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Android GWES之Android窗口管理

1基本构架原理Android的窗口管理是C/S模式的。Android中的Window是表示Top Level等顶级窗口的概念。DecorView是Window的Top-Level View,这个View我称之为主View,DecorView会缺省的attach到Activity的主窗口中......

1基本构架原理

 
Android的窗口管理是C/S模式的。Android中的Window是表示Top Level等顶级窗口的概念。DecorView是Window的Top-Level View,这个View我称之为主View,DecorView会缺省的attach到Activity的主窗口中。主View被加入到WindowManager中,WM使用WindowState与这个主View对应。

       Activity建立一个主窗口后,在将主窗口添加到WindowManager时,首先要建立WindowManager代理对象,并打开一个会话(实现IWindowSession AIDL接口),并维持该会话。Activity将通过该会话与WindowManager建立联系,这个Session是C/S体系的基础,Client通过WindowSession将window加入到Window Manager中。

一个完整的窗口概念横跨了View,ViewRoot,WindowManager Service。Window,DecorView,View,IWindow ,ISession,WindowState之间的关系如下

Client端的Activity通过Session会话与WindowManager建立对话,而WindowManager则通过IWindow接口访问Client,将消息传递到Client端,通过消息分发渠道,将消息传递到处理函数OnXXX。

后面我们将通过Client,WM Service分别加以分析。

2 Client端

     我一致认为在Android中Window的概念并不是个很重要的概念。他的Window类,只是在PhoneWindow和MidWindow中使用。而PhoneWindow只是做了一个具体跟手机功能相关的公用事件的处理,所以在Android中PhoneWindow并不是一个抽象的纯正概念,而是一个跟手机系统相关的一个特别窗口概念,例如按键的默认动作处理,按键音的发出等等。

2.1 View

在Activity中真正重要的概念是View,以下是Google官方对View的定义:

This class represents the basic building block for user interface components. A View  occupies a rectangular area on the screen and is responsible for drawing and event handling. View is the base class for <em>widgets</em>, which are  used to create interactive UI components (buttons, text fields, etc.). The {@link android.view.ViewGroup} subclass is the base class  for <em>layouts</em>, which  are invisible containers that hold other Views (or other ViewGroups) and define their layout properties.

      我对View不做翻译,翻译成视图好像不太佳,View在Android中,View比视图具有广的外延。View包含了用户交互,包含了显示,视图在中文中仅仅表示了静态的显示。对于View的理解应该从最容易的理解开始。我们使用过编辑器,在Android中这个编辑器就是一个View,这个编辑器需要显示文字,需要接收用户的键盘输入和鼠标选择,但是一个屏幕上有多个编辑器,如何管理,如何切换焦点编辑器,这些都是需要管理的。

客户端的组成:(Window,View,ViewRoot,WindowManager Proxy)

     在Activity在performLaunchActivity时,会使用Activity.attach()建立一个PhoneWindow主窗口。这个主窗口的建立并不是一个重点。handleResumeActivity真正要启动一个Activity时候,将主窗口加入到WindowManager,当然并不是将主窗口本身,而是将主窗口的DecorView加入到WindowManager中。

      真正Window核心的抽象概念存在于View,ViewRoot,WindowManger中的WindowState。为了描述概念的方便性,我特别提出主View这个概念,这个主View就是Top-Level View of the window. 主View与View想对,突出主View是attatch到主窗口上的。而一般的View则是存在于主View中的。主窗口这个概念,我讲的主窗口实际上就是Android提到的Top Level Window。

     我们所提到的概念:View,GroupView,DecorView,ViewRoot都是存在于Client端,只有WindowState这个概念存在于Window Manager Service端。

     DecorView实际上是一个ViewGroup。在依存关系上来讲,对看个主窗口来讲,DecorView是Top-Level View.View并不是关注的重点,重要的是我们如何需要知道分发路径是建立在什么关系上的。View的成员变量mParent用来管理View上级关系的。而ViewGroup顾名思义就是一组View的管理,于是在ViewGroup构建了焦点管理和子View节点数组。这样通过View的mParent和ViewGroup的mChildren构建了Android中View直接的关系网。

