Android輸入子系統

Linux輸入子系統回顧 1：為什麼要回顧linux輸入子系統？這個問題後面自然就知道了 　　1.linux輸入子系統設備是基於平台設備機制的，所以先回顧平台設備機制，主要回顧後面用得到的東西   1.申請主設備號 2.創建cdev->將cdev掛載到系統設備哈希鏈表中，同時生成inode節點 3.創建device->將device與剛生成的inode節點關聯起來，為上層調用提供接口   　　2.注冊輸入子系統設備   1.創建一個設備類class 2.申請主設備號 3.創建cdev->將cdev掛載到系統設備哈希鏈表中，同時生成inode節點 4.創建input_device->將input_device與剛生成的inode節點關聯起來，為事件驅動層提供接口   1.注冊設備支持輸入事件類型（type）->【這個後面會用到】 2.注冊設備支持輸入事件編碼 3.生成/dev/input_device   　　　  　5.當input_device與input_hander匹配成功   1.生成/dev/input* 2.上層應用通過主設備號打開/dev/input，通過次設備號打開/dev/input_device   　　3.輸入子系統部分函數   1.read函數->讀【後面會用到】 2.write函數->寫【後面會用到】 3.event函數->上報事件【後面會用到】   【提前思考的問題】 1.Android事件處理系統是怎麼捕捉到輸入事件的？ 2.Android上層應用是怎麼捕捉到輸入事件的？ 3.Android上層應用捕捉到輸入事件是怎麼響應的？     2.從啟動一個Android程序開始 　　1.Activity啟動流程：onCreate()->onStart()->onResume()->Activity Running   【Q1】：為什麼onStart()後不直接Running，要插入一個onResume()，在onResume()中系統作了什麼事情？ <A1>：在onResume()中，系統會為該Activity創建一個ViewRoot！   　　【Q2】：這個ViewRoot有什麼用？它做了哪些事情？這個後面解答     3.Android事件從輸入到輸出的整個流程 　　1.Activity運行時，用戶點擊觸摸屏操作->｛事件產生｝ 　　　　1.點擊觸摸屏，必然會調用觸摸屏驅動->｛事件輸入｝   【Q3】：事件傳遞過程？->｛事件傳遞｝ <A3>：以下所有步驟！ 　1.Android上層應用調用Framework層的JNI本地方法->｛事件消息傳遞到JNI層｝   　1.實現JNI層方法，填充本地方法映射表，實現提供Android上層應用的接口 　2.生成so動態鏈接庫文件，adb push到/system/lib目錄下   　2.JNI本地方法調用HAL層（硬件抽象層：中間件）方法->｛事件消息傳遞到HAL層｝   　1.JNI層通過指定ID得到HAL模塊實例，然後調用HAL層函數 　2.生成so動態鏈接庫文件，adb push到/system/lib/hw目錄下   　3.HAL通過系統調用write進入內核層->｛事件消息傳遞到內核｝   　1.copy_from_user()取得用戶層數據 　2.調用input_device.write->｛（1.1.2）：事件消息傳遞到驅動層｝   ------------------------------------------------------------------------------------------ 　4.輸入設備驅動獲取事件，調用event函數->｛（1.1.3）｝ 　5.事件處理層根據事件類型進行上報->｛事件消息傳遞到內核事件處理層｝ 　　　1.調用input_event(device，type，code，value)->{【type】後面會用到} 　6.到事件處理層時，內核會喚醒read函數->｛（1.1.1）：事件消息傳遞到內核層｝ 　　　1.通過copy_to_user()將內核數據傳遞到用戶空間->｛事件消息傳遞到用戶空間｝ 　 　 【Q4】：read函數被誰調用的？ 　7.事件消息被Android的事件處理系統捕捉到->｛事件消息傳遞到Android事件處理系統｝   　1.Android事件處理系統將這個消息發送到Android應用層  【Q5】：事件消息在Android事件處理系統中是怎麼傳遞的？   　8.Android上層獲取事件消息，根據事件類型（3.1.1.5.1：type）響應上層View相應回調函數 　9.Android界面UI更新->｛事件響應｝     4.至此為此，項目中用到的框架知識已經介紹完畢 　　1.Android事件處理系統作為一個黑盒子，暫時略過 　　2.切入到項目解讀：電視棒遠程遙控器   1.客戶端APK   1.數據采集->{此數據必須與Linux輸入子系統兼容，這樣才能達到欺騙系統的目的} 2.數據傳遞   2.服務端APK->{實現二個虛擬設備（虛擬鍵盤設備與虛擬鼠標設備}   1.接收數據 2.將數據傳送到虛擬設備 3.虛擬設備上報事件，欺騙系統輸入事件發生     5.剖析Android事件處理系統 【Q5】：事件消息在Android事件處理系統中是怎麼傳遞的？ <A5>：看看Android的事件處理系統 1.緊接著3.1.1.7，事件消息傳遞到Android事件處理系統 2.在Android開機時，系統服務（System Server）會初始化Android窗口管理服務（WindowManagerService） 3.WMS服務會初始化InputManager（InputManager是Framework層的一個C++類，負責管理所有的輸入事件的捕獲與轉發）   1.