Android Framework（四）WMS-窗口显示流程——窗口创建与添加
文章目录
- 流程概览
- 涉及模块
- 流程概览
- 应用端——window创建：Activity::attach
- 创建window流程
- setWindowManager，getWindowManager
- DecorView
- 应用端——window的显示流程：Activity::onResume
- ViewRootImpl::setView
- mWindowSession 是什么
- mWindow是什么
- 跨进程通信小结
- 流程小结
- 关键类小结
- 窗口添加——流程概览
- WindowManagerService::addWindow方法概览
- Token相关
- WindowState的创建与挂载
- WindowState挂载
- 挂载的位置
流程概览
涉及模块
WMS 负责管理设备上所有的 Window ，所以应用想显示一个 Window 则要通过 WMS 来完成。 而 WMS 毕竟还是上层，窗口的内容要显示到屏幕上，还需要 SurfaceFlinger 来处理。 整个窗口的显示逻辑会涉及到下图中的三个模块:
1、应用端：控制内部窗口的添加以及UI绘制逻辑。
2、WMS模块：作为系统窗口管理模式，处理应用端的窗口显示逻辑。
3、SurfaceFlinger模块：WMS只能控制系统层窗口逻辑，真正显示内容还需要原生驱动层的SurfaceFlinger来完成。
应用端与WMS通信是通过匿名Binder —> Session完成。
WMS与SurfaceFlinger的通信通过匿名Binder ——> Clinent 完成。
流程概览
Google把窗口的显示分为了三个流程：
-
addWindow流程:
应用在走到onResume生命周期时，viewrootImpl会向WMS发送addWindow请求添加窗口，这一阶段，WMS的处理为：
为应用端创建对应的windowstate并挂载。 -
relayoutWindow流程：
addWindow 流程后执行后，屏幕上就有新的 WindowState 添加了，WMS 也需要对屏幕上所有的窗口执行一遍 layout 来确定各个窗口所在的位置。
而应用端想要绘制 UI 数据，则也需要知道自己的窗口大小，位置信息，并且还需要一个 Surface 来承载 UI 数据。所以这一阶段 WMS 的处理为：- 为窗口申请Surface并返回给应用端
- 计算并返回窗口的大小，位置信息给应用端
-
finishDrawingWindow流程：
执行完上一流程后，应用端就可以执行View显示三部曲（测量、布局、绘制）来绘制UI了，绘制完成后需要将UI显示到屏幕上，这一步还需要WMS来通过SurfaceFlinger来显示这个Surface
应用端——window创建：Activity::attach
应用进程启动后，会执行 LaunchActivityItem 和 ResumeActivityItem 这2个事务，对应执行到 Activity 的 onCreate 和 onResume 生命周期，这其中肯定也涉及到了 Window 相关的操作。
LaunchActivityItem::execute
ActivityThread::handleLaunchActivity
ActivityThread::performLaunchActivity
Instrumentation::newActivity -- 创建Activity
Activity::attach -- 创建Window
Window::init
Window::setWindowManager
Instrumentation::callActivityOnCreate
Activity::performCreate
Activity::onCreate
ResumeActivityItem::execute
ActivityThread::handleResumeActivity
ActivityThread::performResumeActivity
Activity::performResume
Instrumentation::callActivityOnResume
Activity::onResume
WindowManagerImpl::addView -- 创建ViewRootImpl
WindowManagerGlobal::addView
ViewRootImpl::setView -- 与WMS通信触发窗口的显示逻辑
这个调用链重点是：
1、创建Activity时在attach时，会创建对应的window，并setWindowManager，为activity绑定对应的窗口。注意，attach这个阶段activity还没执行到onCreate阶段，而是刚刚new出来，可见，activity与window的绑定是很早的，在activity刚刚new出来的attach阶段。
2、在Activity的onResume阶段，执行 addView ，而这个 addView 后的逻辑才是触发 Window 显示流程，所以执行了 onResume 只是 Activity 可见，不代表 View 都显示了，这个时候都没触发 WMS 的绘制，如果后续的流程中出了问题，我们写在 XML 里的布局是不会显示在屏幕上的。window的显示在activity的onResume阶段。
创建window流程
# ActivityThread
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
......
// 定义window
Window window = null;
......
// token传递的是ActivityRecord的token
// 这里的 window 正常逻辑目前还为null
activity.attach(...，r.token,, window, ...);
......
}
# Activity
// 定义Window对象
private Window mWindow;
final void attach(......) {
......
// 重点* 1. 创建 PhoneWindow
mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
// 一些设置
mWindow.setWindowControllerCallback(mWindowControllerCallback);
// 重点* 2. 将Activity作为回调设置给Window
mWindow.setCallback(this);
......
// 重点* 3. 设置token为 ActivityRecord
mToken = token;
......
// 重点* 4.1 set WindowManager
mWindow.setWindowManager(
(WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
mToken, mComponent.flattenToString(),
(info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
......
// 重点* 4.2 get WindowManager
mWindowManager = mWindow.getWindowManager();
......
