Android理解 Window 与 WindowManager
本来是要讲 activity 的window创建过程,但首先得先了解一些 window 的知识,然后才来介绍会比较好点。
一 . Window 介绍
在我们日常开发中,Window 看似接触的不多,实际上,Android 中所有的视图都是通过 Window 来呈现的,不管是 Activity,Dialog、Taost 还是 PupopWindow ,它们的视图其实都是附加在 Window 上的。
Window 是一个抽象类,它的创建类是 PhoneWindow,它的具体实现类位于 WindowManagerService中;
每个 window 都对应一个 View 和一个 ViewRootImpl, window 和 view 是通过 ViewRootImpl来 来建立联系的,因此 window 并不是实际存在,它是以 view 的形式存在。
这点从 windowmanager 的定义也能看出来,它的三个接口方法,addView,updateView,removeView 都是针对 view 的,这说明 view 才是 window 的实体。
1.1. Window 和 WindowManager
上面说到,创建一个 window 可以通过 WindowManager 来实现,比如简单添加一个 TextView:
TextView textView = new TextView(this); textView.setText("测试"); WindowManager wm = (WindowManager) getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE); WindowManager.LayoutParams params = new WindowManager.LayoutParams(); params.flags = WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL| WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE| WindowManager.LayoutParams.FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED; params.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ALERT; params.format = PixelFormat.TRANSLUCENT; params.width = 200; params.height = 200; params.gravity = Gravity.START|Gravity.TOP; wm.addView(textView,params);
上面将一个 textview 放到左上角的位置,并规定大小为 200x200;
其中,params 中,flags 和 type 比较重要。
1.1.1 flags
其中,flags 参数表示 window 的属性,它有很多属性,这里只简单介绍几个,其他请自行查看官方文档:
- FLAG_NOT_TOUCH_MODAL: 触摸事件在 window 的区域内,区域外的传递给底层的 window。
- FLAG_NOT_FOCUSABLE: 表示 window 不需要获取焦点,也不需要接受各种输入事件,次标记会同时启用 FLAG_NOT_TOUCH_MODAL ,最终事件会传递给下层的具有焦点的 window;这个要特别注意的,如果你需要点击事件,不要使用该标志。
- FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED:开启次模式可以让 Window 显示在锁屏的界面上
1.1.1 type
Type 表示 Window 的类型,window 分为3中类型,分别是
- 应用 window : 比如 activity
- 子 window:子 window 不能单独存在,比如 dialog
- 系统 window :需要申明权限才能创建的window,比如在service 中,弹出一个dialog,就需要配置 WindowManager.LayoutParams 的 type 为系统级别的;Toast 也是个系统级别的 window。
window 也是分层的,每个window都有一个 z-ordered,层级大的覆盖在层级小的window上面。其中:
- 应用 window:层级范围 1-99
- 子 window :层级范围为 1000~1999
- 系统 window:基层范围是 2000~2999
如果想要 Window 位于所有 Window 的最顶层,那么采用较大的层级即可。很显然,系统的 window 的层级是最大的,一般我们可以使用 TYPE_SYSTEM_OVERLAY 或者 其他的,但是要记得加权限:
不然系统 window 会报错的。
二、Window 的内部实现
Window 是一个抽象的概念,每一个 Window 都对应一个 View 和 一个 ViewRootImpl,Window 和 View 是通过 ViewRootImpl 来建立联系的,因此 Window 并不存在,而是以 View 的形式存在的。
2.1 Window 的添加过程
在实际使用中,我们无法访问 window,只能通过 WindowManager,它是window 访问的入口。WindowManager 是一个接口, 它的具体实现类是 WindwoManagerImpl 类中,其中添加View addView()、更新View updateViewLayout()、删除View removeView() 的方法如下:
@Override public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) { applyDefaultToken(params); mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow); } @Override public void updateViewLayout(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) { applyDefaultToken(params); mGlobal.updateViewLayout(view, params); } @Override public void removeView(View view) { mGlobal.removeView(view, false); }
可以看到,windowmanagerlmpl 并没有直接实现 window 的三大操作,而是交给了 WindowManagerGlobal :
private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
进入mGlobal 的 addview() 查看:
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params, Display display, Window parentWindow) { if (view == null) { throw new IllegalArgumentException("view must not be null"); } if (display == null) { throw new IllegalArgumentException("display must not be null"); } if (!(params instanceof WindowManager.LayoutParams)) { throw new IllegalArgumentException("Params must be WindowManager.LayoutParams"); } final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params; if (parentWindow != null) { parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams); }.... 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; } } }
可以看到,如果是 子window ,还需要调整一些参数布局:
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params; if (parentWindow != null) { parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams); }