在InputManager構造函數中，會初始化事件處理系統中最重要的三個類（InputReader/InputDispatcher/EventHub） 2.然後初始化InputManager（InputManager.initialize()），產生兩個線程（InputReaderThread/InputDispatcherThread，分別負責事件捕獲與事件轉發） 3.InputReaderThread線程工作->{解決問題1：Android事件處理系統是怎麼捕捉到輸入事件的}   　　　　1.調用InputReader::loopOnce()，在InputReader類中，已經實現looper機制，循環操作 　　　　　　1.調用EventHub::getEvent()函數 　　　　　　　　1.調用Epoll_wait()函數 　　　　　　　　　　1.在Epoll_wait()函數中，會去循環讀取所有的/dev/input設備，一旦有事件產生，就會被此函數捕捉到   【Q6】：Android事件處理系統與/dev/input設備是如何關聯起來的 【A6】：EventHub::Device <---->/dev/input，一一對應關系   　2.當有事件發生時，Android事件處理系統會調用read函數->{系統調用，從內核層拿到事件消息}   【Q4】：read函數被誰調用的？ <A4>：read函數是InputReader調用的   　　　　　　2.將從內核層讀取到的事件消息（input_event）保存到RawEvent中   2.根據事件類型（input_event.type）調用相應的消息轉換器（InputMapper） 　　1.Android系統目前支持5種事件消息（翻滑蓋/軌跡球/多點觸摸/單點觸摸/鍵盤） 3.InputReader::InputDevice::inputMapper將RawEvent事件轉換成對應的Notifyargs 　　1.InputMapper將RawEvent事件轉換成對應的Notifyargs類 　　2.將Notifyargs加入到InputRead::QueueListener::argsQueue隊列中 4.調用InputReader::QueueListener::flush()函數，處理隊列中的事件消息 5.調用Notifyargs::notify函數，將事件消息轉換成對應的EventEntry再轉交給InputDispatcher   1.對事件進行預處理 　　1.判斷是否丟棄此事件消息 　　　　1.丟棄，則直接返回 　　　　2.不丟棄 　　2.獲取當前Activity對應的Connection對象->（這個後面再講） 2.將對應的EventEntry加入到InputDispatcher::OutBoundQueue隊列中 　　【Q7】：在Notifyargs是怎麼獲取InputDispatcher實例的 　　<A7>：在初始化InputRead::QueueListener::argsQueue隊列時，將InputDispatcher對象傳遞過來了   6.喚醒InputDispatcher::pollOnce()函數   4.InputDispatcherThread線程工作 　　1.調用InputDispatcher::loopOnce()，在InputDispatcher類中，同樣實現looper機制，循環操作 　　　　1.調用pollOnce()函數，輪詢InputDispatcher::OutBoundQueue隊列 　　　　　　1.隊列中的有事件消息 　　　　　　2.被Notifyargs::notify()函數喚醒 　　2.調用對應的InputDispatcher::dispach函數 　　　　1.從InputDispatcher::OutBoundQueue隊列中取得EventEntry對象 　　　　2.將EventEntry對象轉換成DispatchEntry對象 　　　　3.將DispatchEntry對象加入到InputChannel::Connection::outboundQueue隊列中 　　　　　　【Q8】：這個InputChannel::Connection對象是從哪裡來的？有什麼用？ 【Q9】：現在InputDispatcher得到了轉換後的事件消息，即將要發出去，但是往哪裡發？ <A9>：要解決這個問題，需要回到【Q2】     4.【Q2】：ViewRoot有什麼用？它做了哪些事情？->｛解決問題2：Android上層應用是怎麼捕捉到輸入事件的？｝ 　　<A2>：1.首先，ViewRoot是一個Hander，與當前Activity綁在一起的 　　　　　　2.ViewRoot有一個重要的作用：與WMS通信，完成整個GUI窗口系統的繪制 　　　　　　3.創建ViewRoot的時候做了哪些事情？現在來解決問題2：Android上層應用是怎麼捕捉到輸入事件的？   1.由前面分析知道，Android的事件輸入來自InputManager，所以ViewRoot需要與InputManager通信 　　【Q10】：ViewRoot怎麼與InputManager通信並取得事件消息？ 　　<A10>：ViewRoot與InputManager之間有一個共享內存（ShareMemory） 　　　　1.InputManager::InputDispatcher將最後的事件消息發送到共享內存（ShareMemory）中 　　　　2.ViewRoot在知道有事件消息到來時，就去共享內存（ShareMemory）中取此事件消息 　　【Q11】1.ViewRoot怎麼知道有事件消息到來？ 　　<A11>：1.ViewRoot與InputManager是通過管道通信的機制來傳遞消息的 　　　　1.