}
public Window getWindow() {
return mWindow;
}
- 日常开发中，通过 Activity::getWindow 方法返回的其实是 PhoneWindow ，这是因为 Window 是个抽象类，而 PhoneWindow 是 Window 的唯一子类。
- 创建 PhoneWindow 后有一堆设置，这里需要注意 Window::setCallback 方法，是将 Activity 设置给了 Window，这里有什么用呢？
这个是因为 Activity 也实现了 Window.Callback 接口，所以能传递 this ，这个接口主要是处理 Input 事件的。
Input 事件的传递流程都是先走到 Window，因为在 WMS 模块没有 Activity 的概念，只有 Window ，那么最后是怎么走到 Activity 呢？就是这里设置的 setCallback 。当然这个在当前分析的addWindow 流程没有关系，但是需要有点印象。
- 这块token可以理解为ActivityRecord
- setWindowManager 和 getWindowManager 这个两个方法写在这乍一看有点矛盾，在一个地方 set 又 get 感觉很多余。这是因为这里 set 和 get 返回的对象，其实不是同一个对象，下边会讲。
setWindowManager，getWindowManager
# Window
// 应用Token
private IBinder mAppToken;
private WindowManager mWindowManager;
// wm :WindowManager对象，注意下传进来的值
// appToken :这个就是AMS中与当前Activity对应的ActivityRecord
// appName ：Activity全类名
public void setWindowManager(WindowManager wm, IBinder appToken, String appName,
boolean hardwareAccelerated) {
// 将ActivityRecord设置给mAppToken
mAppToken = appToken;
mAppName = appName;
mHardwareAccelerated = hardwareAccelerated;
if (wm == null) {
wm = (WindowManager)mContext.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
}
// 根据强转也能看出 mWindowManager 是 WindowManagerImpl 的类型
mWindowManager = ((WindowManagerImpl)wm).createLocalWindowManager(this);
}
public WindowManager getWindowManager() {
return mWindowManager;
}
这里将传递进来的 wm 强转成 WindowManagerImpl 后调用其 createLocalWindowManager方法。
看的出来这个 wm 就是 WindowManagerImpl 类型。
这里的 WindowManager 其实就是一个接口，看命令就 Window 的管理者，FrameWork 有很多跨进程通信的类命名方式就是 BP 端叫 XXManager 然后对应的 BN 端就是 XXManagerService 。
但是！ 这里的 WindowManager 不是这样的，他真的就是一个单纯的 java 语言里的接口，定义了一些约束，然后由 WindowManagerImpl 实现。
另外这里是通过 “getSystemService” 这份方式获取的，也容易给人误解他是一个 Service 。其实这个 WindowManager 和其实现类 WindowManagerImpl 与 WindowManagerService 几乎一点关系都没有。
WindowManager 又实现了 ViewManager 接口，这个接口中定义了对 View 的三个操作：addView ，removeView ，updateViewLayout 。
继续看流程，
WindowManagerImpl::createLocalWindowManager 该方法重新创建返回了一个 WindowManagerImpl 对象。 所以说setWindowManager 和 getWindowManager 的不是同一个对象， WindowManagerImpl::createLocalWindowManager 方法如下：
# WindowManagerImpl
public WindowManagerImpl createLocalWindowManager(Window parentWindow) {
return new WindowManagerImpl(mContext, parentWindow, mWindowContextToken);
}
private WindowManagerImpl(Context context, Window parentWindow,
@Nullable IBinder windowContextToken) {
mContext = context;
mParentWindow = parentWindow;
mWindowContextToken = windowContextToken;
}
这边注意的是将 Window 设置给了 mParentWindow。 相当于通过新创建的PhonWindow创建了一个 WindowManagerImpl ，作为其mWindowManager的对象。
到这里创建Window相关的就分析完了，创建的这个Window其实是 PhoneWindow 。
DecorView
每个 Window 都拥有一个 View。
# PhoneWindow.java
// This is the top-level view of the window, containing the window decor.
// 翻译：这是窗户的顶层视图，包含窗户装饰。
private DecorView mDecor;
private void installDecor() {
mForceDecorInstall = false;
if (mDecor == null) {
mDecor = generateDecor(-1);
......
}......
}
// 返回 DecorView
@Override
public final @NonNull View getDecorView() {
if (mDecor == null || mForceDecorInstall) {
// 为空就创建
installDecor();
}
return mDecor;
}
这个 mDecor 是 DecorView， 本质上也是一个 帧布局的View，是UI视图树的根 ，在 PhoneWindow::generateDecor 方法赋值，这个方法有多处会执行，最常见的就是我们在 Activity::onCreate 里执行 setContentView 的时候。
# DecorView.java
public class DecorView extends FrameLayout implements RootViewSurfaceTaker, WindowCallbacks {
......
}
也就是说 Window 通过 mDecor 的变量持有一个 View。
应用端——window的显示流程：Activity::onResume
这部分流程由应用端 ResumeActivityItem 开始事务触发，最终会执行到 Activity::onResume 生命周期，并且也会执行 ViewRootImpl::setView 方法，这个方法才是触发 窗口显示的真正逻辑。
# ActivityThread
public void handleResumeActivity(ActivityClientRecord r, boolean finalStateRequest,
boolean isForward, String reason) {
......
// 重点* 1. 触发onResume
if (!performResumeActivity(r, finalStateRequest, reason)) {
return;
}
......
// 拿到activity
final Activity a = r.activity;
......
if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
// 将window 设置到 activityRecord中
r.window = r.activity.getWindow();
// 获取DecorView
View decor = r.window.getDecorView();
// 设置 View 不可见
decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
// 实际上是WindowManagerImpl
ViewManager wm = a.getWindowManager();
// 获取参数
WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
// DecorView设置给Activity
a.mDecor = decor;
// 重点* 2. 设置Activity的windowType,注意这个type，才是应用的窗口类型
l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
......
if (a.mVisibleFromClient) {
if (!a.mWindowAdded) {
// 重点* 3. 执行addView，并设置mWindowAdded=true
a.mWindowAdded = true;
wm.addView(decor, l);
} else {
......
