Android知識進階樹——Window & ViewRootImpl

Alex@W發表於2019-01-28

1、初識Window

val layoutParams = WindowManager.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT, ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT)
layoutParams.flags = WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE shl WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL shl  WindowManager.LayoutParams.FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED
windowManager.addView(imageView,layoutParams)
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Window型別

系統級WIndow：系統級別的Window需要宣告許可權才能建立，如Toast
應用級Window：系統的活動視窗，如：Activity
子Window：附屬在父Window中，如：Dialog

FLAG

FLAG_NOT_FOCUSABLE:表示不獲取焦點，事件最終會傳遞到底層的Window
FLAG_NOT_TOUCH_MODEL：只處理自己區域內的點選事件，區域之外的傳遞給底層Window
FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED：開啟此模式可以顯示在鎖屏上

2、Window工作過程

Window是一個抽象概念，它是以View的形式存在，每個Window都對應著View和ViewRootImpl，Window和View之間通過ViewRootImpl建立聯絡

2.1、Window的新增過程

Window的整個新增過程可分為兩部分執行：

WindowManager
WindowManagerService

View的新增是從呼叫windowManager.addView（）開始的，其實點開windowManager只是一個繼承ViewManager的介面，在活動中真正執行任務的是它的實現類WindowMangerImpl，因此方法會執行到WindowMangerImpl.addView()，但WindowMangerImpl 是個聰明的類，在addView()中除了驗證設定LayoutParams的合法性之外，它又將所有的工作都橋接給WindowManagerGlobal執行：

@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
    applyDefaultToken(params);//驗證params的合法性
    mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow); // 直接交給WindowManagerGlobal處理
}
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WindowManagerGlobal

在具體執行方法前先介紹下WindowManagerGlobal中的各個集合的作用（見下面註釋），在Window工作的整個過程他們時刻儲存著Window和View的執行狀態

private final ArrayList<View> mViews = new ArrayList<View>();  // 儲存所有Window對應的View
private final ArrayList<ViewRootImpl> mRoots = new ArrayList<ViewRootImpl>();  // 儲存所有Window對應的ViewRootImpl
private final ArrayList<WindowManager.LayoutParams> mParams =  // 儲存所有Window對應的WindowManager.LayoutParams
        new ArrayList<WindowManager.LayoutParams>();
private final ArraySet<View> mDyingViews = new ArraySet<View>(); // 儲存正在被刪除的View

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WindowManagerGlobal.addView（）

root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view); 
mRoots.add(root); 
mParams.add(wparams);
root.setView(view, wparams, panelParentView);  // View的繪製
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上面是addView（）中的部分程式碼，它執行了以下幾個操作：

建立ViewRootImpl的例項
設定View的佈局引數
分別在集合中儲存view、root和params

在儲存了相關資料後，View真正的執行就是setView（）這一句開始，下面看看ViewRootImpl中是如何實現View的測量繪製的

ViewRootImpl.setView（）

ViewRootImpl是View中的最高層級，屬於所有View的根（但ViewRootImpl不是View，只是實現了ViewParent介面），實現了View和WindowManager之間的通訊協議

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
        ......
          requestLayout();//對View進行第一次測量和繪製

res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel); //呼叫WindowSession的addTodiaplay（）新增視窗
        		}
}
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requestLayout（）內呼叫scheduleTraversals()，scheduleTraversals()中會獲取主執行緒的Handler然後傳送訊息執行TraversalRunnable例項，TraversalRunnable是Runnable的實現類，在run（）方法中執行oTraversal() ，然後方法會執行到performTraversals（）

performTraversals（）

//呼叫performMeasure完成Window內檢視的測量
       performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
                    int width = host.getMeasuredWidth();
                    int height = host.getMeasuredHeight();
                    boolean measureAgain = false;
                    if (lp.horizontalWeight > 0.0f) {
                        width += (int) ((mWidth - width) * lp.horizontalWeight);
                        childWidthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(width,
                                MeasureSpec.EXACTLY);
                        measureAgain = true;
                    }
                    if (lp.verticalWeight > 0.0f) {
                        height += (int) ((mHeight - height) * lp.verticalWeight);
                        childHeightMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(height,
                                MeasureSpec.EXACTLY);
                        measureAgain = true;
                    }

                    if (measureAgain) {
                        performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
                    }
   ......
        final boolean didLayout = layoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
        boolean triggerGlobalLayoutListener = didLayout
                || mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes;
        if (didLayout) {
            performLayout(lp, mWidth, mHeight); //完成View的佈局Layout
            }
......
 performDraw();//對View的繪製
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performTraversals方法中，依次呼叫了performMeasure、performLayout、performDraw三個方法，這三個方法中又分別呼叫View或ViewGroupde的measure、layout和draw方法，完成了View的測量、佈局和繪製；

