向WMS提出窗口管理服務的客戶端。
mWindowMap:WindowHashMap
WindowHashMap類型的變量,WindowHashMap繼承瞭HashMap,它限制瞭HashMap的key值的類型為IBinder,value值的類型為WindowState。WindowState用於保存窗口的信息,在WMS中它用來描述一個窗口。綜上得出結論,mWindowMap就是用來保存WMS中各種窗口的集合。

mFinishedStarting:ArrayList
ArrayList類型的變量,元素類型為AppWindowToken,它是WindowToken的子類。要想理解mFinishedStarting的含義,需要先瞭解WindowToken是什麼。WindowToken主要有兩個作用:

可以理解為窗口令牌,當應用程序想要向WMS申請新創建一個窗口,則需要向WMS出示有效的WindowToken。AppWindowToken作為WindowToken的子類,主要用來描述應用程序的WindowToken結構,
應用程序中每個Activity都對應一個AppWindowToken。 WindowToken會將相同組件(比如Acitivity)的窗口(WindowState)集合在一起,方便管理。

mFinishedStarting就是用於存儲已經完成啟動的應用程序窗口(比如Acitivity)的AppWindowToken的列表。
除瞭mFinishedStarting,還有類似的mFinishedEarlyAnim和mWindowReplacementTimeouts,其中mFinishedEarlyAnim存儲瞭已經完成窗口繪制並且不需要展示任何已保存surface的應用程序窗口的AppWindowToken。mWindowReplacementTimeout存儲瞭等待更換的應用程序窗口的AppWindowToken,如果更換不及時,舊窗口就需要被處理。

mResizingWindows:ArrayList
ArrayList類型的變量,元素類型為WindowState。
mResizingWindows是用來存儲正在調整大小的窗口的列表。與mResizingWindows類似的還有mPendingRemove、mDestroySurface和mDestroyPreservedSurface等等。其中mPendingRemove是在內存耗盡時設置的,裡面存有需要強制刪除的窗口。mDestroySurface裡面存有需要被Destroy的Surface。mDestroyPreservedSurface裡面存有窗口需要保存的等待銷毀的Surface,為什麼窗口要保存這些Surface?這是因為當窗口經歷Surface變化時,窗口需要一直保持舊Surface,直到新Surface的第一幀繪制完成。

mAnimator:WindowAnimator
WindowAnimator類型的變量,用於管理窗口的動畫以及特效動畫。

mH:H
H類型的變量,系統的Handler類,用於將任務加入到主線程的消息隊列中,這樣代碼邏輯就會在主線程中執行。

mInputManager:InputManagerService
InputManagerService類型的變量,輸入系統的管理者。InputManagerService(IMS)會對觸摸事件進行處理,它會尋找一個最合適的窗口來處理觸摸反饋信息,WMS是窗口的管理者,因此,WMS“理所應當”的成為瞭輸入系統的中轉站,WMS包含瞭IMS的引用不足為怪。

2.Window的添加過程(WMS部分)

我們知道Window的操作分為兩大部分,一部分是WindowManager處理部分,另一部分是WMS處理部分,如下所示。
在Android解析WindowManager(三)Window的添加過程這篇文章中,我講解瞭Window的添加過程的WindowManager處理部分,這一篇文章我們接著來學習Window的添加過程的WMS部分。
無論是系統窗口還是Activity,它們的Window的添加過程都會調用WMS的addWindow方法,由於這個方法代碼邏輯比較多,這裡分為3個部分來閱讀。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

addWindow方法part1

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

        int[] appOp = new int[1];
        int res = mPolicy.checkAddPermission(attrs, appOp);//1
        if (res != WindowManagerGlobal.ADD_OKAY) {
            return res;
        }
        ...
        synchronized(mWindowMap) {
            if (!mDisplayReady) {
                throw new IllegalStateException("Display has not been initialialized");
            }
            final DisplayContent displayContent = mRoot.getDisplayContentOrCreate(displayId);//2
            if (displayContent == null) {
                Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add window to a display that does not exist: "
                        + displayId + ".  Aborting.");
                return WindowManagerGlobal.ADD_INVALID_DISPLAY;
            }
            ...
            if (type >= FIRST_SUB_WINDOW && type <= LAST_SUB_WINDOW) {//3
                parentWindow = windowForClientLocked(null, attrs.token, false);//4
                if (parentWindow == null) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add window with token that is not a window: "
                          + attrs.token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_SUBWINDOW_TOKEN;
                }
                if (parentWindow.mAttrs.type >= FIRST_SUB_WINDOW
                        && parentWindow.mAttrs.type <= LAST_SUB_WINDOW) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add window with token that is a sub-window: "
                            + attrs.token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_SUBWINDOW_TOKEN;
                }
            }
           ...
}
...
}

