Android窗口管理服务WindowManagerService对窗口的组织方式分析.docx
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Android窗口管理服务WindowManagerService对窗口的组织方式分析
Android窗口管理服务WindowManagerService对窗口的组织方式分析
我们知道，在Android系统中，Activity是以堆栈的形式组织在ActivityManagerService服务中的。
与Activity类似，Android系统中的窗口也是以堆栈的形式组织在WindowManagerService服务中的，其中，Z轴位置较低的窗口位于Z轴位置较高的窗口的下面。
在本文中，我们就详细分析WindowManagerService服务是如何以堆栈的形式来组织窗口的。
从前面一文可以知道，应用程序进程中的每一个Activity组件在Activity管理服务ActivityManagerService中都对应有一个ActivityRecord对象。
从前面一文又可以知道，Activity管理服务ActivityManagerService中每一个ActivityRecord对象在Window管理服务WindowManagerService中都对应有一个AppWindowToken对象。
此外，在输入法管理服务InputMethodManagerService中，每一个输入法窗口都对应有一个Binder对象，这个Binder对象在Window管理服务WindowManagerService又对应有一个WindowToken对象。
与输入法窗口类似，在壁纸管理服务WallpaperManagerService中，每一个壁纸窗口都对应有一个Binder对象，这个Binder对象在Window管理服务WindowManagerService也对应有一个WindowToken对象。
在Window管理服务WindowManagerService中，无论是AppWindowToken对象，还是WindowToken对象，它们都是用来描述一组有着相同令牌的窗口的，每一个窗口都是通过一个WindowState对象来描述的。
例如，一个Activity组件窗口可能有一个启动窗口（StartingWindow），还有若干个子窗口，那么这些窗口就会组成一组，并且都是以Activity组件在Window管理服务WindowManagerService中所对应的AppWindowToken对象为令牌的。
从抽象的角度来看，就是在Window管理服务WindowManagerService中，每一个令牌（AppWindowToken或者WindowToken）都是用来描述一组窗口（WindowState）的，并且每一个窗口的子窗口也是与它同属于一个组，即都有着相同的令牌。
上述的窗口组织方式如图1所示：
其中，ActivityStack是在ActivityManagerService服务中创建的，TokenList和WindowStack是在WindowManagerService中创建的，而BinderforIM和BinderforWP分别是在InputMethodManagerService服务和WallpaperManagerService服务中创建的，用来描述一个输入法窗口和一个壁纸窗口。
图1中的对象的对应关系如下所示：
1.ActivityRecord-J对应于AppWindowToken-J，后者描述的一组窗口是{WindowState-A,WindowState-B,WindowState-B-1}，其中，WindowState-B-1是WindowState-B的子窗口。
2.ActivityRecord-K对应于AppWindowToken-K，后者描述的一组窗口是{WindowState-C,WindowState-C-1,WindowState-D,WindowState-D-1}，其中，WindowState-C-1是WindowState-C的子窗口，WindowState-D-1是WindowState-D的子窗口。
3.ActivityRecord-N对应于AppWindowToken-N，后者描述的一组窗口是{WindowState-E}，其中，WindowState-E是系统当前激活的Activity窗口。
4.BinderforIM对应于WindowToken-I，后者描述的一组窗口是{WindowState-I}，其中，WindowState-I是WindowState-E的输入法窗口。
5.BinderforWP对应于WindowToken-W，后者描述的一组窗口是{WindowState-W}，其中，WindowState-W是WindowState-E的壁纸窗口。
从图1还可以知道，WindowStack中的WindowState是按照它们所描述的窗口的Z轴位置从低到高排列的。
以上就是WindowManagerService服务组织系统中的窗口的抽象模型，接下来我们将分析AppWindowToken、WindowToken和WindowState的一些增加、移动和删除等操作，以便可以对这个抽象模型有一个更深刻的认识。
1.增加AppWindowToken
从前面一文可以知道，一个Activity组件在启动的过程中，ActivityManagerService服务会调用调用WindowManagerService类的成员函数addAppToken来为它增加一个AppWindowToken，如下所示：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicclassWindowManagerServiceextendsIWindowManager.Stub
implementsWatchdog.Monitor{
......
/**
*MappingfromatokenIBindertoaWindowTokenobject.
*/
finalHashMapmTokenMap=
newHashMap（）;
/**
*ThesametokensasmTokenMap,storedinalistforefficientiteration
*overthem.
*/
finalArrayListmTokenList=newArrayList（）;
......
/**
*Z-ordered（bottom-mostfirst）listofallapplicationtokens,for
*controllingtheorderingofwindowsindifferentapplications.This
*containsWindowTokenobjects.