2.2 Focus Path

     所谓的Foucs Path就是我们的KeyEvent传递的路线。一般的我们的KeyEvent在主循环中主View通过View的焦点记录关系传递到焦点View上。例如下图,View22是焦点,我们从最顶层的View通过mFcous的关系链找到最后所形成的路径就是Focus Path。

2.3 ViewRoot,Window Manager Proxy

ViewRoot与Window Manager的核心是IWindowSession和IWindow。ViewRoot通过IWindowSession添加窗口到Window Manager。而IWindow这是Window Manager分发消息给Client ViewRoot的渠道。利用AIDL接口进行进程间通信。

ViewRoot实际是一个Handler,ViewRoot建立主View与WindowsManger通讯的桥梁。ViewRoot在本质上一个Handler。我们知道Handler的基本功能就是处理回调,发送消息。

Activity在使用getSystemService获取WindowManagerImpl ,建立了一个WindowManagerImpl实例,即Window Manager服务的代理:

wm=(WindowManagerImpl)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);并调用wm.addview添加窗口到WMService中。

这个过程在客户端建立了什么样的管理框架,并如何这个会话?在Window Manager Proxy中建立了View,Layout ,ViewRoot三者的对应关系表。构造一个ViewRoot就会打开一个session,并利用IWindowSession建立会话上下文。

4 Window Manager Service

本次对于Window Manager Service的研究仅限于FocusWindow,消息系统。其他的部分将在后面的专门章节讨论。  

Window Manager管理的窗口是应用程序的Top-level窗口,我这里参照Window的概念叫主窗口。主窗口为什么要放在在Service这边来管理呢?为什么不放在Client那边?主窗口放置在一起管理是为了计算Z-order序列,根据应用程序的状态来显隐应用程序的窗口。我想Android设计者在考虑设计窗口系统的时候,一定首先考虑:

  • 窗口z-order序的管理
  • 活动窗口的计算,及其变化通知
  • 窗口归属(属于哪个应用)
  • 输入法管理

Window Service大体上实现了如下的功能:,

(1)Z-ordered的维护函数

(2)输入法管理

(3)AddWindow/RemoveWindow

(4)Layerout

(5)Token管理,AppToken

(6)活动窗口管理(FocusWindow)

(7)活动应用管理(FocusAPP)

(8)转场动画

(9)系统消息收集线程

(11)系统消息分发线程

在服务端的窗口对象叫做WindowState。在Service维护了一个mWindow数组,这个mWindow就是Window的Z-order序数组。mWindowMap用于记录<Client:Binder,WindowState对象>。

WindowState有一个叫做mClient成员变量来记录客户端IWindow实例,通过IWindow接口实例,Service可以访问客户端的信息,说以IWindow是Service连接View桥梁。

(1) FocusWindow活动窗口如何计算?

基本原理就是查找前景应用(FousActivity),并同Z-Order序中找出属于该FousActivity(AppToken)的主窗口,这个窗口就是计算出来的Focus Window。

(2)为什么要提出Token这个概念呢?

一个应用程序要管理自己的窗口,那么如何来标识该窗口是属于某个Activity,Andoid设计者提出了AppToken这个概念。AppToken在本质上的描述:<Token:IBinder,allWindows>,通过Token找到属于该Token的allWindows。使用Token开始完成该应用程序的所有窗口的显示和隐藏。

(3)系统消息收集与处理

我们下面重点研究Service中的系统消息收集模式及其分发模式。Service使用KeyQ作为专门的消息队列。

  • KeyEvent
  • TouchEvent
  • TrackballEvent

系统有两个线程:

KeyQ线程,通过Navite函数readEvent轮询设备,将读取的结果放置在KeyQ队列中。

系统dispatcher 等待在KeyQ消息队列上,一旦从消息队列中获取到消息,就通过分发函数通过mClient传递到Client端。