}
}
} else if (!willBeVisible) {
......
}
......
if (r.activity.mVisibleFromClient) {
// 设置可见
r.activity.makeVisible();
}
......
}
这段代码信息量还挺多的，相关注释已经加在代码上了，这里对3个重点单独提一下：
-
1、performResumeActivity 会触发 onResume 。执行顺序在下面的 addView 之前，说明
onResume 只是 Activity 可见，而不是 UI 可见 -
2、Activity 的 WindowType 为 TYPE_BASE_APPLICATION = 1， 还有个 TYPE_APPLICATION=2 目前已知是在创建 ActivityRecord 时使用
-
3、通过 WindowManagerImpl::addView 触发后续逻辑
# WindowManagerImpl
// 单例
private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance()
@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
applyTokens(params);
// 这里的mParentWindow 就是PhoneWindow
mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplayNoVerify(), mParentWindow,
mContext.getUserId());
}
这个方法并没有啥复杂的，直接调到了 WindowManagerGlobal，不过这里也有2个需要注意的点：
- 1、WindowManagerGlobal 是个单例，那就是说一个进程仅此一个。
- 2、这里将mParentWindow传递了过去，上面分析的时候知道这个 mParentWindow 其实就是我们创建的 PhoneWindow。
# WindowManagerGlobal
// 应用内 View 集合
@UnsupportedAppUsage
private final ArrayList<View> mViews = new ArrayList<View>();
@UnsupportedAppUsage
// 应用内 ViewRootImpl 集合
private final ArrayList<ViewRootImpl> mRoots = new ArrayList<ViewRootImpl>();
@UnsupportedAppUsage
// 应用内 View 参数 集合
private final ArrayList<WindowManager.LayoutParams> mParams =
new ArrayList<WindowManager.LayoutParams>();
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
Display display, Window parentWindow, int userId) {
......
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params;
if (parentWindow != null) {
// 重点* 1. 调整 window参数，
parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams);
} else {
......
}
// 定义ViewRootImpl
ViewRootImpl root;
View panelParentView = null;
synchronized (mLock) {
......
// 如果一个窗口执行过 addView 的话，再执行就报错
int index = findViewLocked(view, false);
if (index >= 0) {
if (mDyingViews.contains(view)) {
// Don't wait for MSG_DIE to make it's way through root's queue.
mRoots.get(index).doDie();
} else {
throw new IllegalStateException("View " + view
+ " has already been added to the window manager.");
}
// The previous removeView() had not completed executing. Now it has.
}
......
IWindowSession windowlessSession = null;
......
// 对于应用来说 windowlessSession 是为null的
if (windowlessSession == null) {
// 重点* 2. 创建ViewRootImpl
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
} else {
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display,
windowlessSession);
}
// 设置参数到 decorView
view.setLayoutParams(wparams);
// 重点* 3. 添加到对应集合，看得出来在WindowManagerGlobal中这3个对象应该是要一一对应的
mViews.add(view);
mRoots.add(root);
mParams.add(wparams);
// do this last because it fires off messages to start doing things
try {
// 重点* 4. ViewRootImpl::setView
root.setView(view, wparams, panelParentView, userId);
} catch (RuntimeException e) {
......
}
}
}
这段代码最重要的就是做了4件事：
1、Window::adjustLayoutParamsForSubWindow 调整参数，比如设置 token ，title，和硬件加速的标志位这3个比较重要的参数
2、ViewRootImpl 的创建 （这个类很重要）
3、WindowManagerGlobal 是进程单例维护了这个应用中多有的 DecorView ，而且看得出来定义了3个集合，且3个集合的元素是一一对应的
4、执行 ViewRootImpl::setView 方法，传递的 view 就是 PhoneWindow 持有的 DecorView 。 这里是应用端处理窗口的最重要一步，也是需要分析的主流程。
ViewRootImpl::setView
到这里要注意的，现在开始就没有对 Window 进行操作了，操作的是 DecorView 。
# ViewRootImpl
// 与 WMS 通信的 binder
final IWindowSession mWindowSession;
// 对应的DecorView
View mView;
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView,
int userId) {
synchronized (this) {
// 当前第一次执行肯定为null
if (mView == null) {
// 重点* 将DecorView赋值给 mView
mView = view;
......
mAdded = true; // 表示已经add
int res; // 定义稍后跨进程add返回的结果
// 重点* 非常重要的方法，relayoutWindow和finishDrawingWindow都在这触发
requestLayout();
InputChannel inputChannel = null; // 用于窗口接收input
if ((mWindowAttributes.inputFeatures
& WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
inputChannel = new InputChannel();
}
......
try {
......
// 重点* 这里通过binder通信，调用WMS的 addWindow方法
res = mWindowSession.addToDisplayAsUser(mWindow, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), userId,
mInsetsController.getRequestedVisibilities(), inputChannel, mTempInsets,
mTempControls);
......
}
// 后续流程与addWindow主流程无关，但是也非常重要
......
// 计算一次 Window的尺寸
final WindowConfiguration winConfig = getConfiguration().windowConfiguration;
mWindowLayout.computeFrames(mWindowAttributes, state,
displayCutoutSafe, winConfig.getBounds(), winConfig.getWindowingMode(),
UNSPECIFIED_LENGTH, UNSPECIFIED_LENGTH,
mInsetsController.getRequestedVisibilities(),
getAttachedWindowFrame(), 1f /* compactScale */, mTmpFrames);
setFrame(mTmpFrames.frame);
......
if (res < WindowManagerGlobal.ADD_OKAY) {
......// 对WMS调用addWindow后的结果判断是什么错误
}
......