接着最重要的一点是,创建 ViewRootImpl,并将 view 添加到列表中。
那么 mViews 、mRoots 是什么意思呢?在 WindowManagerGlobal 中,有几个比较重要的列表,如下:
private final ArrayList mViews = new ArrayList(); private final ArrayList mRoots = new ArrayList(); private final ArrayList mParams = new ArrayList(); private final ArraySet mDyingViews = new ArraySet();
其中
- mViews 存储所有 window 所对应的 view
- mRoots 存储的是所有 window 所对应的 ViewRootImpl
- mParams 存储所有 window 对应的布局参数
- mDyingViews 则存储了哪些正在啊被删除的 View 对象。
我们都知道,View 的绘制过程是由 ViewRootImpl 来完成的,这里也不例外,在 setView() 中,会完成异步绘制的流程,setView 的代码比较多,它里面会对参数进行判断,并可以通过 requestLayout() 方法完成异步刷新请求:
@Override public void requestLayout() { if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) { checkThread(); mLayoutRequested = true; scheduleTraversals(); } }
scheduleTraversals 才是 View 的绘制入口,会执行 mChoreographer.postCallback 绘制;
下一次的垂直信号过来的时候,执行 mTraversalRunnable ,它的实现类为 TraversalRunnable ,在 run 方法中执行 doTraversal()
#ViewRootImpl#pokeDrawLockIfNeeded void scheduleTraversals() { if (!mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = true; mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier(); mChoreographer.postCallback( Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null); ... }#ViewRootImpl#TraversalRunnable final class TraversalRunnable implements Runnable { @Override public void run() { doTraversal(); } }#ViewRootImpl#doTraversal void doTraversal() { if (mTraversalScheduled) { mTraversalScheduled = false; mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier); if (mProfile) { Debug.startMethodTracing("ViewAncestor"); } performTraversals();.... }
其中 performTraversals 函数比较多,这里列出它的主要工作好了,具体细节看源码:
- 当第一次调用时,执行 dispatchAttachedToWindow -> view.onAttachedToWindow
- 拿到 window 的参数,通过调用 relayoutWindow -> mWindowSession.relayout(),请求 WindowManaagerService 来计算窗口大小,内容区域大小等。
- 调用 performMessure -> mView.measure() -> onMeasuse() 递归测量 View 的大小
- performLayout -> mView.layout -> onLayout , 递归执行布局
- performDraw -> mView.draw -> onDraw , 递归执行绘制
在 setView 执行完 requestLayout()之后,会调用以下代码:
try { mOrigWindowType = mWindowAttributes.type; mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = true; collectViewAttributes(); res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes, getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mTmpFrame, mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets, mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel, mTempInsets); setFrame(mTmpFrame);} catch (RemoteException e) { mAdded = false; mView = null; mAttachInfo.mRootView = null; mInputChannel = null; mFallbackEventHandler.setView(null); unscheduleTraversals(); setAccessibilityFocus(null, null); throw new RuntimeException("Adding window failed", e);} finally { if (restore) { attrs.restore(); }}
可以可以看到,window 的最后显示,是通过 mWindowSession.addToDisplay() 去实现的,而 mWindowSession 的实现类为 Session ,是典型的Binder机制:
@Override public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId, Rect outFrame, Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets, DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState) { return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId, outFrame, outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outDisplayCutout, outInputChannel, outInsetsState); }
mService 为 WindowmanagerService,它会调用 addWindow 方法实现 window 的添加。
所以,window 的最终实现,还是在 WindwoManagerService;通过上面的源码观察,我们也可以发现,Window 和 View 的关联是通过 ViewRootImpl 去实现的,而 WindwoManagerService 并不关心具体的 UI 内容,而是关心 Window 的层级,大小等信息。
2.2 Window 的删除
window 的删除与添加类似,也是通过 WindowManagerGlobal 来实现的,来看看 removeView方法:
@UnsupportedAppUsage public void removeView(View view, boolean immediate) { if (view == null) { throw new IllegalArgumentException("view must not be null"); } synchronized (mLock) { int index = findViewLocked(view, true); View curView = mRoots.get(index).getView(); removeViewLocked(index, immediate); if (curView == view) { return; } throw new IllegalStateException("Calling with view " + view + " but the ViewAncestor is attached to " + curView); } }
