Window和WindowManager

1. Window的内部机制

Window是一个抽象的概念,每一个Window都对应着一个View和一个ViewRootImpl,Window和View通过ViewRootImpl来建立联系
因此Window并不是实际存在的,它是以View的形式存在

1.1 Window的添加过程

Window的添加过程需要通过WindowManager(继承自ViewManager)的addView来实现,WindowManager是一个接口,它的真正实现是
WindowManagerImpl类,WindowManagerImpl的路径:android.view.WindowManagerImpl
我们来看看WindowManagerImpl 是怎么实现那三个管理view 生命周期的方法的:

@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);
    }

可以发现,WindowManagerImpl并没有直接实现Window的三大操作,而是全部交给了WindowManagerGlobal,
我们来看WindowManagerGlobal的addView方法:

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);
        } else {
            // If there's no parent, then hardware acceleration for this view is
            // set from the application's hardware acceleration setting.
            final Context context = view.getContext();
            if (context != null
                    && (context.getApplicationInfo().flags
                            & ApplicationInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0) {
                wparams.flags |= WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED;
            }
        }

        ViewRootImpl root;
        View panelParentView = null;

        synchronized (mLock) {
            // Start watching for system property changes.
            if (mSystemPropertyUpdater == null) {
                mSystemPropertyUpdater = new Runnable() {
                    @Override public void run() {
                        synchronized (mLock) {
                            for (int i = mRoots.size() - 1; i >= 0; --i) {
                                mRoots.get(i).loadSystemProperties();
                            }
                        }
                    }
                };
                SystemProperties.addChangeCallback(mSystemPropertyUpdater);
            }

            int index = findViewLocked(view, false);
            if (index >= 0) {
                if (mDyingViews.contains(view)) {
                    // Don't wait for MSG_DIE to make it's way through root's queue.
                    mRoots.get(index).doDie();
                } else {
                    throw new IllegalStateException("View " + view
                            + " has already been added to the window manager.");
                }
                // The previous removeView() had not completed executing. Now it has.
            }

            // If this is a panel window, then find the window it is being
            // attached to for future reference.
            if (wparams.type >= WindowManager.LayoutParams.FIRST_SUB_WINDOW &&
                    wparams.type <= WindowManager.LayoutParams.LAST_SUB_WINDOW) {
                final int count = mViews.size();
                for (int i = 0; i < count; i++) {
                    if (mRoots.get(i).mWindow.asBinder() == wparams.token) {
                        panelParentView = mViews.get(i);
                    }
                }
            }

            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.
            synchronized (mLock) {
                final int index = findViewLocked(view, false);
                if (index >= 0) {
                    removeViewLocked(index, true);
                }
            }
            throw e;
        }
    }

这里可以分析为以下几个方法:

  1. 检查参数是否合法,如果是子Window那么还需要调整一些布局参数
  2. 创建ViewRootImpl并将View添加到列表中
  3. 通过ViewRootImpl的setView方法来更新界面并完成Window的添加过程

我们已经知道,View的绘制过程是由ViewRootImpl来完成的,这里当然也不例外,在setView内部会通过requestLayout来完
成异步刷新请求。在下面的代码中,scheduleTraversals实际是View绘制的入口,ViewRootImpl中:

/**
     * We have one child
     */
    public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
            if (mView == null) {
                mView = view;

                mAttachInfo.mDisplayState = mDisplay.getState();
                mDisplayManager.registerDisplayListener(mDisplayListener, mHandler);

                ...

                // Schedule the first layout -before- adding to the window
                // manager, to make sure we do the relayout before receiving
                // any other events from the system.
                requestLayout();
                if ((mWindowAttributes.inputFeatures
                        & WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
                    mInputChannel = new InputChannel();
                }
                mForceDecorViewVisibility = (mWindowAttributes.privateFlags
                        & PRIVATE_FLAG_FORCE_DECOR_VIEW_VISIBILITY) != 0;
                try {
                    mOrigWindowType = mWindowAttributes.type;
                    mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = true;
                    collectViewAttributes();
                    res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
                } 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();
                    }
                }

                ...
            }
        }
    }

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

接着会通过WindowSession最终来完成Window的添加过程。在下面的代码中,mWindowSession的类型是IWindowSession,
它是一个Binder对象,真正的实现类是Session,也就是Window的添加过程是一次IPC调用,Session内部会通过
WindowManagerService来实现Window的添加

@Override
    public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
            int viewVisibility, int displayId, Rect outContentInsets, Rect outStableInsets,
            Rect outOutsets, InputChannel outInputChannel) {
        return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId,
                outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outInputChannel);
    }

这样,Window的添加请求就交给WindowManagerService去处理了,进一步的分析逻辑过于复杂,这里不做描述。

1.2 Window的删除过程

和添加过程一样,都是先通过WindowManagerImpl后,再进一步通过WindowManagerGlobal来实现的

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);
        }
    }
1.3 Window的更新过程

我们继续看WindowManagerGlobal 中的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);
        }
    }

updateViewLayout方法做的事情就比较简单了,首先它需要更新View的LayoutParams并替换掉老的LayoutParams,接着再更新
ViewRootImpl中的LayoutParams,这一步是通过ViewRootImpl的setLayoutParams方法来实现的。在ViewRootImpl中会通过
scheduleTraversals方法来对View重新布局,包括测量、布局、重绘这三个过程。除了View本身的重绘以外,ViewRootImpl还会通
过WindowSession来更新Window的视图,这个过程最终是由WindowManagerService的relayoutWindow()来具体实现的,
它同样是一个IPC过程.

