Android輸入法框架分析(1)－三大組件

Android輸入法框架（Input Method Framework，IMF）是Android中非常重要的模塊，它分布於三個部分（確切的說，是三個進程），

包含編輯框的客戶（Client）app，表示普通的使用輸入法的app進程。當點擊編輯框時，會切換出當前選中的輸入法；當用戶在輸入法輸入字符，提交候選詞，則會更新到編輯框中。為了完成這些行為，它需要跟下面的兩個輸入法相關服務進行交互。對於普通app開發者而言，他們一般使用系統提供的EditText，該類和其父類TextView已經很好的封裝了跟輸入法服務之間的交互；如果是自定義的編輯框，則需要自己處理這種交互。輸入法（input method，IME）服務（service），是具體的輸入法進程，例如自帶的拉丁輸入法或者谷歌，搜狗等拼音輸入法。它們一般提供一個輸入窗口，可以根據用戶的要求打開或者關閉；可以把用戶輸入的字符和提交的候選詞更新給client等等。這是一個用戶級別的Service。為了方便開發者編寫新的輸入法，IMF提供了抽象基類InputMethodService供輸入法開發者擴展。輸入法管理者（Input method manager，IMM)服務（Service），這是一個Android系統級的服務，用於管理多個輸入法以及同其他系統服務（例如window manager service）進行交互。這部分代碼是app開發者和IME開發者都不需要關心的。

為了方便描述，後文分別稱該三個組件為：client，IME和IMM。

這三個部分需用共同合作才能完成輸入法的工作。例如打開一個app，並且一個edit框獲取了focus焦點。此時client會通知IMM打開輸入法，然後IMM查看當前選中的IME，並調用該IME的start操作。這個簡單的開始操作需要三個組件的配合。再比如用戶提交了候選詞，此時IME需要將候選詞告訴client。這裡須要IME和client的合作。

因為這三個部分是三個進程，所以它們之間必須通過IPC進行通訊。在Android中，IPC機制是通過binder機制和aidl接口進行通信的。

對於Client而言，它提供了兩個接口IInputMethodClient.aidl和IInputContext.aidl。前者是供IMM調用的，後者是供IME調用的。IMM提供了接口IInputMethodManager.aidl供其他兩個組件調用。IME提供了兩個接口IInputMethod.aidl和IInputMethodSession.aidl，前者供IMM調用，後者供client直接調用。

這些調用關系可以參考下圖：

這些接口定義都在java/com/android/internal/view目錄下。那這些接口是如何實現的呢？

先看client提供的接口。IInputContext是由同一目錄下的IInputConnectionWrapper實現的。正如名字所說，它只是一個wrapper，它把接收到的IPC消息委托給你InputConnection的一個實現。例如對於EditText而言，實現是EditableInputConneciton。
在調用方，IME也不是直接操作IInputContext接口。它會調用實現了InputConnection接口的InputConnectionWrapper（也在前面目錄下）。該對象封裝了從client傳過來的IInputContext實例。
對於IME對client的調用操作，它會經歷下面流程（以調用commitText為例，它表示提交候選詞）：

InputConnectionWrapper.commitText被IME進程中其他代碼調用。委托給IInputContext stub對象。通過IPC跨進程傳輸IInputConnectionWrapper接受到該消息並調用其commitText處理。如果當前在主UI線程，則直接嗲用InputConnection的實現（例如EditableInputConnection）的commitText方法；否則通過handler進行線程間通信。

在IME看來，接口是InputConnection；在client上，實現的也是InputConnection。IInputContext完全被隱藏起來了。所以Android官方文檔說IME通過InputConnection接口來操作client。

再看client提供的另外一個接口IInputMethodClient，IMM是直接調用的。IMM的代碼就是InputMethodManagerService。在client端，InputMethodManager類中有一個對IInputMethodClient.stub的實現。

對IMM提供的IInputMethodManager接口而言，它是由InputMethodManagerService來實現的。在client端，InputMethodManager的getInstance（是個singleton）會調用ServiceManager.getService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE)獲取該接口，然後創建InputMethodManager。所以對於client而言，它跟IMM的交互都是通過InputMethodManager來封裝完成的，並不需要關心IInputMethodManager接口。對於IME，如果它想操作IMM，也同樣通過InputMethodManager。

下面是IME提供的接口。類似於使用InputConnection封裝IInputContext，有兩個接口InputMethod和InputMethodSession分別對應著了IInputMethod和IInputSession。
對於InputMethod，IInputMethodWrapper實現了IInputMethod.stub。對於收的的IPC請求，都轉發給InputMethod實例。一般而言，這個實例是InputMethodService中定義的InputMethodImpl。該實例是InputMethodService的內部類，所以可以操作InputMethodService。對於其客戶IMM，InputMethodManagerService會直接調用IInputMethod的方法發起IPC請求。
對於InputMethodSessoin，非常類似，IInputMethodSessionWrapper實現了IInputMethodSession.stub。同樣在InputMethodService中有InputMethodSessionImpl實現了InputMethodSession接口，有一個該類型的對象在IInputMethodSessionWrapper中，負責具體處理過來的IPC消息。在client端，InputMethodManager有一個IInputMethodSession mCurMethod對象。開發者只需要調用InputMethodManager，而由InputMethodManager調用IInputMethodSession的IPC操作。

總結一下，無論是client還是IME的開發者，都不需要直接操作aidl接口。在client端，對於IMM和IME的操作都是通過InputMethodManager發起的，用戶甚至不用關心這些IPC操作是發給誰的；在IME端，開發者通過InputConnection給client發IPC消息，通過InputMethodManager給IMM發。而在IMM端，雖然是直接操作aidl接口的stub對象，但因為一般開發者不需要改寫它，所以也無關緊要。通過這種方式，簡化了開發者的跨進程操作。

最後再總結下代碼位置：

所有的aidl接口都在java/com/android/internal/view目錄下。它只是internal可見，所以普通開發者無法直接訪問它。用戶可以訪問的接口或類，包括InputConnection，InputMethodManager，InputMethod，InputMethodSession都在java/android/view/inputmethod目錄下。java/com/android/internal/view還包含IInputConnecitonWrapper，InputConnectionWrapper。java/android/view/inputmethod還包含BaseInputConnectionjava/android/inputmethodservice包含IME端相關代碼，例如IInputMethodWrapper，IInputMethodSessionWrapper，InputMethodImpl，InputMethodSessionImpl，InputMethodService。IMM的InputMethodManagerService在services/java/com/android/server下。

代碼主要就是這四個目錄。