Android系统中，WindowManager(以下简称WMS)负责一切窗口的管理，窗口可以理解为屏幕上的各种显示区域，如状态栏、Activity、锁屏......对于WMS来说，都是一个具体的窗口实例。从这篇文章开始，将会对WindowManager模块进行整理总结。

1.WMS架构

在WindowManager中，以容器+树结构的形式对窗口进行管理，最顶层容器为ConfigurationContainer，它是所有容器的父容器，各个容器继承关系如下：

上图中包含了WMS中的所有容器，各个子容器含义如下：

ConfigurationContainer：最顶层容器，定义了多个Configuration对象，以及提供了用来组织各容器层级的公共逻辑；
WindowProcessController：用于和AMS中的ProcessRecord进行通讯，当ProcessRecord中对应用进程作出调整后，通过WindowProcessController和WM进行通信；
WindowContainer：作为可以保存窗口类父类，定义了用于操作窗口的所有公共方法；
RootWindowContainer：窗口容器在树结构中的根节点；
DisplayContent：作为RootWindowContainer的子节点，用于管理同一个逻辑屏的窗口；
DisplayChildWindowContainer：DisplayContent中的所有子节点的父类；
NonAppWindowContainers：继承于DisplayChildWindowContainer，主要保存非来自应用的WindowToken；
WindowContainers：只包含一个子节点——DisplayArea.Root，大部门窗口都会保存在这个容器中；
DisplayArea：用于对DisplayContent中的节点进行分组管理，主要分为了三类；
Root：DisplayArea的子类，该容器作为DisplayContent中最顶层的显示区域，用来保存Tokens、TaskDisplayArea、ImeContainer容器；
TaskDisplayArea：DisplayArea的子类，此类容器用于管理Task;
Tokens：DisplayArea的子类，该容器用来保存正常窗口的WindowToken；
ImeContainer：Tokens的子类，该容器用来保存IME窗口的WindowToken;
Task：用来保存ActivityRecord，即我们常说的"任务"；
ActivityStack：Task的子类，用来管理处于同一个栈的Activity，特殊栈可以保存Task；
WindowToken：用来管理窗口，多个窗口可以被一个WindowToken进行管理；
ActivityRecord：继承于WindowToken，表示ActivityStack中的一个Activity实例；
WallpaperWindowToken：继承于WindowToken，壁纸窗口比较特殊，因此由WallpaperWindowToken进行管理；
WindowState：窗口对象实例；

DisplayArea是Android R上新添加的容器，目的就是将复杂的窗口层级管理简单化、低耦合。

而在树结构中，各个容器结构如下：

可以看到，在树结构中，根节点为RootWindowContainer，叶子节点为WindowState。正是通过这种结构，WMS中将系统中所有的窗口显示管理得井井有条，并将所有窗口以Surface的形式送到SurfacaFlinger中进行合成和显示。

2.WMS启动流程

接下来我们看下WMS的启动过程。WindowManagerService没有继承与SystemService，而是直接继承了IWindowManager.Stub接口，因此启动过程中，和SytemService的启动有区别。在system_server中，通过以下这些操作完成了WMS的启动：

// frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

    private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
	    // 创建WMS
            wm = WindowManagerService.main(context, inputManager, !mFirstBoot, mOnlyCore,
                    new PhoneWindowManager(), mActivityManagerService.mActivityTaskManager);
            // 进行初始化
            wm.onInitReady();
            // 设置InputCallback接口
            inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputManagerCallback());
            // 进行Display配置更新
            wm.displayReady();
            // 系统启动完成
            wm.systemReady();
            // 计算Configuration
        final Configuration config = wm.computeNewConfiguration(DEFAULT_DISPLAY);
        DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
        context.getDisplay().getMetrics(metrics);
        context.getResources().updateConfiguration(config, metrics);
	}

下面对以上操作分别进行分析。

1.1.WMS#main()创建WMS对象

在执行main()方法后，最终会在android.display线程去创建WMS的实例：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

    private WindowManagerService(Context context, InputManagerService inputManager,
            boolean showBootMsgs, boolean onlyCore, WindowManagerPolicy policy,
            ActivityTaskManagerService atm, Supplier<SurfaceControl.Transaction> transactionFactory,
            Supplier<Surface> surfaceFactory,
            Function<SurfaceSession, SurfaceControl.Builder> surfaceControlFactory) {
        ......