// DecorView::getParent 返回的是 ViewRootImpl 的原因
view.assignParent(this);
......
}
}
}
这个方法是核心方法，处理了很多事，注释都加上了。为了有一个宏观的印象，这里将其触发的各个调用链整理如下：
ViewRootImpl::setView
ViewRootImpl::requestLayout
ViewRootImpl::scheduleTraversals
ViewRootImpl.TraversalRunnable::run --- Vsync相关--scheduleTraversals
ViewRootImpl::doTraversal
ViewRootImpl::performTraversals
ViewRootImpl::relayoutWindow --- relayoutWindow
ViewRootImpl::performMeasure --- View绘制三部曲
ViewRootImpl::performLayout
ViewRootImpl::performDraw
ViewRootImpl::createSyncIfNeeded --- 绘制完成finishDrawing
WindowSession.addToDisplayAsUser --- addWindow
这里要注意：虽然看顺序好像 addWindow 流程是在 relayoutWindow 执行前，但是因为 doTraversal 是异步的，所以还是先执行 addWindow 流程。
可以看到窗口显示的3个流程都在 ViewRootImpl::setView 里触发，在看着3个流程前，先看2个变量：
- 1、mWindowSession 是什么？
- 2、addToDisplayAsUser 放到第一个参数里的 mWindow 是什么？
mWindowSession 是什么
# ViewRootImpl
final W mWindow;
final IWindowSession mWindowSession;
public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
this(context, display, WindowManagerGlobal.getWindowSession(),
false /* useSfChoreographer */);
}
public ViewRootImpl(@UiContext Context context, Display display, IWindowSession session,
boolean useSfChoreographer) {
mContext = context;
mWindowSession = session;
......
mWindow = new W(this);
......
}
1、mWindowSession 是个 binder 对象，用于跨进程通信（与WMS）
2、mWindowSession 的赋值在 ViewRootImpl 构造方法
3、Activity 场景下分析，在 WindowManagerGlobal::addView 方法中构造 ViewRootImpl 是2个参数的构造方法，所以 mWindowSession 就是 WindowManagerGlobal::getWindowSession
接下来就需要看看 WindowManagerGlobal::getWindowSession 方法。
# WindowManagerGlobal
private static IWindowSession sWindowSession;
@UnsupportedAppUsage
public static IWindowSession getWindowSession() {
synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
if (sWindowSession == null) {
try {
// Emulate the legacy behavior. The global instance of InputMethodManager
// was instantiated here.
// TODO(b/116157766): Remove this hack after cleaning up @UnsupportedAppUsage
InputMethodManager.ensureDefaultInstanceForDefaultDisplayIfNecessary();
IWindowManager windowManager = getWindowManagerService();
// 赋值
sWindowSession = windowManager.openSession(
new IWindowSessionCallback.Stub() {
@Override
public void onAnimatorScaleChanged(float scale) {
ValueAnimator.setDurationScale(scale);
}
});
} catch (RemoteException e) {
throw e.rethrowFromSystemServer();
}
}
// 返回
return sWindowSession;
}
}
继续看 WindowManagerService::openSession 。
# WindowManagerService
@Override
public IWindowSession openSession(IWindowSessionCallback callback) {
return new Session(this, callback);
}
# Session
class Session extends IWindowSession.Stub implements IBinder.DeathRecipient {
final WindowManagerService mService;
......
@Override
public int addToDisplayAsUser(IWindow window, WindowManager.LayoutParams attrs,int viewVisibility, int displayId, int userId, InsetsVisibilities requestedVisibilities,
InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState,
InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
return mService.addWindow(this, window, attrs, viewVisibility, displayId, userId,
requestedVisibilities, outInputChannel, outInsetsState, outActiveControls);
}
}
1、所以这里的 WindowManagerGlobal::getWindowSession 返回的就是一个 Session 对象。Session 继承 IWindowSession.Stub，并且内部持有 WMS 引用
2、应用端调用的 Session::addToDisplayAsUser 最终执行的是 WindowManagerService:: addWindow
3、 Session 是一个匿名 Binder
mWindow是什么
调用 Session::addToDisplayAsUser 方法传递了一个 mWindow ，咋一看还以为是把应用端的 Window 对象传递到 WMS 了，但是细想也不可能， WMS 模块的业务并不依赖应用端的 Window 对象，从上一小节的分析也看到了 mWindow 是 W 类型的变量，也是在 ViewRootImpl 的构造方法里赋值的，那这个W是什么呢？
# ViewRootImpl
final W mWindow;
final IWindowSession mWindowSession;
public ViewRootImpl(@UiContext Context context, Display display, IWindowSession session,
boolean useSfChoreographer) {
mContext = context;
mWindowSession = session;
......
mWindow = new W(this);
......
}
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;
}
......
