Android T WMS窗口添加流程其一——整体流程介绍

一、介绍

什么是窗口 窗口即是屏幕上的一块用于绘制各种UI元素并可以响应用户输入的一个矩形区域。从原理上讲，窗口的概念是独自占有一个Surface实例的显示区域（我们在屏幕上看到的图形都需要绘制在Surface上）。 Window是个抽象类其实现类为PhoneWindow。 本文以窗口添加的流程为例，讲解窗口添加相关的流程及其涉及的方法。 其他建议：可以先学习层级结构树相关内容，有助于对窗口模块的理解

Android T 窗口层级其一 —— 容器类

Android T 窗口层级其二 —— 层级结构树的构建(1)

Android T 窗口层级其二 —— 层级结构树的构建(2)

Android T 窗口层级其三 —— 层级结构树添加窗口

二、流程简述

当Activity.onResume()被调用之后，客户端会与WMS进行通信将我们的布局显示在屏幕上。其中主要涉及以下几个过程： 客户端通知WMS创建一个窗口，并添加到WindowToken。即addToDisplayAsUser阶段。 客户端通知WMS创建Surface，并计算窗口尺寸大小。即relayoutWindow阶段。 客户端获取到WMS计算的窗口大小后，进一步测量该窗口下View的宽度和高度。即performMeasure阶段。 客户端确定该窗口下View的尺寸和位置。即performLayout阶段。 确定好View的尺寸大小位置之后，便对View进行绘制。即performDraw阶段。 通知WMS，客户端已经完成绘制。WMS进行系统窗口的状态刷新以及动画处理，并最终将Surface显示出来。即reportDrawFinished阶段。 这里以Activity.onResume()被调用之后为起点

1.客户端

WindowManager：是一个接口类，负责窗口的管理（增、删、改）。

WindowManagerImpl：WindowManager的实现类，但是他把对于窗口的具体管理操作交给WindowManagerGlobal来处理。

WindowManagerGlobal：是一个单例类，实现了窗口的添加、删除、更新的逻辑。

ViewRootImpl：通过IWindowSession与WMS进行通信。其内部类W实现了WMS与ViewRootImpl的通信。

ActivityThread.java

• handleResumeActivity 通过WindowManager接口添加view，即wm.addView(decor, l);，wm为ViewManager对象，即ViewManager wm = a.getWindowManager();

WindowManagerImpl.java

• addView mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplayNoVerify(), mParentWindow,mContext.getUserId());mGlobal为WindowManagerGlobal对象。

WindowManagerGlobal.java

• addView root.setView(view, wparams, panelParentView, userId);root为ViewRootImpl对象。 parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams);parentWindow为Window（Window为抽象类，PhoneWindow继承于Window），即在Window中调用adjustLayoutParamsForSubWindow，用于赋值参数布局的token以及title

ViewRootImpl.java

• setView

  1.addToDisplayAsUser 客户端通知WMS创建一个窗口，并添加到WindowToken res = mWindowSession.addToDisplayAsUser(mWindow,mWindowAttributes,getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), userId,mInsetsController.getRequestedVisibilities(), inputChannel, mTempInsets,mTempControls);

  2.requestLayout 在添加到窗口管理器之前安排第一个布局，以确保我们在从系统接收任何其他事件之前进行重新布局 scheduleTraversals->doTraversal->performTraversals performTraversals中调用了五个关键方法：

  relayoutWindow 客户端通知WMS创建Surface，并计算窗口尺寸大小

  performMeasure 客户端获取到WMS计算的窗口大小后，进一步测量该窗口下View的宽度和高度

  performLayout 客户端确定该窗口下View的尺寸和位置

  performDraw 确定好View的尺寸大小位置之后，便对View进行绘制

  createSyncIfNeeded->reportDrawFinished 通知WMS，客户端已经完成绘制。WMS进行系统窗口的状态刷新以及动画处理，并最终将Surface显示出来

2. 通信方式

Session表示一个客户端和服务端的交互会话。一般来说不同的应用通过不同的会话来和WindowManagerService交互，但是处于同一个进程的不同应用通过同一个Session来交互。

• IWindowSession.aidl

  ViewRootImpl中通过此接口调用服务端

  1.addToDisplayAsUser

  2.relayout

  3.finishDrawing

• Session.java

  IWindowSession的实现在这里，最终调用到WMS中

  1.addToDisplayAsUser->addWindow

  2.relayout->relayoutWindow

  3.finishDrawing->finishDrawingWindow

注：画中画（PIP）的MenuView图层的添加情况比较特殊，是通过WindowlessWindowManager实现IWindowSession.aidl接口重写addToDisplayAsUser等方法

3. 服务端

WindowManagerService：负责为Activity对应的窗口分配Surface，管理Surface的显示顺序以及位置尺寸，控制窗口动画，并且还是输入系统的一个重要中转站。