当 view 不为null,则通过 findViewLocked() 找到下标,然后通过 mRoots 找到当前的 view,并通过 removeViewLocked() 方来实现删除:
private void removeViewLocked(int index, boolean immediate) { ViewRootImpl root = mRoots.get(index); View view = root.getView(); if (view != null) { InputMethodManager imm = view.getContext().getSystemService(InputMethodManager.class); if (imm != null) { imm.windowDismissed(mViews.get(index).getWindowToken()); } } boolean deferred = root.die(immediate); if (view != null) { view.assignParent(null); if (deferred) { mDyingViews.add(view); } } }
它主要做以下几个动作:
- 如果能找到view,关闭软键盘
- 通过 root.die(immediate) 来进行同步删除,或者异步删除,这个后面一起分析
- 通过 mDyingViews 添加要移除的view
上面说到 root.die(immediate) 删除是同步还是异步的,它的 die() 方法如下:
boolean die(boolean immediate) { // Make sure we do execute immediately if we are in the middle of a traversal or the damage // done by dispatchDetachedFromWindow will cause havoc on return. if (immediate && !mIsInTraversal) { doDie(); return false; } if (!mIsDrawing) { destroyHardwareRenderer(); } else { Log.e(mTag, "Attempting to destroy the window while drawing!\n" + " window=" + this + ", title=" + mWindowAttributes.getTitle()); } mHandler.sendEmptyMessage(MSG_DIE); return true; }
可以看到,如果是同步的,直接通过 doDie() 方法去删除,如果是异步的,则通过 mHandler.sendEmptyMessage(MSG_DIE); 发送一个消息,在handleMessage 也是执行 doDIe() 方法;
doDie() 的实现是怎么样的呢?如下:
void doDie() { checkThread(); if (LOCAL_LOGV) Log.v(mTag, "DIE in " + this + " of " + mSurface); synchronized (this) { if (mRemoved) { return; } mRemoved = true; if (mAdded) { dispatchDetachedFromWindow(); } if (mAdded && !mFirst) { destroyHardwareRenderer(); if (mView != null) { int viewVisibility = mView.getVisibility(); boolean viewVisibilityChanged = mViewVisibility != viewVisibility; if (mWindowAttributesChanged || viewVisibilityChanged) { // If layout params have been changed, first give them // to the window manager to make sure it has the correct // animation info. try { if ((relayoutWindow(mWindowAttributes, viewVisibility, false) & WindowManagerGlobal.RELAYOUT_RES_FIRST_TIME) != 0) { mWindowSession.finishDrawing(mWindow); } } catch (RemoteException e) { } } destroySurface(); } } mAdded = false; } WindowManagerGlobal.getInstance().doRemoveView(this); }
如果有被添加,调用dispatchDetachedFromWindow() ,它是实现 view 删除的主要功能:
- mView.dispatchDetachedFromWindow(),从而回调 View 的 onDetachedFromWindow() 方法;
- 删除硬件渲染、清除回调,销毁 surface
- 通过 mWindowSession.remove(mWindow),从 WindowManagerService 删除 window。
然后通过 WindowManagerGlobal.getInstance().doRemoveView(this) 从 mRoots 等删除这个 view 的索引:
void doRemoveView(ViewRootImpl root) { synchronized (mLock) { final int index = mRoots.indexOf(root); if (index >= 0) { mRoots.remove(index); mParams.remove(index); final View view = mViews.remove(index); mDyingViews.remove(view); } } if (ThreadedRenderer.sTrimForeground && ThreadedRenderer.isAvailable()) { doTrimForeground(); } }
2.3 Window 的更新
Window 的更新也是通过 WindowmanagerGlobal ,来看看updateViewLayout():
public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params) { if (view == null) { throw new IllegalArgumentException("view must not be null"); } if (!(params instanceof WindowManager.LayoutParams)) { throw new IllegalArgumentException("Params must be WindowManager.LayoutParams"); } final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams)params; view.setLayoutParams(wparams); synchronized (mLock) { int index = findViewLocked(view, true); ViewRootImpl root = mRoots.get(index); mParams.remove(index); mParams.add(index, wparams); root.setLayoutParams(wparams, false); } }
首先,会通过 view.setLayoutParams(wparams); 更新 view 的 params ,接着会通过 root.setLayoutParams(wparams, false) 方法,ViewRootImpl 会通过 scheduleTraversals() 重新对 view 进行 测量,布局,绘制的工作。
这样,我们就学习完 window 与 View,ViewRootImpl 等关系了。
参考Android艺术开发探索
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