WindowSession使用Binder機制呼叫IWindowSession介面，內部呼叫WindowManagerService.addWindow（）新增，到此所有的操作就執行到了WindowManagerService中,關於WindowManagerService的工作過程請參考Android視窗管理分析

@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);
 }
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2.2、Window刪除過程

刪除過程和新增一樣最後執行任務的都是WindowManagerGlobal，先看下WindowManagerGlobal的removeView()方法：

int index = findViewLocked(view, true); 
View curView = mRoots.get(index).getView(); 
removeViewLocked(index, immediate);
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removeView()中主要執行三個步驟：

獲取當前操作View的index
獲取mRoots中儲存的ViewRootImpl例項
呼叫removeViewLocked執行刪除

removeViewLocked（）：獲取要刪除的View執行刪除操作

ViewRootImpl root = mRoots.get(index);
View view = root.getView();   // 獲取ViewRootImpl儲存的View

boolean deferred = root.die(immediate);  // 呼叫die（）執行刪除View
mDyingViews.add(view);  // 將要刪除的View新增到mDyingViews
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die（）：傳送刪除訊息

boolean die(boolean immediate) {
if (immediate && !mIsInTraversal) {
    doDie(); 
    return false;
}
    mHandler.sendEmptyMessage(MSG_DIE); 
    return true;
}
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在die（）方法中根據傳入的immediate執行同步或非同步刪除：

同步刪除：直接呼叫doDie()方法執行刪除
非同步刪除：傳送Handler訊息呼叫doDie（）

doDie（）：真正執行View的刪除

mView.dispatchDetachedFromWindow();  
mWindowSession.remove(mWindow); 
mView.onDetachedFromWindow();
WindowManagerGlobal.getInstance().doRemoveView(this);  
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doDie是真正發起刪除的地方，執行操作如下：

呼叫用mWindowSession最終呼叫WindowMangerService.removeWindow（）
呼叫View的onDetachedFromWindow（）執行View的移除操作
移除mRoots、mParams、mDyingView中儲存的View資訊

2.3、Window更新過程

WindowManagerGlobal.updateViewLayout（）

public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {

    final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams)params;
    view.setLayoutParams(wparams);  // 設定新的LyaoutParams

    synchronized (mLock) {
        int index = findViewLocked(view, true);
        ViewRootImpl root = mRoots.get(index);  //更新root，mParams集合中的資料
        mParams.remove(index);
        mParams.add(index, wparams);//替換mParams中儲存的wparams
        root.setLayoutParams(wparams, false); // 更新View
    }
}
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執行過程見上面註釋，在 root.setLayoutParams中會觸發ViewRootImpl的scheduleTraversals實現View的測量、佈局、繪製；

3、例項

3.1、Activity中Window的新增

借用網路上的一幅圖展示Activity的層次關係：

PhoneWindow：Activity的活動視窗
DecorView：所有檢視的根View，其中包含標題欄和content
ContentView：佈局容器設定的layout檔案被載入到其中

window的建立

在Activity.attach（）方法中使用PolicyManager.makeNewWindow（）建立PhoneWIndow

 mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
        mWindow.setWindowControllerCallback(this);
        mWindow.setCallback(this);
        mWindow.setOnWindowDismissedCallback(this);
        mWindow.getLayoutInflater().setPrivateFactory(this);
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window設定檢視