WindowState：和客户端窗口一一对应，在向WMS添加一个窗口时，WMS会为其创建一个WindowState，来表示窗口的所有属性，WindowState相当于属性窗口管理（比如对外提供操作接口，属于层级结构中最底部的容器），窗口画面相关都剥离给了WindowStateAnimator，WindowState也是WMS中事实上的窗口。

WindowStateAnimator：主要用于管理WindowState相关画面surface，通过mDrawState参数来描述Surface所处的状态。

WindowToken：保存了所有具有同一个token的WindowState，将属于同一个activity的窗口组织在一起，activity在需要更新窗口时，必须向WMS提供WindowToken以表名自己的身份，并且窗口的类型必须与所持有的的WindowToken类型一致。 补充：一个WindowToken可以对应多个WindowState。 WindowToken是一个用于表示窗口层次结构中的窗口的标识符。每个Window具有一个与之关联的WindowToken，它用于帮助系统管理窗口的显示和交互。 一个WindowToken可以有多个WindowState表示与之相关的窗口。这是因为在Android系统中，可能会存在一些特殊情况，例如PopupWindow、Dialog等，它们属于同一个WindowToken，但是显示在不同的窗口上。 因此，一个WindowToken可以与多个WindowState关联，这样可以实现多个窗口的操作和管理。

WindowSurfaceController：用来创建SurfaceControl。

DisplayContent：即代表的是单个屏幕。隶属于同一个DisplayContent的窗口将会被显示在同一个屏幕中。每个DisplayContent都对应着一个唯一的id，在添加窗口时可以通过指定这个ID决定将其显示在哪个屏幕中。

WindowSurfacePlacer：整个窗口层次结构刷新的入口。

RootWindowContainer：是窗口容器的顶层容器，其直接管理DisplayContent。

WindowManagerService.java

3.1.addWindow

1.根据客户端传来的token获取WindowToken或创建WindowToken，并将其挂载到对应的层级节点上 WindowToken token = displayContent.getWindowToken(hasParent ? parentWindow.mAttrs.token : attrs.token); 判断WindowToken是否有父亲,即parentWindow 是否不为空 final boolean hasParent = parentWindow != null; 注：前面代码有判断是否是子窗口，是则会给parentWindow 赋值；否则parentWindow仍为初始值，即为空 关于窗口类型，见 窗口常见参数汇总 Activity启动时会在ActivityRecord的构造方法中new Token()。 应用侧直接通过addView的方式添加窗口不会有ActivityRecord,因此不会在ActivityRecord的构造方法中new Token()。 系统侧直接添加的窗口（状态栏、导航栏等），是通过new WindowToken.Builder的方式添加 即主动使用ViewManager.addView来添加一个窗口则不会在ActivityRecord的构造方法中new Token()，否则通过new WindowToken.Builder的方式添加。 attrs.token这个参数一可以在应用端设置，应用没有设置token那么就为空，token为IBinder类型对象，默认值为空public IBinder token = null; 例如： 在应用侧可通过mLayoutParams.token的方式设置值 private WindowManager.LayoutParams mLayoutParams; mLayoutParams.token = null;

后面会继续判断token是否为空,最终会到最后的else中创建token

2.创建WindowState final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow, appOp[0], attrs, viewVisibility, session.mUid, userId,session.mCanAddInternalSystemWindow);

3.验证当前窗口是否可以添加到WMS res = displayPolicy.validateAddingWindowLw(attrs, callingPid, callingUid); 该方法会对窗口TYPE,FLAG等多方面判断。只有返回ADD_OKAY时表示允许当前窗口的添加，反之则不允许添加该窗口。假如想禁止某些应用做添加窗口操作时，可以在里面通过应用的包名过滤该应用，也可以直接在WindowManagerGlobal.java的addView()方法中直接对应用想要添加的窗口进行过滤。 注：ADD_OKAY在WindowManagerGlobal中定义，这个类里面还有一些其他的返回值，所有返回给res的常量最终会在ViewRootImpl的setView方法中判断

4.调用openInputChannel，初始化input相关通路（本文不做讨论） final boolean openInputChannels = (outInputChannel != null && (attrs.inputFeatures & INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0); if (openInputChannels) { win.openInputChannel(outInputChannel); }

5.将WindowState加入到WindowToken win.mToken.addWindow(win); WMS窗口添加之后，还没有创建Surface，此时mDrawState状态为NO_SURFACE

3.2 relayoutWindow

1.根据客户端传递过来的IWindow的mWindowMap获取窗口添加阶段创建的WindowState final WindowState win = windowForClientLocked(session, client, false);

2.设置DisplayContent.mLayoutNeeded以及shouldRelayout标志位 win.setDisplayLayoutNeeded();win为WindowState对象，该方法实际操作在DisplayContent中 final boolean shouldRelayout = viewVisibility == View.VISIBLE &&(win.mActivityRecord == null || win.mAttrs.type == TYPE_APPLICATION_STARTING || win.mActivityRecord.isClientVisible());

