WindowManager源码阅读

Contents

1. 概述
2. 二. Window和WindowManager
3. 小结

概述

Window表示一个窗口的概念，通过源码我们可以知道，Window是一个抽象类，那么到底Window的实现类是什么呢？其实是PhoneWindow。创建一个Window是一件很简单的事，只需要通过WindowManager即可完成。WindowManager是外界访问Window的入口，Window的具体实现位于WindowManagerService中，WindowManager和WindowManagerService的交互是一个IPC过程。
Android所有的视图都是通过Window来呈现的，不管是Activity、Dialog还是Toast，他们的视图实际上都是附加在Window上的，因此Window实际上是View的直接管理者。Activity的设置视图的方法setContentView在底层也是通过Window来实现的。

二. Window和WindowManager

WindowManager

要分析Window的工作机制，我们先了解如何使用WindowManager添加一个Window。
例如将一个Button添加到屏幕当中的某个坐标上，都需要使用到WindowManager.LaoutParams（这里就不贴详细添加流程了）
查看下LayoutParams的源码

public static class LayoutParams extends ViewGroup.LayoutParams implements Parcelable {
……｝
     public LayoutParams() {
          super(LayoutParams.MATCH_PARENT, LayoutParams.MATCH_PARENT);
          type = TYPE_APPLICATION;
          format = PixelFormat.OPAQUE;
      }

      public LayoutParams(int _type) {
          super(LayoutParams.MATCH_PARENT, LayoutParams.MATCH_PARENT);
          type = _type;
          format = PixelFormat.OPAQUE;
      }

      public LayoutParams(int _type, int _flags) {
          super(LayoutParams.MATCH_PARENT, LayoutParams.MATCH_PARENT);
          type = _type;
          flags = _flags;
          format = PixelFormat.OPAQUE;
      }
      ……

通过上述部分源码，我们可以看到LayoutParams继承的ViewGroup.LayoutParams，并实现了序列化（因为WindowManager和WindowManagerService的交互是一个IPC过程需要序列化）。
我们可以看到LayoutParams的构造函数中有两个比较重要的参数：flags和type。
Flags参数表示Window的属性，他有很多选项，介绍几个比较常用的
FLAG_NOT_FOCUSABLE
窗口标志：这个窗口永远不会得到关键的输入焦点，所以用户不能将密钥或其他按钮事件发送给它。那些将去聚焦窗口后面是什么。这个标志也将使 flag_not_touch_modal 是否显式设置。设置此标志也意味着窗口不需要互动。
FLAG_NOT_TOUCH_MODAL
允许任何指针事件。系统会将当前Window区域以外的单击事件传递给底层的Window。否则它将消耗所有指针事件本身，而不管它们是否在窗户里面。
FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED
开启此模式可以让Window显示在锁屏的界面上。（special flag to let windows be shown when the screen is locked. This will let application windows take precedence over key guard or any other lock screens.）

Type参数表示Window的类型，Window有三种类型，分别是应用Window、子Window和系统Window。应用类Window对应这一个Activity。子Window不能单独存在，它需要附属在特定的父Window之中，比如常见的一些Dialog就是一个子Window。系统Window是需要声明权限才能创建的Window，比如Toast和状态栏这些都是系统Window。
Window是分层的，层级大的会覆盖在层级小的上面，层级从大到小（系统Window>子Window>应用Window）

小总结下，WindowManager所提供的功能很简单，即添加View，更新View和删除View.

public interface ViewManager
{// WindowManager继承ViewManager
    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
    public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
    public void removeView(View view);
}

我们时常见到那种可以拖动的Window效果，只需要根据手指的位置来设定LayoutParams中的x和y的值即可改变Window的位置，首先个View设置监听，然后在onTouch方法中不断更新View的设置。

Window的内部机制

Window是一个抽象的概念（The only existing implementation of this abstract class is android.view.PhoneWindow, which you should instantiate when needing a Window.），每一个Window都对应着一个View和一个ViewRootImpl，Window并不是实际存在的，无论是从上述源码的英语解释中或者WindowManager的定义也可以看出，它提供的三个接口方法addView、updateViewLayout、removeView都是针对View的，这说明View才是Window存在的载体。
我们已知WindowManager是一个接口，需要一个具体的类来实现这个接口，所以真的的实现类是WindowManagerImpl类，但是WindowManagerImpl全部交给了WindowManagerGlobal来处理，WindowManagerGlobal以工厂的形式向外提供自己的实例。WindowManagerImpl这种工作模式是典型的桥接模式，将所有的操作全部委托给WindowManagerGlobal。

public final class WindowManagerImpl implements WindowManager {
    private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
    …………
  @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);
    }

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来处理，WindowManagerGlobal以工厂的形式向外提供自己的实例。
WindowManagerImpl这种工作模式是典型的桥接模式，将所有操作委托给WindowManagerGlobal来实现。

接下来依次分析Window的添加、删除、更新过程。

Window的添加过程

1.首先判断参数是否合法，如果是子Window还需要调整一些布局参数
在后半段

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.