*/
finalArrayListmAppTokens=newArrayList（）;
......
publicvoidaddAppToken（intaddPos,IApplicationTokentoken,
intgroupId,intrequestedOrientation,booleanfullscreen）{
......
synchronized（mWindowMap）{
AppWindowTokenwtoken=findAppWindowToken（token.asBinder（））;
if（wtoken!
=null）{
......
return;
}
wtoken=newAppWindowToken（token）;
......
mAppTokens.add（addPos,wtoken）;
......
mTokenMap.put（token.asBinder（）,wtoken）;
mTokenList.add（wtoken）;
......
}
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中。
WindowManagerService类有三个成员变量mTokenMap、mTokenList和mAppTokens，它们都是用来描述系统中的窗口的。
成员变量mTokenMap指向的是一个HashMap，它里面保存的是一系列的WindowToken对象，每一个WindowToken对象都是用来描述一个窗口的，并且是以描述这些窗口的一个Binder对象的IBinder接口为键值的。
例如，对于Activity组件类型的窗口来说，它们分别是以用来描述它们的一个ActivityRecord对象的IBinder接口保存在成员变量mTokenMap所指向的一个HashMap中的。
成员变量mTokenList指向的是一个ArrayList，它里面保存的也是一系列WindowToken对象，这些WindowToken对象与保存在成员变量mTokenMap所指向的一个HashMap中的WindowToken对象是一样的。
成员变量mTokenMap和成员变量mTokenList的区别就在于，前者在给定一个IBinder接口的情况下，可以迅速指出是否存在一个对应的WindowToken对象，而后者可以迅速遍历WindowManagerService服务中的WindowToken对象。
成员变量mAppTokens指向的也是一个ArrayList，不过它里面保存的是一系列AppWindowToken对象，每一个AppWindowToken对象都是用来描述一个Activity组件窗口的，而这些AppWindowToken对象是以它们描述的窗口的Z轴坐标由小到大保存在这个ArrayList中的，这样我们就可以通过这个ArrayList来从上到下或者从下到上地遍历系统中的所有Activity组件窗口。
由于这些AppWindowToken对象所描述的Activity组件窗口也是一个窗口，并且AppWindowToken类是从WindowToken继承下来的，因此，这些AppWindowToken对象还会同时被保存在成员变量mTokenMap所指向的一个HashMap和成员变量mTokenList所指向的一个ArrayList中。
理解了WindowManagerService类的这三个成员变量的含义之后，它的成员函数addAppToken的实现就好理解了，其中，参数token指向的便是用来描述正在启动的Activity组件所对应的一个ActivityRecord对象，而参数addPos用来描述该Activity组件在堆栈中的位置，这个位置同时也是接下来要创建的AppWindowToken对象在WindowManagerService类的mTokenList所描述的一个ArrayList中的位置。
WindowManagerService类的成员函数addAppToken首先调用另外一个成员函数findAppWindowToken来在成员变量mTokenMap所描述的一个HashMap检查是否已经存在一个AppWindowToken。
如果已经存在的话，那么WindowManagerService类的成员函数addAppToken就什么也不做就返回了，否则的话，就会使用参数token来创建一个AppWindowToken对象，并且会将该AppWindowToken对象分别保存在WindowManagerService类的成员变量mTokenMap、mTokenList和mAppTokens中。
2.删除AppWindowToken
删除AppWindowToken是通过调用WindowManagerService类的成员函数removeAppTokensLocked来实现的，如下所示：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicclassWindowManagerServiceextendsIWindowManager.Stub
implementsWatchdog.Monitor{
......
privatevoidremoveAppTokensLocked（Listtokens）{
//XXXThisshouldbedonemoreefficiently!
//（takeadvantageofthefactthatbothlistsshouldbe
//orderedinthesameway.）
intN=tokens.size（）;
for（inti=0;iIBindertoken=tokens.get（i）;
finalAppWindowTokenwtoken=findAppWindowToken（token）;
if（!
mAppTokens.remove（wtoken））{
......
i--;
N--;
}
}
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中。
WindowManagerService类的成员函数removeAppTokensLocked可以同时删除一组AppWindowToken对象。
参数tokens所描述的是一个IBinder接口列表，与这些IBinder接口所对应的AppWindowToken对象就是接下来要删除的。
WindowManagerService类的成员函数removeAppTokensLocked通过一个for循环来依次调用另外一个成员函数findAppWindowToken，以便可以找到保存在列表tokens中的每一个IBinder接口所对应的AppWindowToken对象，然后将该AppWindowToken对象从WindowManagerService类的成员变量mAppTokens所描述的一个ArrayList中删除。
注意，WindowManagerService类的成员函数removeAppTokensLocked是在内部使用的，它只是把一个AppWindowToken对象从成员变量mAppTokens中删除，而没有从另外两个成员变量mTokenMap和mTokenList中删除。
3.移动AppWindowToken至指定位置
移动AppWindowToken至指定位置是通过调用WindowManagerService类的成员函数moveAppToken来实现的，如下所示：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicclassWindowManagerServiceextendsIWindowManager.Stub
implementsWatchdog.Monitor{
......