3.创建SurfaceControl 在layoutWindow()调用了createSurfaceControl方法创建SurfaceControl result = createSurfaceControl(outSurfaceControl, result, win, winAnimator);该方法的实现仍然在WMS中 这里以createSurfaceControl方法为起点 在createSurfaceControl()中调用WindowStateAnimator执行具体的SurfaceControl的创建 surfaceController = winAnimator.createSurfaceLocked(); 创建Surface后，Surface还未进行绘制，此时mDrawState状态为DRAW_PENDING 将创建的SurfaceControl赋值给客户端的outSurfaceControl surfaceController.getSurfaceControl(outSurfaceControl);

4.窗口尺寸的计算以及Surface状态更新 在layoutWindow()调用了performSurfacePlacement mWindowPlacerLocked.performSurfacePlacement(true /* force */);mWindowPlacerLocked为WindowSurfacePlacer对象，因此这里以WindowSurfacePlacer的performSurfacePlacement()为起点 处理窗口布局循环 WindowSurfacePlacer.performSurfacePlacementLoop() 处理Surface的状态更变，以及调用LayoutWindowLw的流程 RootWindowContainer.performSurfacePlacementNoTrace()

计算窗口位置大小 DisplayPolicy.layoutWindowLw()

3.3 finishDrawingWindow

1.WMS接受客户端请求，将mDrawState更新为COMMIT_DRAW_PEDINGwin.finishDrawing(postDrawTransaction, seqId),并请求窗口布局mWindowPlacerLocked.requestTraversal();

2.通过mApplySurfaceChangesTransaction的callback， 调用commitFinishDrawingLocked() 改变mDrawState状态将mDrawState更新为READY_TO_SHOW, 最终mDrawState更新为HAS_DRAW后，再次请求窗口布局

3.执行show Surface showSurfaceRobustlyLocked(t) 注：WindowStateAnimator的commitFinishDrawingLocked()方法中，如果是应用通过WindowManager中的addView的方式创建窗口，则不会有ActivityRecord，或者该窗口类型为启动窗口，则直接调用result = mWin.performShowLocked();，即WindowState的performShowLocked()方法改变窗口状态为HAS_DRAW，否则会从RootWindowContainer的checkAppTransitionReady方法逐步调用到performShowLocked()

4.窗口状态变化总结

WMS为了管理窗口的显示进度，在WindowStateAnimator中定义了mDrawState来描述Surface所处的状态。主要有如下五种状态： NO_SURFACE:WMS添加窗口,即调用addWindow之后，还没有创建Surface，mDrawState处于该状态。

DRAW_PENDING:app调用relayoutWindow创建Surface后，但是Surface还没有进行绘制，mDrawState处于该状态。

COMMIT_DRAW_PENDING:app完成Surface的绘制，调用finishDrawing，将mDrawState设置为该状态。

READY_TO_SHOW:在performSurfacePlacement过程中会将所有处于COMMIT_DRAW_PENDING状态的mDrawState变更为READY_TO_SHOW。

HAS_DRAW:若准备显示窗口，WMS执行performShowLocked，将mDrawState设置为该状态

窗口显示相关方法	工作内容解释
addWindow	App向WMS请求添加窗口记录，会在WMS里新建WindowState(NO_SURFACE)
relayoutWindow	App向WMS申请surface用于绘制，执行后window拥有了surface(NO_SURFACE->DRAW_PENDING)
finishDrawingWindow	App在surface上完成绘制后，通知WMS(DRAW_PENDING->COMMIT_DRAW_PENDING)
commitFinishDrawingLocked	WMS遍历window，对于完成绘制的window(COMMIT_DRAW_PENDING->READY_TO_SHOW)
performShowLocked	判断系统是否允许窗口显示isReadyForDisplay(READY_TO_SHOW->HAS_DRAWN)
showSurfaceRobustlyLocked	对HAS_DRAWN状态的窗口，用SurfaceControl通知SurfaceFlinger显示出来

5.移除流程简述

窗口移除从App端发起，当Activity执行destroy(),即以handleDestroyActivity()为起点，执行wm.removeViewImmediate()开启； 通过WindowManagerGlobal-->ViewRootImpl-->Session-->WindowManagerService的removeWindow()，调用到WindowState的removeIfPossible()-->removeImmediately()，接着调用到WindowStateAnimator的destroySurfaceLocked()-->destroySurface(),逐步调用改变绘制状态为NO_SURFACE-->WindowSurfaceController的destroy()最终调用到SurfaceControl的remove()来通知SurfaceFlinger来移除layer；

三、代码流程详解

见Android T WMS窗口添加流程其二——代码流程详解