在創建ViewRoot後，會創建兩個InputChannel類對象 　　　　　　1.其中一個InputChannel對象注冊到NativeInputQueue中，與ViewRoot綁在一起 　　　　　　　　【Q12】這個NativeInputQueue是用來干什麼的？ 　　　　　　　　<A12>：這個NativeInputQueue是Android系統用來維護事件接收的，因為同一時刻，會有很多Activity在等待事件輸入 　　　　　　2.另一個InputChannel對象注冊到InputManager類對象中 　　　　2.同時會申請上面用到的的共享內存 　　　　3.InputChannel類主要封裝管道描述符和共享內存的描述符等信息 　　　　　　1.在ViewRoot與InputManager中各注冊了一個InputChannel類對象，其中各有兩個管道描述符 　　　　　　　　1.兩個InputChannel對象中都包含一個讀和一個寫描述符 　　　　　　　　2.所以在ViewRoot與InputManager之前完成了全雙工的通信【後面會用到】 　　【Q13】：在Android中，每創建一個Activity，就會創建一個ViewRoot，所以也會創建一個InputChannel對象，那Android系統怎麼來區分這些Activity？ 　　<A13>：還記得【Q8】嗎，兩個問題一起解決：InputChannel::Connection對象是從哪裡來的？有什麼用？ 　　　　1.為了區分不同的Activity，NativeInputQueue類中定義了一個子類Connection 　　　　2.在注冊InputChannel對象時，每個InputChannel對象中都創建了一個Connection對象 　　　　　　1.所以ViewRoot中的每個InputChannel與InputManager中的InputChannel都包含一個Connection對象 　　　　　　2.這個Connection對象標識了不同的Activity   　　　　　　　　4.到現在我們就可以回到【Q9】了   5.【Q9】：現在InputDispatcher得到了轉換後的事件消息，即將要發出去，但是往哪裡發？ 　<A9>：1.由上面的分析，我們知道現在需要將事件消息發送給ViewRoot 　　　　1.調用InputChannel::Connection::inputPublisher.publishMotionEvent函數將事件消息發送到共享內存（ShareMemory） 　　　　2.InputChannel對象向寫管道發送一個dispatch信息   6.現在工作就該轉移到ViewRoot這邊了 　　【Q14】：在NativeInputQueue中有很多InputChannel對象，究竟哪個InputChannel的管道會收到信息？ 　　<A14>：還記得【Q13】嗎，InputManager的InputChannel對象是由ViewRoot創建後注冊過去的 　　　　1.在每個注冊的InputChannel對象中，都包含了一個Connection對象 　　　　2.InputManager的InputChannel對象的Connection對象<--->NativeInputQueue中的InputChannel對象的Connection對象，是一一對應的關系 　　　　3.所以與InputDispatcher中Connection對象相對應的那個Connection對象將收到管道信息 　　1.相應的InputChannel對象的Connection對象收到管道信息 　　2.調用InputChannel::Connection::inputConsumer到共享內存（ShareMemory）中取得事件消息 　　3.InputChannel再向寫管道中發一個信息，表示此事件已經取得 　　4.然後InputManager中的InputChannel將會收到管道消息，再繼續進行下一輪事件處理   7.到此為止，事件消息已經傳遞到NativeInputQueue中的InputChannel對象中 　　1.由前面分析，NativeInputQueue中的每個InputChannel對象都對應一個Activity 　　2.NativeInputQueue中InputChannel對象是在ViewRoot創建之後創建的，也就是我們的Activity啟動之前 　　　　【Q15】：現在Activity關聯的InputChannel對象拿到的這個事件消息，但是怎麼處理呢？現在我們就來回答問題3：Android上層應用捕捉到輸入事件是怎麼響應的？ 　　　　<A15>：這個需要回到ViewRoot端InputChannel對象注冊的時候，也就是【Q11】的位置 　　　　　　1.ViewRoot端InputChannel對象在向NativeInputQueue注冊時，需要注冊3個參數 　　　　　　　　1.其中有一個參數就是ViewRoot的成員變量InputHandler 　　　　　　　　　　1.InputHandler就是事件的處理函數，也就是所謂的回調函數 　　　　　　　　　　2.傳遞它的作用主要是明確當前ViewRoot的事件處理函數 　　　　　　　　　　3.當InputChannel對象取得事件後，就會去調用ViewRoot的InputHandler函數-{到此為止，事件消息就傳遞回了Android應用層} 　　　　　　　　　　　　【Q16】：這個回調函數到底是什麼？ 　　　　　　　　　　　　<A17>：這個回調函數大多被Android系統實現成抽象函數 　　　　　　　　　　　　　　1.在我們的電視棒遠程遙控器的客戶端，就重寫了對應的方法，用來獲取我們需要的數據，比如onScroll/onLongPress等