Android-Window、WindowManager和WMS

1. Window体系

Window体系说白了就是要在页面是显示的View，这个体系中包含多个类来共同完成view的显示其中包括Activity、Window、PhoneWindow、DecorView。

Activity
  • 这个概念在我们一开始学Android的时候就理解为：一个Activity就是一个可视化的页面。
  • 因为它的setContentView()方法加载一个一个布局，这个布局也就跟我们看到的页面一样，所以可以说一个Activity就是一个页面。
  • 然后我们深入setContentView()方法查看发现是调用了getWindow的setContentView方法，我们再来说一下Window。
Window
  • 查看Window源码发现Window是一个抽象类，他具体是实现类是PhoneWindow。
  • 所以上述 getWindow().setContentView(layoutResID);方法中getWindow返回的就是PhoneWindow，也就是调用了PhoneWindow的setContentView()方法。
  • Window用来控制视图，每一个视图都有一个Window，Activity，dialog，Toast都有一个对应的Window对象，没有Window的Activity就相当于Service
  • Window是抽象的概念，每一个Window都对应着一个View和ViewRootImpl，所以一般我们讨论的Window都是根View，比如Activity的根view，Window通过ViewRootImpl来和View建立联系
  • 每一个Window都需要指定一个Type,用于表示Window的种类，（应用Window，子Window和系统Window），Activity对应的窗口是应用窗口；PopupWindow，ContextMenu，OptionMenu是常用的子窗口；像Toast和系统警告提示框（如ANR）就是系窗口
PhoneWindow
  • 每一个Activity都包含一个Window对象(dialog，toast 等也是新添加的window对象)，而Window是一个抽象类，具体实现是PhoneWindow。在Activity中的setContentView实际上是调用PhoneWindow的setContentView方法。并且PhoneWindow中包含着成员变量DecorView。
  • 在PhoneWindow的构造方法中我们发现PhoneWindow获取了它的内部类DecorView。
  • 到这里我们就可以知道PhoneWindow调用setContentView()方法将布局文件渲染在mContentParent这个viewGroup上了。
  • return contentParent; 说白了mContentParent 其实就是 DecorView的 android:id="@android:id/content"。 就是那个FragmeLayout 容器。
DecorView
  • 作为顶级View,DecorView一般情况下它内部会包含一个竖直方向的LinearLayout，上面的标题栏(titleBar)，下面是内容栏。通常我们在Activity中通过setContentView所设置的布局文件就是被加载到id为android.R.id.content的内容栏里(FrameLayout)。
  • PhoneWindow的内部类，setContentView()方法最终完成的是将布局文件渲染到DecorView的content布局文件中

WindowManager体系

WindowManager体系的作用也就是管理Window最终管理的也就是渲染的View，主要有一下类或接口
ViewManager、 WindowManager、WindowManagerImpl、WindowManagerGlobal、 ViewRootImpl、WindowManagerService

ViewManager
  • ViewManager是一个接口，它内部只有三个方法。添加、修改、删除。
public interface ViewManager{
    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
    public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
    public void removeView(View view);
}
WindowManager
  • 一个用来管理Window，添加，修改，删除的接口
  • 我们可以看到，WindowManager用来管理Window的接口都是针对它的根View进行操作的，说明根View才是Window存在的体现。
  • WindowManager也是一个接口它继承自ViewManager，它具体的实现是由WindowManagerImpl完成的。
WindowManagerImpl
  • WindowManagerImpl继承自(实现)WindowManager，重写了ViewManager的增删改方法，但是具体是委托给WindowManagerGlobal完成的。
WindowManagerGlobal
  • WindowManagerGlobal具体的增删改都是有它来完成的，以addView为例，将view，LayoutParams 作为参数传入到addView方法中。
  • 创建ViewRootImpl，并将view，ViewRootImpl，LayoutParams 添加到WindowManagerGlobal的List中。
ViewRootImpl
  • 调用 root.setView(view, wparams, panelParentView); 这个方法主要做了两件事1、调用measure，layout，draw更新页面2、通知WindowManagerService进行Window的添加。