publicvoidmoveAppToken（intindex,IBindertoken）{
if（!
checkCallingPermission（android.Manifest.permission.MANAGE_APP_TOKENS,
"moveAppToken（）"））{
thrownewSecurityException（"RequiresMANAGE_APP_TOKENSpermission"）;
}
synchronized（mWindowMap）{
......
finalAppWindowTokenwtoken=findAppWindowToken（token）;
if（wtoken==null||!
mAppTokens.remove（wtoken））{
......
return;
}
mAppTokens.add（index,wtoken）;
......
finallongorigId=Binder.clearCallingIdentity（）;
......
if（tmpRemoveAppWindowsLocked（wtoken））{
......
reAddAppWindowsLocked（findWindowOffsetLocked（index）,wtoken）;
......
updateFocusedWindowLocked（UPDATE_FOCUS_WILL_PLACE_SURFACES）;
mLayoutNeeded=true;
performLayoutAndPlaceSurfacesLocked（）;
}
Binder.restoreCallingIdentity（origId）;
}
}
......
}
这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中。
参数token描述的是要移动的AppWindowToken对象所对应的一个IBinder接口，而参数index描述的是该AppWindowToken对象要移动到的位置。
注意，移动一个AppWindowToken对象到指定的位置是需要android.Manifest.permission.MANAGE_APP_TOKENS权限的。
WindowManagerService类的成员函数moveAppToken首先找到与参数token所对应的AppWindowToken对象，并且将该AppWindowToken对象从WindowManagerService类的成员变量mAppTokens所描述的一个ArrayList中移除，这样做的目的是为了接下来可以将该AppWindowToken对象移动至该ArrayList中的指定位置上，即参数index所描述的位置上。
注意，上述操作只是将参数token所对应的AppWindowToken对象移动到了WindowManagerService类的成员变量mAppTokens所描述的一个ArrayList的指定位置上，接下来还需要同时将与该AppWindowToken对象所对应的WindowState对象移动至WindowManagerService服务内部的一个WindowState堆栈合适位置上去。
移动对应的WindowState对象的操作同样也是分两步执行的：
第一步先调用WindowManagerService类的成员函数tmpRemoveAppWindowsLocked来将这些WindowState对象从原来的WindowState堆栈位置移除；第二步再调用WindowManagerService类的成员函数reAddAppWindowsLocked来将这些WindowState对象插入到WindowState堆栈的合适位置去。
对应的WindowState对象被移动到的合适位置是通过调用WindowManagerService类的成员函数findWindowOffsetLocked来获得的，它的实现如下所示：
[java]viewplaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
publicclassWindowManagerServiceextendsIWindowManager.Stub
implementsWatchdog.Monitor{
......
/**
*Z-ordered（bottom-mostfirst）listofallWindowobjects.
*/
finalArrayListmWindows=newArrayList（）;
......
privateintfindWindowOffsetLocked（inttokenPos）{
finalintNW=mWindows.size（）;
if（tokenPos>=mAppTokens.size（））{
inti=NW;
while（i>0）{
i--;
WindowStatewin=mWindows.get（i）;
if（win.getAppToken（）!
=null）{
returni+1;
}
}
}
while（tokenPos>0）{
//Findthefirstapptokenbelowthenewpositionthathas
//awindowdisplayed.
finalAppWindowTokenwtoken=mAppTokens.get（tokenPos-1）;
......
if（wtoken.sendingToBottom）{
......
tokenPos--;
continue;
}
inti=wtoken.windows.size（）;
while（i>0）{
i--;
WindowStatewin=wtoken.windows.get（i）;
intj=win.mChildWindows.size（）;
while（j>0）{
j--;
WindowStatecwin=win.mChildWindows.get（j）;
if（cwin.mSubLayer>=0）{
for（intpos=NW-1;pos>=0;pos--）{
if（mWindows.get（pos）==cwin）{
......
returnpos+1;
}
}
}
}
for（intpos=NW-1;pos>=0;pos--）{
if（mWindows.get（pos）==win）{
......
returnpos+1;
}
}
}
tokenPos--;
}
return0;
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