2. Window的创建过程

View是Android中的视图的呈现方式,Android中可以提供视图的地方有Activity、Dialog、Toast,还有一些依托Window而实现的视图,
比如PopUpWindow、菜单,它们也是视图。但是View不能单独存在,它必须附着在Window这个抽象的概念上面,接下来我们分析Activity
的视图是怎么附属在Window上的

2.1 Activity的Window创建过程

我们创建一个与用户交互的Activity时,都需要setContentView(int ResourceID) ,我们创建的activity 都继承自Activity,
看Activity的setContentView方法

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

也就是说Activity将具体实现交给了Window处理,而Window的具体实现是PhoneWindow,文件路径是:
com.android.internal.policy.PhoneWindow

@Override
    public void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
        // Note: FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS may be set in the process of installing the window
        // decor, when theme attributes and the like are crystalized. Do not check the feature
        // before this happens.
        if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }

        if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            view.setLayoutParams(params);
            final Scene newScene = new Scene(mContentParent, view);
            transitionTo(newScene);
        } else {
            mContentParent.addView(view, params);
        }
        mContentParent.requestApplyInsets();
        final Callback cb = getCallback();
        if (cb != null && !isDestroyed()) {
            cb.onContentChanged();
        }
        mContentParentExplicitlySet = true;
    }

PhoneWindow的setContentView方法大致遵循如下几个步骤:

  1. DecorView是Activity中的顶级View,如果没有DecorView,那么就创建它
  2. 将View添加到DecorView的mContentParent中
  3. 回调Activity的onContentChanged方法通知Activity视图已经发生改变

到这个时候DecorView还没有被WindowManager正式添加到Window中,也就是说,对用户来说页面还不可见,ActivityThread继续
管理着activity的生命周期,在ActivityThread的handleResumeActivity方法中,首先会调用Activity的onResume方法,
接着会调用Activity的makeVisible(),到这里Activity的视图才能被用户看到

void makeVisible() {
        if (!mWindowAdded) {
            ViewManager wm = getWindowManager();
            wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());
            mWindowAdded = true;
        }
        mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);
    }
2.2 Dialog的Window创建过程

Dialog的Window的创建过程和Activity类似,我们看Dialog 的构造函数

Dialog(@NonNull Context context, @StyleRes int themeResId, boolean createContextThemeWrapper) {
        if (createContextThemeWrapper) {
            if (themeResId == 0) {
                final TypedValue outValue = new TypedValue();
                context.getTheme().resolveAttribute(R.attr.dialogTheme, outValue, true);
                themeResId = outValue.resourceId;
            }
            mContext = new ContextThemeWrapper(context, themeResId);
        } else {
            mContext = context;
        }

        mWindowManager = (WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);

        final Window w = new PhoneWindow(mContext);
        mWindow = w;
        w.setCallback(this);
        w.setOnWindowDismissedCallback(this);
        w.setWindowManager(mWindowManager, null, null);
        w.setGravity(Gravity.CENTER);

        mListenersHandler = new ListenersHandler(this);
    }

子类(自定义的Dialog)调用Dialog的setContentView()将布局id传入,
Dialog 设置布局源码:
public void setContentView(@NonNull View view) {
mWindow.setContentView(view);
}
布局管理依然是交给PhoneWindow,接下来的步骤和activity 是类似的

2.3 Toast的Window创建过程

Toast属于系统Window,和Dialog不同,它的工作过程就稍显复杂
我们看Toast 的show 方法:

public void show() {
        if (mNextView == null) {
            throw new RuntimeException("setView must have been called");
        }

        INotificationManager service = getService();
        String pkg = mContext.getOpPackageName();
        TN tn = mTN;
        tn.mNextView = mNextView;

        try {
            service.enqueueToast(pkg, tn, mDuration);
        } catch (RemoteException e) {
            // Empty
        }
    }

显示和隐藏Toast都需要通过NMS(NotificationManagerService)来实现,由于NMS运行在,系统的进程中,所以只能通过远程调用的
方式来显示和隐藏Toast,需要注意的是TN这个类,它是一个Binder类,在Toast和NMS进行IPC的过程中,当NMS处理Toast的显示或隐
藏请求时会跨进程回调TN中的方法,这个时候由于TN运行在Binder线程池中,所以需要通过Handler将其切换到当前线程中。这里的当前
线程是指发送Toast请求所在的线程。注意,由于这里使用了Handler,所以这意味着Toast无法在没有Looper的线程中弹出,这是
因为Handler需要使用Looper才能完成切换线程的功能.

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