WindowManagerImpl#addView()-->WindowManagerGlobal#addView()

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
    if (mView == null) {
        mView = view;
        ...
        //渲染UI
        requestLayout();
        ...
        try {
        ...
        //AIDL通知WindowManagerService
        res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
                mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
        }
        mAttachInfo.mRootView = view;
    }
}

@Override
    public void requestLayout() {
        if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
            checkThread();
            mLayoutRequested = true;
            scheduleTraversals();
        }
    }

void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = true;
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            if (!mUnbufferedInputDispatch) {
                scheduleConsumeBatchedInput();
            }
            notifyRendererOfFramePending();
            pokeDrawLockIfNeeded();
        }
    }

scheduleTraversals()中会通过handler去异步调用mTraversalRunnable接口。

final class TraversalRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            doTraversal();
        }
    }

也就是调用doTraversal方法

void doTraversal() {
        if (mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = false;
            mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);

            if (mProfile) {
                Debug.startMethodTracing("ViewAncestor");
            }

            performTraversals();//最终会调用performTraversals

            if (mProfile) {
                Debug.stopMethodTracing();
                mProfile = false;
            }
        }
    }

完成view的测量、布局、和 渲染

private void performTraversals() {  
    ......  
    //测量View的宽高
    performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
    ...
    //布置View的位置
    performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
    //监听事件
    if (triggerGlobalLayoutListener) {
        mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = false;
        //触发OnGlobalLayoutListener的onGlobalLayout()函数
        mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnGlobalLayout();
    }
    ......  
    //渲染View
    performDraw();
    }
    ......  
}
WindowManagerService
  • 位于SystemServer进程的服务，用来管理窗口的创建、更新和删除，显示顺序等，是WindowManager这个管理接口的真正的实现类。

调用逻辑

  1. 创建Activity、
    ActivityThread#handleLaunchActivity()#performLaunchActivity()
    在这里调用了创建的Activity的attach()方法。

2.在Activity的attach()方法里面创建了 window 并且关联

....
mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
....
mWindow.setWindowManager(
             (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
                mToken, mComponent.flattenToString(),
                (info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
        if (mParent != null) {
            mWindow.setContainer(mParent.getWindow());
        }
        mWindowManager = mWindow.getWindowManager();
....

3.Activity.onCreate()

public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
        getWindow().setContentView(layoutResID);
        initWindowDecorActionBar();
    }

这里的getWindow()获取到的是PhoneWindow。

 @Override
    public void setContentView(int layoutResID) {
      
        if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }

        if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            final Scene newScene = Scene.getSceneForLayout(mContentParent, layoutResID,
                    getContext());
            transitionTo(newScene);
        } else {
            mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
        }
        mContentParent.requestApplyInsets();
        final Callback cb = getCallback();
        if (cb != null && !isDestroyed()) {
            cb.onContentChanged();
        }
        mContentParentExplicitlySet = true;
    }

上面进过一系列的操作 ，到这里我们就可以知道PhoneWindow调用setContentView()方法将布局文件渲染在mContentParent这个viewGroup上了

然后我们在找mContentParent是什么东西，源码第一句就判断mContentParent为空的估走了个installDecor()方法，我们判断这个方法因该是创建这个installDecor吧。

private void installDecor() {
        mForceDecorInstall = false;
        if (mDecor == null) {
            mDecor = generateDecor(-1);
            mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
            mDecor.setIsRootNamespace(true);
            if (!mInvalidatePanelMenuPosted && mInvalidatePanelMenuFeatures != 0) {
                mDecor.postOnAnimation(mInvalidatePanelMenuRunnable);
            }
        } else {
            mDecor.setWindow(this);
        }
        if (mContentParent == null) {
            mContentParent = generateLayout(mDecor);

             .....
}

可以看到installDecor方法再次判断mContentParent是否为空，然后调用了 mContentParent = generateLayout(mDecor);

此方法不难看出，接收一个DecorView返回的这个名为mContentParent的ViewGroup ，ok继续

protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {
        // Apply data from current theme.