}
1、ViewRootImpl 下的 mWindow 是其内部类 W 的对象，这个 W 继承了 IWindow.Stub，那也是用于 binder 通信的
2、这个 W 是个匿名 Binder 作为 BN（binder native） 端，用于 WMS 调用应用端的相关方法
3、W 内部有一个 ViewRootImpl 弱引用。
跨进程通信小结
WMS 是实名 Binder Service 。从可行性上来说 ViewRootImpl 是完全可以直接通过 Binder 与 WMS 进行直接通信的，但是为什么要加这个 IWindowSession 呢？
这是因为 WMS 是核心服务，系统中有很多地方都需要与其通信，所以如果能减少直接与其 Binder 通信的频率也能提升系统效率。 所以 WMS 为每个 Activity（窗口）提供了一个匿名实现：IWindowSession ，处理一些“小请求”，减少各个进程直接与 WMS Binder 通信的频率。
这个和 SurfaceFlinger 的设计一致，SurfaceFlinger 也提供了一个匿名 Binder ：Client 。
流程小结
应用端的流程在 ViewRootImpl::setView 方法中就结束了，内部会触发3大流程。
应用进程启动后，会执行 2 个事务，分别触发到 Activity 的 onCreate 和 onResume 2个常见的生命周期，所以这里分为了2个分支。
onCreate 分支：
（1）由 LaunchActivityItem 事务触发 handleLaunchActivity
（2）创建 Activity
（3）创建 Window，而 Window 是抽象类，PhoneWindow 唯一实现类。
（4）执行到 onCreate 生命周期
onResume 分支：
（1）由 ResumeActivityItem 事务触发 handleResumeActivity
（2）先触发 onResume 的执行流程
（3）执行 WindowManagerImpl::addView 实际上流程是交给了 WindowManagerGlobal::addView 处理
（4）创建核心类 ViewRootImpl
（5）执行关键函数 ViewRootImpl::setView ，这里会触发 WMS 三大流程
3大流程的逻辑还没看，但是可以先有个概念:
（1）addWindow 流程： ViewRootImpl 调用 Session::addToDisplayAsUser 触发 WindowManagerService::addWindow
（2）relayoutWindow 流程：ViewRootImpl 调用 Session::relayout 触发 WindowManagerService::relayoutWindow
（3）finishDrawingWindow 流程：ViewRootImpl 调用 Session::finishDrawing 触发 WindowManagerService::finishDrawingWindow
关键类小结
-
Activity :
是通过反射创建的 ，通过成员变量 mWindow 持有一个 Window
一个应用可以有多个 Activity ,而每个 Activity 的结构都是刚才分析的，这些 Activity 被存在 ActivityThread 下的 mActivities 的变量中 -
PhoneWindow，Window ：Window 是个抽象类，唯一实现是 PhoneWindow ，通过成员变量 mDecor 持有一个 View
-
DecorView : 本质上也是一个 View 是开发常说的 “根View” ，Window 本身是没有内容的，真正 UI 载体就是这个 DecorView
-
ViewManager ，WindowManager : 前面2者都是接口类，WindowManagerImpl 实现其接口
-
WindowManagerImpl ：WindowManagerImpl 表面上是管理 Window ，但是实际业务还是交给了 WindowManagerGlobal
-
WindowManagerGlobal ：
- 应用内全局单例，是真正的应用内 Window 的总管家，但是其实管理的是 Window 下的 DecorView
- 当应用内有 Window 创建后，WindowManagerImpl 会调用
- WindowManagerGlobal::addView 方法将 DecorView 传递过去
WindowManagerGlobal 会为每个 DecorView 创建一个 ViewRootImpl 来管理这棵“View树” - 内部有3个集合，将 Window 的 DecorView 参数 LayoutParams 和新创建的 ViewRootImpl 一一添加到对应的集合中
-
ViewRootImpl ：在 GUI 系统中是应用端的核心类，管理一个“View树”，负责这个“View树”的绘制等事务，同时还需要控制其与 WMS 通信
-
Session : WMS 为应用端的一个窗口单独开发的跨进程通信通道
-
W : 应用端的 Binder Service ，会传递到 WMS 中，这样 WMS 就可以与 应用端的一个窗口进行通信。
窗口添加——流程概览
首先从结果上对比下应用启动后窗口的区别：
红色部分就是启动应用后多出来的部分，在 DefaultTaskDisplayArea 节点下多出来这么一个层级：
Task
ActivityRecord
WindowState
其中 Task 和 ActivityRecord 是如何挂载上去的在【Activity启动流程】已经介绍了，当前要分析的 addWindow 流程最重要的目标就是分析窗口对应的 WindowState 是如何创建并且挂载到窗口树中的。
也就是这一变化：
这个流程逻辑相对简单，整个流程框图如下：
-
1、应用端 Activity 执行到 onResume 说明 Activity 已经可见，下面就需要处理可见的内容
-
2、应用端 Session 调用到 WindowManagerService::addWindow 方法
-
3、WMS 处理 addWindow 流程也就做了2件事：
- 创建出对应的 WindowState
- 挂载到层级树中（挂载到对应的 WindowToken 下）
上边知道流程已经执行到 ViewRootImpl::setView 来触发 addWindow 流程，回忆一下应用端的调用：
# ViewRootImpl
final W mWindow;
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView,
int userId) {
......
res = mWindowSession.addToDisplayAsUser(mWindow, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), userId,
mInsetsController.getRequestedVisibleTypes(), inputChannel, mTempInsets,
mTempControls, attachedFrame, compatScale);
......
}
这里有几个参数比较重要： mWindow ： 用于 WMS 与应用端通信 mWindowAttributes : DecorView 的参数 getHostVisibility() ：可见性 inputChannel：Input 通路。
看到你这些参数有个疑问：
明明是 addWindo 流程，但是到了 WindowManagerImpl 就变成了 addView 传递的也是 DecoreView ，再到和 WMS 通信的时候，参数里连 DecoreView 都不剩了，这怎么能叫 addWindow 流程呢？
WindowManagerService::addWindow方法概览
接上知道 Session::addToDisplayAsUser 方法调用的是 WindowManagerService::addWindow ，先看一下这个方法。
# WindowManagerService
// 保存应用端 ViewRootImpl 和 WindowState 的映射关系
/** Mapping from an IWindow IBinder to the server's Window object. */
final HashMap<IBinder, WindowState> mWindowMap = new HashMap<>();
public int addWindow(Session session, IWindow client, LayoutParams attrs, int viewVisibility,
int displayId, int requestUserId, InsetsVisibilities requestedVisibilities,
InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState,
InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
......