WMS的addWindow返回的是addWindow的各種狀態,比如添加Window成功,無效的display等等,這些狀態被定義在WindowManagerGlobal中。
註釋1處根據Window的屬性,調用WMP的checkAddPermission方法來檢查權限,具體的實現在PhoneWindowManager的checkAddPermission方法中,如果沒有權限則不會執行後續的代碼邏輯。註釋2處通過displayId來獲得窗口要添加到哪個DisplayContent上,如果沒有找到DisplayContent,則返回WindowManagerGlobal.ADD_INVALID_DISPLAY這一狀態,其中DisplayContent用來描述一塊屏幕。註釋3處,type代表一個窗口的類型,它的數值介於FIRST_SUB_WINDOW和LAST_SUB_WINDOW之間(1000~1999),這個數值定義在WindowManager中,說明這個窗口是一個子窗口,不瞭解窗口類型取值范圍的請閱讀Android解析WindowManager(二)Window的屬性這篇文章。註釋4處,attrs.token是IBinder類型的對象,windowForClientLocked方法內部會根據attrs.token作為key值從mWindowMap中得到該子窗口的父窗口。接著對父窗口進行判斷,如果父窗口為null或者type的取值范圍不正確則會返回錯誤的狀態。

addWindow方法part2

   ...
            AppWindowToken atoken = null;
            final boolean hasParent = parentWindow != null;
            WindowToken token = displayContent.getWindowToken(
                    hasParent ? parentWindow.mAttrs.token : attrs.token);//1
            final int rootType = hasParent ? parentWindow.mAttrs.type : type;//2
            boolean addToastWindowRequiresToken = false;

            if (token == null) {
                if (rootType >= FIRST_APPLICATION_WINDOW && rootType <= LAST_APPLICATION_WINDOW) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add application window with unknown token "
                          + attrs.token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN;
                }
                if (rootType == TYPE_INPUT_METHOD) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add input method window with unknown token "
                          + attrs.token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN;
                }
                if (rootType == TYPE_VOICE_INTERACTION) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add voice interaction window with unknown token "
                          + attrs.token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN;
                }
                if (rootType == TYPE_WALLPAPER) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add wallpaper window with unknown token "
                          + attrs.token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN;
                }
                ...
                if (type == TYPE_TOAST) {
                    // Apps targeting SDK above N MR1 cannot arbitrary add toast windows.
                    if (doesAddToastWindowRequireToken(attrs.packageName, callingUid,
                            parentWindow)) {
                        Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add a toast window with unknown token "
                                + attrs.token + ".  Aborting.");
                        return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN;
                    }
                }
                final IBinder binder = attrs.token != null ? attrs.token : client.asBinder();
                token = new WindowToken(this, binder, type, false, displayContent,
                        session.mCanAddInternalSystemWindow);//3
            } else if (rootType >= FIRST_APPLICATION_WINDOW && rootType <= LAST_APPLICATION_WINDOW) {//4
                atoken = token.asAppWindowToken();//5
                if (atoken == null) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add window with non-application token "
                          + token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_NOT_APP_TOKEN;
                } else if (atoken.removed) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add window with exiting application token "
                          + token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_APP_EXITING;
                }
            } else if (rootType == TYPE_INPUT_METHOD) {
                if (token.windowType != TYPE_INPUT_METHOD) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add input method window with bad token "
                            + attrs.token + ".  Aborting.");
                      return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN;
                }
            }
      ...      

註釋1處通過displayContent的getWindowToken方法來得到WindowToken。註釋2處,如果有父窗口就將父窗口的type值賦值給rootType,如果沒有將當前窗口的type值賦值給rootType。接下來如果WindowToken為null,則根據rootType或者type的值進行區分判斷,如果rootType值等於TYPE_INPUT_METHOD、TYPE_WALLPAPER等值時,則返回狀態值WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN,說明rootType值等於TYPE_INPUT_METHOD、TYPE_WALLPAPER等值時是不允許WindowToken為null的。通過多次的條件判斷篩選,最後會在註釋3處隱式創建WindowToken,這說明當我們添加窗口時是可以不向WMS提供WindowToken的,前提是rootType和type的值不為前面條件判斷篩選的值。WindowToken隱式和顯式的創建肯定是要加以區分的,註釋3處的第4個參數為false就代表這個WindowToken是隱式創建的。接下來的代碼邏輯就是WindowToken不為null的情況,根據rootType和type的值進行判斷,比如在註釋4處判斷如果窗口為應用程序窗口,在註釋5處會將WindowToken轉換為專門針對應用程序窗口的AppWindowToken,然後根據AppWindowToken的值進行後續的判斷。