2.创建ViewRootlmpl并将View添加到列表中

root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

      view.setLayoutParams(wparams);

      mViews.add(view);
      mRoots.add(root);
      mParams.add(wparams);

可以看到有三个参数需要添加view,root,wparams;

private final ArrayList<View> mViews = new ArrayList<View>();
   private final ArrayList<ViewRootImpl> mRoots = new ArrayList<ViewRootImpl>();
   private final ArrayList<WindowManager.LayoutParams> mParams =
           new ArrayList<WindowManager.LayoutParams>();
   private final ArraySet<View> mDyingViews = new ArraySet<View>();

通过以上代码
mViews存储的是所有Window对应的View；
mRoots存储的是所有Window所对应的ViewRootImpl；
mParams存储的是所有Window所对应的布局参数；
mDyingViews则存储了那些正在被删除的View对象，或者说是那些已经调用removeView方法但是删除操作还未完成的Window对象。

3.通过ViewRootImpl来更新界面并完成Window的添加过程
经过添加到列表中，接下来步骤由ViewRootImpl的setView方法来完成，
所以接下来在看看ViewRootImpl的setView方法。

ViewRootImpl root;
   try {
               root.setView(view, wparams, panelParentView);
           } catch (RuntimeException e) {
               // BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
               if (index >= 0) {
                   removeViewLocked(index, true);
               }
               throw e;
           }

setView内部通过requestLayout()方法来完成异步刷新要求

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。

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
    synchronized (this) {
    ……
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();
                }
            }
            ……
            ｝

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。最终在Session内部会通过WindowManagerService来实现Window的添加。

所以，Window的添加请求就交给WindowManagerService去处理了，在WindowManagerService内部会为每一个应用保留一个单独的Session。

Window的删除过程

Window的删除过程和添加过程一样，都是先通过WindowManagerImpl后，在进一步通过WindowManagerGlobal来实现。
先查找View再删除View

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);
           //首先通过findViewLocked来查找待删除View的索引，
         //  这个查找过程就是数组遍历
           View curView = mRoots.get(index).getView();
           //然后再调用 removeViewLocked来做进一步删除
           removeViewLocked(index, immediate);
           if (curView == view) {
               return;
           }

           throw new IllegalStateException("Calling with view " + view
                   + " but the ViewAncestor is attached to " + curView);
       }
   }

同样也是调用ViewRootImpl来完成删除操作。在WindowManager中提供了两种删除接口removeView(异步删除),removeViewImmediate（同步删除）。

private void removeViewLocked(int index, boolean immediate) {
     ViewRootImpl root = mRoots.get(index);
     View view = root.getView();

     if (view != null) {
         InputMethodManager imm = InputMethodManager.getInstance();
         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);
         }
     }
 }

接下来看root.die方法，在die方法知识做了简单的判断

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);
       //如果是异步删除，那么就发送一个MSG_DIE
       return true;
   }

Window的更新过程

同样的，还是先看WindowManagerGlobal的updateViewLayout，它需要更新View的LayoutParams并替换掉老的LayoutParams，接着还是更新ViewRootImpl的LayoutParams。

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);
            //ViewRootImpl的LayoutParams
        }
    }

在ViewRootImpl中会通过scheduleTraversals方法对View重新布局，包括测量、布局、重绘这三个过程。
涉及到Window的改变，在ViewRootImpl中还会通过WindowSession来更新Window视图（由WindowManagerService—-都是一个IPC过程）

小结

对于这个的分析步骤
1.WindowManagerImpl（交给别人是桥接）交给WindowManagerGlobal（这个是工厂）来处理，
2.WindowManagerGlobal内部涉及Window的变化就交由ViewManagerImpl来处理
3.ViewManagerImpl会通过WindowSession来完成剩余操作，这个WindowSession的类型是一个Bidner对象，整个操作是一个IPC调用

顺着艺术与探索的思路理一理
参考：《Android艺术与探索》

Hugh

keep on learing ，keep on thinking