// 1.1 权限检查
int res = mPolicy.checkAddPermission(attrs.type, isRoundedCornerOverlay, attrs.packageName,
appOp);
if (res != ADD_OKAY) {
return res;
}
// 父窗口，应用 Activity 窗口逻辑是没有父窗口的
WindowState parentWindow = null;
......
// 拿到当前窗口类型
final int type = attrs.type;
......
synchronized (mGlobalLock) {
......
// 1.2 如果窗口已经添加，直接return
if (mWindowMap.containsKey(client.asBinder())) {
// 日志
ProtoLog.w(WM_ERROR, "Window %s is already added", client);
return WindowManagerGlobal.ADD_DUPLICATE_ADD;
}
......
ActivityRecord activity = null;
// 是否为 hasParent
final boolean hasParent = parentWindow != null;
// 2.1 拿到token
WindowToken token = displayContent.getWindowToken(
hasParent ? parentWindow.mAttrs.token : attrs.token);
// Activity 没有父窗口，这里也为null
final int rootType = hasParent ? parentWindow.mAttrs.type : type;
......
if (token == null) {
......
if (hasParent) {
// Use existing parent window token for child windows.
// 2.2子窗口用父窗口的 token
token = parentWindow.mToken;
} else if (...) {
......
} else {
// 2.3 系统窗口会创建 token
final IBinder binder = attrs.token != null ? attrs.token : client.asBinder();
token = new WindowToken.Builder(this, binder, type)
.setDisplayContent(displayContent)
.setOwnerCanManageAppTokens(session.mCanAddInternalSystemWindow)
.setRoundedCornerOverlay(isRoundedCornerOverlay)
.build();
}
} else if (rootType >= FIRST_APPLICATION_WINDOW
&& rootType <= LAST_APPLICATION_WINDOW) {
......
} else if......// 忽略其他各种创建对 token的处理
// 3.1 创建 WindowState
final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow,
appOp[0], attrs, viewVisibility, session.mUid, userId,
session.mCanAddInternalSystemWindow);
......
final DisplayPolicy displayPolicy = displayContent.getDisplayPolicy();
// 调整window的参数
displayPolicy.adjustWindowParamsLw(win, win.mAttrs);
......
// 1.3 验证Window是否可以添加，主要是验证权限
res = displayPolicy.validateAddingWindowLw(attrs, callingPid, callingUid);
if (res != ADD_OKAY) {
// 如果不满足则直接return
return res;
}
final boolean openInputChannels = (outInputChannel != null
&& (attrs.inputFeatures & INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0);
if (openInputChannels) {
// 4.1 Input 事件输入通道
win.openInputChannel(outInputChannel);
}
......
// 3.2 创建SurfaceSession
win.attach();
// 3.3 窗口存入mWindowMap
mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
......
// 3.4 窗口挂载
win.mToken.addWindow(win);
displayPolicy.addWindowLw(win, attrs);
......
// 4.2 处理窗口焦点切换
boolean focusChanged = false;
if (win.canReceiveKeys()) {
focusChanged = updateFocusedWindowLocked(UPDATE_FOCUS_WILL_ASSIGN_LAYERS,
false /*updateInputWindows*/);
if (focusChanged) {
imMayMove = false;
}
}
......
// 调整父容器下的元素层级
win.getParent().assignChildLayers();
// 4.3 更新inut焦点
if (focusChanged) {
displayContent.getInputMonitor().setInputFocusLw(displayContent.mCurrentFocus,
false /*updateInputWindows*/);
}
// 4.4 更新input窗口
displayContent.getInputMonitor().updateInputWindowsLw(false /*force*/);
// 窗口添加log
ProtoLog.v(WM_DEBUG_ADD_REMOVE, "addWindow: New client %s"
+ ": window=%s Callers=%s", client.asBinder(), win, Debug.getCallers(5));
......
}
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
return res;
}
这个方法就是 addWindow 流程的核心方法了，代码很多，保留了下面4个主要逻辑：
- 1、检验处理：操作权限检验，判重校验以限制应用端的一个rootview只能执行一次。
- 2、Token处理
- token其实就是WindowToken类别（ActivityRecord的父类）
- 获取token，如果是子窗口从父窗口拿，没有就从参数拿
- 如果是系统窗口，就会根据窗口类型创建出一个WindowToken
- 3、WindowState处理
- new WindowState
- 执行WindowState::attach，创建出SurfaceSession
- 将新建的WindowState和W映射，存入mWindowMap中。
- 窗口挂载
- 4、Input和焦点处理
当前分析的 addWindow 主流程，所以分析2,3亮点，也就是 Token 和 WindowState 的处理逻辑。
Token相关
当前分析的场景，这个 Token 就是 Activity 启动流程中创建 ActivityRecord 时创建的 Token ,而 ActivityRecord 是 WindowToken 的子类。
在 【WindowContainer窗口树】介绍过，WindowState 的父节点大部分情况是 WindowToken ，而且在上一篇看到 dump 启动应前后的窗口树区别，明确知道 WindowState 是挂载到 ActivityRecord 下的，
在分析 WindowState 的创建和挂载前，需要先给它找到它的父节点: WindowToken 。这也是 WindowManagerService::addWindow 方法中比较靠前执行的逻辑。
根据上一小节的分析，当前场景的 Token 来自参数“attrs.token” 。这个参数是应用端传递过来的，上一篇在分析 WindowManagerGlobal::addView 方法的时候提到在Window::adjustLayoutParamsForSubWindow 方法对赋值 token 给参数，现在看一下这个方法。
# Window
// 应用Token
private IBinder mAppToken;
void adjustLayoutParamsForSubWindow(WindowManager.LayoutParams wp) {
......
if (wp.token == null) {
wp.token = mContainer == null ? mAppToken : mContainer.mAppToken; // activity的window在这里设置token
}
......
