Android 核心分析(13) -----Android GWES之Android窗口管理

    Android的窗口管理是C/S模式的。Android中的Window是表示Top Level等頂級窗口的概念。DecorView是Window的Top-Level View，這個View我稱之為主View，DecorView會缺省的attach到Activity的主窗口中。主View被加入到WindowManager中，WM使用WindowState與這個主View對應。

       Activity建立一個主窗口後，在將主窗口添加到WindowManager時，首先要建立WindowManager代理對象，並打開一個會話（實現IWindowSession AIDL接口），並維持該會話。Activity將通過該會話與WindowManager建立聯系，這個Session是C/S體系的基礎，Client通過WindowSession將window加入到Window Manager中。

一個完整的窗口概念橫跨了View，ViewRoot，WindowManager Service。Window，DecorView，View，IWindow ,ISession，WindowState之間的關系如下

Client端的Activity通過Session會話與WindowManager建立對話，而WindowManager則通過IWindow接口訪問Client，將消息傳遞到Client端，通過消息分發渠道，將消息傳遞到處理函數OnXXX。

後面我們將通過Client，WM Service分別加以分析。

2 Client端

     我一致認為在Android中Window的概念並不是個很重要的概念。他的Window類，只是在PhoneWindow和MidWindow中使用。而PhoneWindow只是做了一個具體跟手機功能相關的公用事件的處理，所以在Android中PhoneWindow並不是一個抽象的純正概念，而是一個跟手機系統相關的一個特別窗口概念，例如按鍵的默認動作處理，按鍵音的發出等等。

2.1 View

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

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 [email protected] 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.

      我對View不做翻譯，翻譯成視圖好像不太佳，View在Android中，View比視圖具有廣的外延。View包含了用戶交互，包含了顯示，視圖在中文中僅僅表示了靜態的顯示。對於View的理解應該從最容易的理解開始。我們使用過編輯器，在Android中這個編輯器就是一個View，這個編輯器需要顯示文字，需要接收用戶的鍵盤輸入和鼠標選擇，但是一個屏幕上有多個編輯器，如何管理，如何切換焦點編輯器，這些都是需要管理的。

客戶端的組成：（Window，View，ViewRoot，WindowManager Proxy）

     在Activity在performLaunchActivity時，會使用Activity.attach（）建立一個PhoneWindow主窗口。這個主窗口的建立並不是一個重點。handleResumeActivity真正要啟動一個Activity時候，將主窗口加入到WindowManager，當然並不是將主窗口本身，而是將主窗口的DecorView加入到WindowManager中。

      真正Window核心的抽象概念存在於View，ViewRoot，WindowManger中的WindowState。為了描述概念的方便性，我特別提出主View這個概念，這個主View就是Top-Level View of the window. 主View與View想對，突出主View是attatch到主窗口上的。而一般的View則是存在於主View中的。主窗口這個概念，我講的主窗口實際上就是Android提到的Top Level Window。

     我們所提到的概念：View，GroupView，DecorView，ViewRoot都是存在於Client端，只有WindowState這個概念存在於Window Manager Service端。

     DecorView實際上是一個ViewGroup。在依存關系上來講，對看個主窗口來講，DecorView是Top-Level View.View並不是關注的重點，重要的是我們如何需要知道分發路徑是建立在什麼關系上的。View的成員變量mParent用來管理View上級關系的。而ViewGroup顧名思義就是一組View的管理，於是在ViewGroup構建了焦點管理和子View節點數組。這樣通過View的mParent和ViewGroup的mChildren構建了Android中View直接的關系網。

2.2 Focus Path

     所謂的Foucs Path就是我們的KeyEvent傳遞的路線。一般的我們的KeyEvent在主循環中主View通過View的焦點記錄關系傳遞到焦點View上。例如下圖，View22是焦點，我們從最頂層的View通過mFcous的關系鏈找到最後所形成的路徑就是Focus Path。

2.3 ViewRoot，Window Manager Proxy

ViewRoot與Window Manager的核心是IWindowSession和IWindow。ViewRoot通過IWindowSession添加窗口到Window Manager。而IWindow這是Window Manager分發消息給Client ViewRoot的渠道。利用AIDL接口進行進程間通信。

ViewRoot實際是一個Handler，ViewRoot建立主View與WindowsManger通訊的橋梁。ViewRoot在本質上一個Handler。我們知道Handler的基本功能就是處理回調，發送消息。

Activity在使用getSystemService獲取WindowManagerImpl ，建立了一個WindowManagerImpl實例，即Window Manager服務的代理：

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

這個過程在客戶端建立了什麼樣的管理框架，並如何這個會話？在Window Manager Proxy中建立了View，Layout ,ViewRoot三者的對應關系表。構造一個ViewRoot就會打開一個session,並利用IWindowSession建立會話上下文。

4 Window Manager Service

本次對於Window Manager Service的研究僅限於FocusWindow,消息系統。其他的部分將在後面的專門章節討論。  

Window Manager管理的窗口是應用程序的Top-level窗口，我這裡參照Window的概念叫主窗口。主窗口為什麼要放在在Service這邊來管理呢？為什麼不放在Client那邊？主窗口放置在一起管理是為了計算Z-order序列，根據應用程序的狀態來顯隱應用程序的窗口。我想Android設計者在考慮設計窗口系統的時候，一定首先考慮：

• 窗口z-order序的管理
• 活動窗口的計算，及其變化通知
• 窗口歸屬（屬於哪個應用）
• 輸入法管理

Window Service大體上實現了如下的功能：，

（1）Z-ordered的維護函數

（2）輸入法管理

（3）AddWindow/RemoveWindow

（4）Layerout

（5）Token管理，AppToken

（6）活動窗口管理（FocusWindow）

（7）活動應用管理（FocusAPP）

（8）轉場動畫

（9）系統消息收集線程

（11）系統消息分發線程

在服務端的窗口對象叫做WindowState。在Service維護了一個mWindow數組，這個mWindow就是Window的Z-order序數組。mWindowMap用於記錄<Client：Binder,WindowState對象>。

WindowState有一個叫做mClient成員變量來記錄客戶端IWindow實例，通過IWindow接口實例，Service可以訪問客戶端的信息，說以IWindow是Service連接View橋梁。

（1） FocusWindow活動窗口如何計算?

基本原理就是查找前景應用（FousActivity），並同Z-Order序中找出屬於該FousActivity（AppToken）的主窗口，這個窗口就是計算出來的Focus Window。

（2）為什麼要提出Token這個概念呢？

一個應用程序要管理自己的窗口，那麼如何來標識該窗口是屬於某個Activity，Andoid設計者提出了AppToken這個概念。AppToken在本質上的描述：<Token：IBinder，allWindows>，通過Token找到屬於該Token的allWindows。使用Token開始完成該應用程序的所有窗口的顯示和隱藏。

（3）系統消息收集與處理

我們下面重點研究Ｓｅｒｖｉｃｅ中的系統消息收集模式及其分發模式。Ｓｅｒｖｉｃｅ使用ＫｅｙＱ作為專門的消息隊列。

• ＫeyEvent
• TouchEvent
• TrackballEvent

系統有兩個線程：

KeyQ線程，通過Navite函數readEvent輪詢設備,將讀取的結果放置在KeyQ隊列中。

系統dispatcher 等待在KeyQ消息隊列上，一旦從消息隊列中獲取到消息，就通過分發函數通過mClient傳遞到Client端。