	// Tranaction对象
        mTransaction = mTransactionFactory.get();

	// 创建WindowAnimator对象
        mAnimator = new WindowAnimator(this);
	// 创建RootWindowContainer对象
        mRoot = new RootWindowContainer(this);
	// 创建WindowSurfacePlacer对象
        mWindowPlacerLocked = new WindowSurfacePlacer(this);
	// 创建TaskSnapshotController对象
        mTaskSnapshotController = new TaskSnapshotController(this);
	// 创建DisplayWindowListenerController对象
        mDisplayNotificationController = new DisplayWindowListenerController(this);
        ......
        // 创建SurfaceAnimationRunner对象
        mSurfaceAnimationRunner = new SurfaceAnimationRunner(mTransactionFactory,
                mPowerManagerInternal);
        // 创建TaskPositioningController
        mTaskPositioningController = new TaskPositioningController(
                this, mInputManager, mActivityTaskManager, mH.getLooper());
        // 创建DragDropController对象
        mDragDropController = new DragDropController(this, mH.getLooper());
        // 创建EmbeddedWindowController
        mEmbeddedWindowController = new EmbeddedWindowController(mAtmService);
        // 创建 DisplayAreaPolicy.Provider对象
        mDisplayAreaPolicyProvider = DisplayAreaPolicy.Provider.fromResources(
                mContext.getResources());
        .....
    }

构造方法中，创建了WMS所用到的多个对象。

2.2.WMS#onInitReady()对Policy进行初始化

接下来执行onInitReady()方法进行初始化，这个方法中，在android.ui线程中调用WindowManagerPolicy#init()方法进行初始化：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/policy/PhoneWindowManager.java

    public void init(Context context, IWindowManager windowManager,
            WindowManagerFuncs windowManagerFuncs) {
        mContext = context;
        mWindowManager = windowManager;
        mWindowManagerFuncs = windowManagerFuncs;
        ......
    }

这个方法中做了大量的初始化操作。PhoneWindowManager继承于WindowManagerPolicy，是WMS中管理窗口过程中的一个策略类，窗口的显示、事件的派发等都受到PhoneWindowManager中的策略影响。 mWindowManager和mWindowManagerFuncs都是WMS对象本身。

2.3.IMS#setWindowManagerCallbacks()设置InputCallback回调

这个方法用来向IMS中设置InputManagerCallback回调：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java

    public void setWindowManagerCallbacks(WindowManagerCallbacks callbacks) {
        mWindowManagerCallbacks = callbacks;
    }

InputManagerCallback对象在WMS加载时完成创建：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

    // 创建InputManagerCallback对象
    final InputManagerCallback mInputManagerCallback = new InputManagerCallback(this);
    
    public InputManagerCallback getInputManagerCallback() {
        return mInputManagerCallback;
    }

InputManagerCallback接口用于接受IMS中的回调，如input事件派发过程中发生的ANR等，就是通过该接口向WMS中传递。

2.4.WMS#displayReady()更新DisplayContent配置

这个方法用来进行Display相关配置的第一次更新：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

    public void displayReady() {
        synchronized (mGlobalLock) {
            ......
            // 告知WindowAnimator初始化完成
            mAnimator.ready();
            // 表示Display准备完成
            mDisplayReady = true;
            // 更新Configuration
            mRoot.forAllDisplays(DisplayContent::reconfigureDisplayLocked);
        }

        try {
            // 更新Configuration
            mActivityTaskManager.updateConfiguration(null);
        } catch (RemoteException e) {
        }
    }

这里通过DisplayContent#reconfigureDisplayLocked()更新DisplayContent相关配置。

2.5.WMS#systemReady()方法

这个方法的执行，表示system_server启动完成，WMS中会分别执行其他组件的systemReady()方法：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/policy/PhoneWindowManager.java

    public void systemReady() {
        // 系统
        mSystemReady = true;
        // PhoneWindowManager
        mPolicy.systemReady();
        // 执行DisplayPolicy#systemReady
        mRoot.forAllDisplayPolicies(DisplayPolicy::systemReady);
        mTaskSnapshotController.systemReady();
        mHasWideColorGamutSupport = queryWideColorGamutSupport();
        mHasHdrSupport = queryHdrSupport();
        UiThread.getHandler().post(mSettingsObserver::loadSettings);
        ......
    }

2.6.WMS#computeNewConfiguration()

这个方法是启动过程中执行的最后一个方法，用来更新全局配置状态：

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

    private Configuration computeNewConfigurationLocked(int displayId) {
        if (!mDisplayReady) {
            return null;
        }
        final Configuration config = new Configuration();
        final DisplayContent displayContent = mRoot.getDisplayContent(displayId);
        displayContent.computeScreenConfiguration(config);
        return config;
    }

在该方法中，会根据逻辑屏id，获得对应的DisplayContent对象来进行配置的更新，并在更新完成后，设置给对应Context的Resource对象。关于DisplayContent中的更新配置更新流程，会在之后的文章中结合具体场景详细说明。

经过以上几个步骤，WMS启动完成。

Android R WindowManagerService模块(1) WMS整体架构及启动过程