        TypedArray a = getWindowStyle();

        if (false) {
            System.out.println("From style:");
            String s = "Attrs:";
            for (int i = 0; i < R.styleable.Window.length; i++) {
                s = s + " " + Integer.toHexString(R.styleable.Window[i]) + "="
                        + a.getString(i);
            }
            System.out.println(s);
        }

       .....

        mDecor.startChanging();
        mDecor.onResourcesLoaded(mLayoutInflater, layoutResource);

        ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);//ID_ANDROID_CONTENT = 
                                                                            //com.android.internal.R.id.content;
        if (contentParent == null) {
            throw new RuntimeException("Window couldn't find content container view");
        }

       ........

        return contentParent;
    }

generateLayout() 这个方法源码贼多，但是我们大略可以猜到它是干嘛的，其实就是创建一个ViewGroup嘛，找return方法就完了。

return contentParent; 说白了mContentParent 其实就是 DecorView的 android:id="@android:id/content"。

这个时候mContentParent不等于空了，然后 mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent); 也就把这个布局渲染给了 DecorView的 android:id="@android:id/content"

返回DecorView

protected DecorView generateDecor(int featureId) {
        // System process doesn't have application context and in that case we need to directly use
        // the context we have. Otherwise we want the application context, so we don't cling to the
        // activity.
        Context context;
        if (mUseDecorContext) {
            Context applicationContext = getContext().getApplicationContext();
            if (applicationContext == null) {
                context = getContext();
            } else {
                context = new DecorContext(applicationContext, getContext());
                if (mTheme != -1) {
                    context.setTheme(mTheme);
                }
            }
        } else {
            context = getContext();
        }
        return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes());
    }

到这里 XML的数据已经传进来了 ，注意这个时候Activity的生命周期是onCreate(),我们的布局还没有显示出来的。继续跟...

4.DecorView和WindowManager是如何关联起来的
ActivityThread#handleResumeActivity()

@Override
public void handleResumeActivity(IBinder token, boolean finalStateRequest, boolean isForward,String reason) {
       
    ...
       
    final Activity a = r.activity;

    if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
        r.window = r.activity.getWindow();
        View decor = r.window.getDecorView();
        decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
        ViewManager wm = a.getWindowManager();
        ...

        if (a.mVisibleFromClient) {
            if (!a.mWindowAdded) {
                a.mWindowAdded = true;
                wm.addView(decor, l);
            } else {
                a.onWindowAttributesChanged(l);
            }
        }
       ....
}

看上面可以知道 这个时候 将windowmanager和decorview 关联到一起了。

  1. wm.addView()里面的操作

WindowManagerInpl#addView() 这个里面的view就是decorview
WindowManagerInpl是WindowManager的实现类。

 @Override
    public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
        applyDefaultToken(params);
        mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);
    }

WindowManagerGlobal#addView() 这个里面的view就是decorview

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params, Display display, Window parentWindow) {
       
       ...

        ViewRootImpl root;
        View panelParentView = null;

        synchronized (mLock) {
            
            ...

            root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

            view.setLayoutParams(wparams);

            mViews.add(view);
            mRoots.add(root);
            mParams.add(wparams);

            // do this last because it fires off messages to start doing things
            try {
                root.setView(view, wparams, panelParentView);
            } catch (RuntimeException e) {
                // BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
                if (index >= 0) {
                    removeViewLocked(index, true);
                }
                throw e;
            }
        }
    }

到这里 setContentView(xml) --> decorview --> 与viewrootimpl 关联到一起了。

其实打开一个 Activity，当它的 onCreate---onResume 生命周期都走完后，才将它的 DecoView 与新建的一个 ViewRootImpl 对象绑定起来，同时开始安排一次遍历 View 任务也就是绘制 View 树的操作等待执行，然后将 DecoView 的 parent 设置成 ViewRootImpl 对象。

这也就是为什么在 onCreate---onResume 里获取不到 View 宽高的原因，因为在这个时刻 ViewRootImpl 甚至都还没创建，更不用说是否已经执行过测量操作了。

还可以得到一点信息是，一个 Activity 界面的绘制，其实是在 onResume() 之后才开始的。

后面的待续 。。。

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