addWindow方法part3

   ...
  final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow,
                    appOp[0], seq, attrs, viewVisibility, session.mUid,
                    session.mCanAddInternalSystemWindow);//1
            if (win.mDeathRecipient == null) {//2
                // Client has apparently died, so there is no reason to
                // continue.
                Slog.w(TAG_WM, "Adding window client " + client.asBinder()
                        + " that is dead, aborting.");
                return WindowManagerGlobal.ADD_APP_EXITING;
            }

            if (win.getDisplayContent() == null) {//3
                Slog.w(TAG_WM, "Adding window to Display that has been removed.");
                return WindowManagerGlobal.ADD_INVALID_DISPLAY;
            }

            mPolicy.adjustWindowParamsLw(win.mAttrs);//4
            win.setShowToOwnerOnlyLocked(mPolicy.checkShowToOwnerOnly(attrs));
            res = mPolicy.prepareAddWindowLw(win, attrs);//5
            ...
            win.attach();
            mWindowMap.put(client.asBinder(), win);//6
            if (win.mAppOp != AppOpsManager.OP_NONE) {
                int startOpResult = mAppOps.startOpNoThrow(win.mAppOp, win.getOwningUid(),
                        win.getOwningPackage());
                if ((startOpResult != AppOpsManager.MODE_ALLOWED) &&
                        (startOpResult != AppOpsManager.MODE_DEFAULT)) {
                    win.setAppOpVisibilityLw(false);
                }
            }

            final AppWindowToken aToken = token.asAppWindowToken();
            if (type == TYPE_APPLICATION_STARTING && aToken != null) {
                aToken.startingWindow = win;
                if (DEBUG_STARTING_WINDOW) Slog.v (TAG_WM, "addWindow: " + aToken
                        + " startingWindow=" + win);
            }

            boolean imMayMove = true;
            win.mToken.addWindow(win);//7
             if (type == TYPE_INPUT_METHOD) {
                win.mGivenInsetsPending = true;
                setInputMethodWindowLocked(win);
                imMayMove = false;
            } else if (type == TYPE_INPUT_METHOD_DIALOG) {
                displayContent.computeImeTarget(true /* updateImeTarget */);
                imMayMove = false;
            } else {
                if (type == TYPE_WALLPAPER) {
                    displayContent.mWallpaperController.clearLastWallpaperTimeoutTime();
                    displayContent.pendingLayoutChanges |= FINISH_LAYOUT_REDO_WALLPAPER;
                } else if ((attrs.flags&FLAG_SHOW_WALLPAPER) != 0) {
                    displayContent.pendingLayoutChanges |= FINISH_LAYOUT_REDO_WALLPAPER;
                } else if (displayContent.mWallpaperController.isBelowWallpaperTarget(win)) {
                    displayContent.pendingLayoutChanges |= FINISH_LAYOUT_REDO_WALLPAPER;
                }
            }
         ...

在註釋1處創建瞭WindowState,它存有窗口的所有的狀態信息,在WMS中它代表一個窗口。從WindowState傳入的參數,可以發現WindowState中包含瞭WMS、Session、WindowToken、父類的WindowState、LayoutParams等信息。緊接著在註釋2和3處分別判斷請求添加窗口的客戶端是否已經死亡、窗口的DisplayContent是否為null,如果是則不會再執行下面的代碼邏輯。註釋4處調用瞭WMP的adjustWindowParamsLw方法,該方法的實現在PhoneWindowManager中,會根據窗口的type對窗口的LayoutParams的一些成員變量進行修改。註釋5處調用WMP的prepareAddWindowLw方法,用於準備將窗口添加到系統中。
註釋6處將WindowState添加到mWindowMap中。註釋7處將WindowState添加到該WindowState對應的WindowToken中(實際是保存在WindowToken的父類WindowContainer中),這樣WindowToken就包含瞭相同組件的WindowState。

addWindow方法總結

addWindow方法分瞭3個部分來進行講解,主要就是做瞭下面4件事:
1. 對所要添加的窗口進行檢查,如果窗口不滿足一些條件,就不會再執行下面的代碼邏輯。
2. WindowToken相關的處理,比如有的窗口類型需要提供WindowToken,沒有提供的話就不會執行下面的代碼邏輯,有的窗口類型則需要由WMS隱式創建WindowToken。
3. WindowState的創建和相關處理,將WindowToken和WindowState相關聯。
4. 創建和配置DisplayContent,完成窗口添加到系統前的準備工作。

結語

在本篇文章中我們首先學習瞭WMS的重要成員,瞭解這些成員有利於對WMS的進一步分析。接下來我們又學習瞭Window的添加過程的WMS部分,將addWindow方法分為瞭3個部分來進行講解,從addWindow方法我們得知WMS有3個重要的類分別是WindowToken、WindowState和DisplayContent,關於它們會在本系列後續的文章中進行介紹。

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