}
mContainer 唯一赋值的地方在 Window::setContainer 方法，当前没调用，所以 wp.token 最终的值是为 mAppToken ，而mAppToken 的赋值在给 Window 设置 WindowManager 的时候赋值，也就是setWindowManager 方法，这里的 token 就是 ActivityRecord 的 token 。
下面这张图可以更直观的看到 Token 的传递：
-
1、WindowToken 内部有个成本变量 token ，ActivityRecord 是其子类
-
2、Activity 启动过程中会先创建 ActivityRecord ，在创建 ActivityRecord 的时候会创建一个匿名 Token 对象，并保存在变量 token 中
-
3、随着启动流程的执行，会在 ActivityTaskSupervisor::realStartActivityLocked 方法里构建事务，这个时候 token 就被保存在 ClientTransaction 的成员变量 mActivityToken
-
4、ClientTransaction 提供了一个 getActivityToken 方法返回 mActivityToken 。这个方法在具体的事务执行时，比如 LaunchActivityItem::execute 方法执行，会作为参数传递过去
-
5、LaunchActivityItem::execute 方法会构建一个 ActivityClientRecord ，构建方法需要 Token 参数，这个时候 Token 就被保存在 ActivityClientRecord 的成员变量 token 中
-
6、接下里就到了应用进程，应用进程执行 ActivityThread::performLaunchActivity 方法开始处理 Activity 启动流程，ActivityClientRecord 作为参数被传递了过来
-
7、ActivityThread::performLaunchActivity 方法内部会执行 Activity::attach 方法，这个方法需要一个 Token 作为参数，传递的就是从 ActivityClientRecord 里取出的 token
-
8、Activity::attach 方放会将 Token 赋值给成员变量 mToken
-
9、Window 创建后会执行 Window::setWindowManager ，这个时候会将 mToken 作为参数传递进去，保存在 Window 的成员变量 mAppToken 中
-
10、在执行 WindowManagerGlobal::addView 时会执行 Window::adjustLayoutParamsForSubWindow 调整参数，这个时候 Token 就被复制到 WindowManager.LayoutParams 下的 token 变量中
-
11、执行 addWindow 流程时，WindowManager.LayoutParams 会被传递到 WMS ，这样 Token 也就被传递了过去
WindowState的创建与挂载
addWindow 流程中 WindowState 的创建与挂载是重点，在 WindowManagerService::addWindow 方法中，执行了 WindowState 的创建，代码如下：
# WindowManagerService
public int addWindow(Session session, IWindow client, LayoutParams attrs, int viewVisibility,
int displayId, int requestUserId, InsetsVisibilities requestedVisibilities,
InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState,
InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
......// WindowToken相关处理
// 创建WindowState
final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow,
appOp[0], attrs, viewVisibility, session.mUid, userId,
session.mCanAddInternalSystemWindow);
......
}
这里注意几个参数，然后直接看WindowState的构造方法
# WindowState
final IWindow mClient;
@NonNull WindowToken mToken;
// The same object as mToken if this is an app window and null for non-app windows.
// 与 mToken 相同的对象（如果这是应用程序窗口），而对于非应用程序窗口为null
// 说人话就是应用窗口才有ActivityRecord
ActivityRecord mActivityRecord;
// 层级
final int mBaseLayer;
WindowState(WindowManagerService service, Session s, IWindow c, WindowToken token,
WindowState parentWindow, int appOp, WindowManager.LayoutParams a, int viewVisibility,
int ownerId, int showUserId, boolean ownerCanAddInternalSystemWindow,
PowerManagerWrapper powerManagerWrapper) {
......
mClient = c;
......
// 保存token
mToken = token;
// 只有 ActivityRecord 重写了 asActivityRecord 其他默认返回努力了
mActivityRecord = mToken.asActivityRecord();
......
//子窗口处理
if (mAttrs.type >= FIRST_SUB_WINDOW && mAttrs.type <= LAST_SUB_WINDOW){
......
}else {
// Activity的窗口指为 2 * 10000 + 1000 = 21000
mBaseLayer = mPolicy.getWindowLayerLw(parentWindow)
* TYPE_LAYER_MULTIPLIER + TYPE_LAYER_OFFSET;
......
}
}
创建 WindowState 有2个重要的参数 ：client，和token。这个 client 代表着客户端也就是 ViewRootImpl 的内部类 W ，另一个参数就是上节的 Token 。
WindowState 以后会经常看到，不过当前只要知道在 WindowManagerService::addWindow 会创建出一个 WindowState 对象即可。
WindowState挂载
WindowState 创建好后自然是需要挂载到窗口树的，操作也很简单，直接添加到对应的 (ActivityRecord)WindowToken 下就好。
# WindowManagerService
// ViewRootImpl和WindowState的map
final HashMap<IBinder, WindowState> mWindowMap = new HashMap<>();
public int addWindow(Session session, IWindow client, LayoutParams attrs, int viewVisibility,
int displayId, int requestUserId, InsetsVisibilities requestedVisibilities,
InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState,
InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
......
