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Android WMS概览

article 2024/11/20 4:49:23

WMS（WindowManagerService）是 Android 系统的核心服务，负责管理应用和系统的窗口，包括窗口的创建、销毁、布局、层级管理、输入事件分发以及动画显示等。它通过协调 InputManager 和 SurfaceFlinger 实现触摸事件处理和窗口渲染，是连接应用界面和底层显示硬件的关键桥梁。

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1. WindowManagerService 简介

WindowManagerService (简称 WMS) 是 Android Framework 中负责管理窗口的核心服务。其主要功能包括：

窗口的创建与销毁： 管理应用程序的窗口生命周期。
窗口的层级管理： 根据 Z-order 和类型对窗口进行排列。
输入事件的分发： 协同 InputManagerService 分发触摸和键盘事件。
动画与过渡： 处理窗口的进入、退出动画。
屏幕显示与布局： 控制屏幕分辨率、方向、屏幕分割等。
多窗口支持： 在新版 Android 中支持多窗口模式。
WMS 的实现位于 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm 目录下，是系统中最复杂的服务之一。

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2. WMS 的架构设计

WMS 的架构分为以下几个核心模块：

2.1 核心类

WindowManagerServiceWMS 的主类，负责窗口的创建、删除、层级管理和其他服务交互。
WindowState表示一个窗口的状态，每个窗口都对应一个 WindowState 对象。
WindowToken 和 AppWindowToken用于管理窗口的生命周期，一个 WindowToken 通常表示一个窗口集合（如应用的主窗口和其子窗口）。
DisplayContent管理物理屏幕上所有的窗口和布局信息。
Session每个应用都有一个对应的 Session，用于进程间通信。

2.2 辅助模块

InputManagerService协助处理输入事件。
SurfaceFlinger与底层硬件交互，负责最终窗口的显示。
ActivityManagerService (AMS) 管理窗口与应用的生命周期。

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3. WMS 的启动过程

WMS 的启动由 SystemServer 触发，其流程如下：

启动 SystemServerSystemServer 初始化系统服务，包括 WMS。
调用 startOtherServices在 SystemServer.java 的 startOtherServices() 方法中启动 WMS：

wm = WindowManagerService.main(context, inputManager, !mFirstBoot, mOnlyCore, new UiThread());

创建 WindowManagerService 实例在 WindowManagerService.main() 方法中初始化：

public static WindowManagerService main(Context context, InputManagerService inputManager, 
        boolean showBootMsgs, boolean onlyCore, Handler uiHandler) {
    WindowManagerService service = new WindowManagerService(context, inputManager, showBootMsgs, onlyCore, uiHandler);
    service.onInitReady();
    return service;
}

注册到 ServiceManager将 WMS 注册为系统服务，供其他组件调用。

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4. 窗口的管理和层级关系

WMS 管理窗口的层级，遵循以下原则：

按照窗口类型分层

应用窗口 (Application Window)：如 Activity 的主窗口。
系统窗口 (System Window)：如状态栏、导航栏。
子窗口 (Sub Window)：附属于主窗口，如对话框。

Z-order 排序窗口的绘制顺序由 Z-order 决定。
层级结构窗口层级通过 DisplayContent 和 WindowToken 实现树形管理。

5. 窗口的创建流程

应用程序请求窗口创建时的流程如下：

应用调用 WindowManager应用通过 WindowManager.addView() 方法请求添加窗口。

WindowManager wm = getWindowManager();
wm.addView(view, layoutParams);

通过 Binder 传递到 WMS请求通过 Session 传递到 WMS 的 addWindow() 方法。
创建 WindowState 对象在 addWindow() 中为新窗口创建 WindowState 实例。
绑定 SurfaceWMS 调用 SurfaceFlinger 分配绘制区域，关联 SurfaceControl。
完成添加窗口加入 DisplayContent 的管理树，完成绘制和显示。

6. 输入事件的分发

WMS 协同 InputManagerService 完成输入事件的分发。流程如下：

输入事件捕获输入事件由 InputManager 捕获后传递给 WMS。
窗口的焦点判断WMS 根据焦点窗口确定事件目标。
分发事件通过 IPC 将事件发送到目标窗口所在的应用。
输入事件分发的核心方法是 deliverPointerEvent()。

7. 动画和屏幕刷新

WMS 的动画处理包括窗口的打开、关闭、过渡动画，主要由 WindowAnimator 处理。

屏幕刷新由 Choreographer 协调，确保动画流畅显示。

8. 关键源码解析

8.1 addWindow 源码解析

WindowManagerService.addWindow 是窗口创建的核心方法：

public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq, 
        WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId, 
        Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, 
        InputChannel outInputChannel) {
    
    synchronized(mGlobalLock) {
        WindowState win = new WindowState(this, session, client, attrs, seq, viewVisibility);
        // 校验窗口合法性
        // 创建 Surface
        // 加入到 WindowList
        ...
    }
    return WindowManagerGlobal.ADD_OKAY;
}

8.2 输入事件分发

在 WMS 中，输入事件分发的核心方法是 processPointerEvent()：

public void processPointerEvent(MotionEvent event) {
    synchronized(mGlobalLock) {
        WindowState focusedWindow = mFocusedWindow;
        if (focusedWindow != null) {
            focusedWindow.deliverInputEvent(event);
        }
    }
}