// 窗口已经添加，直接return
if (mWindowMap.containsKey(client.asBinder())) {
// 打印log
ProtoLog.w(WM_ERROR, "Window %s is already added", client);
return WindowManagerGlobal.ADD_DUPLICATE_ADD;
}
......// WindowToken相关处理
......// WindowState的创建
// WindowState的挂载
win.attach();
// 1. 存进map
mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
......
// 2. 挂载
win.mToken.addWindow(win);
......
}
- 1、 在看挂载前先看一下 mWindowMap 这个数据结构，key 是一个 IBinder，value 是 WindowState ，这边将新创建的 WindowState 作为 value 添加到了 map 中，前面说过 client是应用端 ViewRootImpl 下的 “W”这个类，也就是说在 WMS 中应用端的这个 ViewRootImpl 和为其创建的 WindowState 已经被记录在 mWindowMap 中了。
在执行WMS::addWindow方法开始的时候就会尝试通过 clent 从 mWindowMap 获取值，如果获取到了说明已经执行过 addWindow 则进行 return 不执行后面逻辑。
- 2、这里是窗口的挂载，“win.mToken” 这里的 mToken 刚刚看到是创建 WindowState 的时候传递的 token 也就是 ActivityRecord （WindowToken）。也就是说调用的是 ActivityRecord::addWindow 方法进行挂载的。
# ActivityRecord
@Override
void addWindow(WindowState w) {
super.addWindow(w);
checkKeyguardFlagsChanged();
}
直接调用其父类方法，ActivityRecord 父类是 WindowToken，也就是说调用的是ActivityRecord::addWindow 方法进行挂载的。
# ActivityRecord
@Override
void addWindow(WindowState w) {
super.addWindow(w);
checkKeyguardFlagsChanged();
}
直接调用其父类方法，ActivityRecord 父类是 WindowToken
# WindowToken
void addWindow(final WindowState win) {
// WindowState 挂载日志
ProtoLog.d(WM_DEBUG_FOCUS,
"addWindow: win=%s Callers=%s", win, Debug.getCallers(5));
if (win.isChildWindow()) {
// Child windows are added to their parent windows.
// 子窗口的父类应该是WindowState所以不执行后续
return;
}
// This token is created from WindowContext and the client requests to addView now, create a
// surface for this token.
// 真正添加进子容器
if (!mChildren.contains(win)) {
// 日志
ProtoLog.v(WM_DEBUG_ADD_REMOVE, "Adding %s to %s", win, this);
// 挂载（添加进孩子容器），有一个比较方法
addChild(win, mWindowComparator);
// 记录有窗口边框
mWmService.mWindowsChanged = true;
// TODO: Should we also be setting layout needed here and other places?
}
}
执行完 WindowContainer::addChild 方法后 WindowState 已经被添加到层级树中了，挂在到对应的 ActivityRecord 下。
当然这里需要注意 WindowToken::addWindow 最终也是调用父类 WindowContainer::addChild 将 WindowState 添加到自己的孩子中，这里传递了一个mWindowComparator。
挂载的位置
WindowContainer::addChild 方法被定义在基类，也就是容器添加孩子时都会按一定规则添加，当然默认其实还是按顺序，但是有的时候也有特殊情况，所以这个方法提供了一个参数，使得可以在具体场景控制具体的添加逻辑。
# WindowContainer
protected void addChild(E child, Comparator<E> comparator) {
// 检查子元素是否已经被其他容器拥有，如果是，则抛出异常
if (!child.mReparenting && child.getParent() != null) {
throw new IllegalArgumentException("addChild: container=" + child.getName()
+ " is already a child of container=" + child.getParent().getName()
+ " can't add to container=" + getName());
}
// 初始化插入位置为-1，表示尚未找到合适的插入位置
int positionToAdd = -1;
// 如果有比较器则进行比较
// 遍历当前容器中的所有子元素
if (comparator != null) {
final int count = mChildren.size();
// 使用比较器比较待插入的子元素和当前容器中的子元素
for (int i = 0; i < count; i++) {
// 如果比较结果小于0，表示待插入元素应该位于当前元素之前
if (comparator.compare(child, mChildren.get(i)) < 0) {
positionToAdd = i;
break;
}
}
}
// 没有比较器或者比较的结果还是-1 ，则添加到最后（大部分场景）
if (positionToAdd == -1) {
mChildren.add(child);
} else {
// 如果比较器计算出了准确位置，则按要求添加
mChildren.add(positionToAdd, child);
}
// Set the parent after we've actually added a child in case a subclass depends on this.
// 调用孩子容器设置当前容器为其父节点
child.setParent(this);
}
1、方法目的就是添加子元素到父容器中，但是可以根据 comparator 比较规则添加到正确的位置
2、比较方式很简单，拿当前需要添加的元素和容器内其他元素逐个比较，如果比较 comparator 返回值小于0，则添加到“被比较”的元素前面
3、有2种情况，是按顺序添加到容器末尾
- 3.1 没有比较器。positionToAdd 为默认值 -1
- 3.2 和每个元素比较的返回值都大于0，说明要添加其后面，这个时候 positionToAdd 还是为默认值 -1
4、setParent 调用孩子容器设置当前容器为其父节点，另外还会将 mSyncState 变量设置为 SYNC_STATE_WAITING_FOR_DRAW
当前场景，父容器 ActivityRecord 还是是空的，所以没什么意义。不过既然看到这里，就继续分析，根据分析，当前逻辑调用的比较器是 WindowToken下的 mWindowComparator 。