//Activity中
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
    getWindow().setContentView(layoutResID);  //呼叫PhoneWindow的setContentView（）
    initWindowDecorActionBar();
}
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此處的getWindow（）得到的就是前面建立的PhoneWindow ，所以setContentView（）最終是在PhoneWindow中執行的

public void setContentView(int layoutResID) {
      if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }
}
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setContentView()方法中，首先判斷contentParent是否空,如果為空則執行installDecor()，installDecor（）中有兩處程式碼比較明顯，分別是初始化DecorView和mContentParent，下面分別看看這兩個方法

generateDecor（）：建立DecorView例項

protected DecorView generateDecor(int featureId) {
    return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes()); //初始化DecorView，此時只是一個FrameLayout
}
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generateLayout（）：載入佈局檔案並初始化mContentParent

mDecor.onResourcesLoaded(mLayoutInflater, layoutResource);
//根據載入後的佈局查詢content
ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);  // 載入DecorView佈局中的content容器
public static final int ID_ANDROID_CONTENT = com.android.internal.R.id.content;  //content的id

//mDecor.onResourcesLoaded()
final View root = inflater.inflate(layoutResource, null);  //載入原始佈局檔案：包含標題欄和content
addView(root,new ViewGroup.MarginLayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));  //將載入的佈局新增到DecorView中
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在generateLayout中完成了佈局layout檔案的載入，具體細節如下：

載入getWindowStyle中的屬性值
根據設定的style初始化Layout的WindowManager.LayoutParams 和選擇系統的佈局資源layoutResource
設定DecorView的背景、標題、顏色等狀態
然後呼叫mDecor.onResourcesLoaded()載入layoutResource到DecorView中
根據資源id獲取佈局中的contentParent容器

將View新增到DecorView的contentParent容器中

@Override
public void setContentView(int layoutResID) {
     mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent); //載入佈局到mContentParent中
}
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載入完佈局後回撥onContentChange（），通知Activity載入完畢

final Callback cb = getCallback();
if (cb != null && !isDestroyed()) {
    cb.onContentChanged();
}
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到此DecorView和contentParent初始化已經完成，DecorView中載入了一個具有TitleView和ContentView的佈局，並且載入的layoutResID也已載入到ContentView中，所以關於DecorView內部的工作已經完成，但DecorView未被新增到Window中，所以此時介面仍是不可見

DecorView新增到Window（）

ActivityThread的handleResumeActivity（）中呼叫Activity的makeVisible（）方法，makeVisible中呼叫WindowManager.addView()將DecorView新增到PhoneWindow中，到此佈局資源展示在螢幕上

//handleResumeActivity
if (r.activity.mVisibleFromClient) {
    r.activity.makeVisible();
}

void makeVisible() {
    if (!mWindowAdded) {
        ViewManager wm = getWindowManager();
        wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());  //將DecorView新增到PhoneWindow中
        mWindowAdded = true;
    }
    mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);  //設定DecorView可見
}
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3.2、Dialog中Window的新增

Dialog使用

val dialog = Dialog(this,R.style.Base_ThemeOverlay_AppCompat_Dialog)
dialog.setContentView(R.layout.dialog)
dialog.show()
dialog.cancel()
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建立Window

從上面使用可以看出，dialog設定佈局時和Activity都是使用setContentView，所以其執行初始化的過程和Activity一致，只是在將DecorView新增到Window時有所不同

將DecorView新增到Window

public void show() { //在Dialog顯示時新增到Window中
  mWindowManager.addView(mDecor, l); // 新增DecorView
}
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dialog關閉時通過WindowManager移除DectorView

mWindowManager.removeViewImmediate(mDecor);
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3.3、Toast中Window的建立

使用

Toast.makeText(this,"Toast",Toast.LENGTH_SHORT).show()
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makeText()：makeText執行了Toast的檔案載入和和設定

Toast result = new Toast(context, looper); //建立Toast例項，並傳入佇列Loop
LayoutInflater inflate = (LayoutInflater)
        context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
View v = inflate.inflate(com.android.internal.R.layout.transient_notification, null);  //載入Toast佈局並設定View
TextView tv = (TextView)v.findViewById(com.android.internal.R.id.message);
tv.setText(text); //設定Toast的資訊
result.mNextView = v; // 複製給mNextView
result.mDuration = duration;  //設定Toast的彈出時長
return result;
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Toast的顯示

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

service.enqueueToast(pkg, tn, mDuration);
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針對上面方法中做幾點說明：

service是INotificationManager的代理類，此處是IPC通訊；
TN 是ITransientNotification的代理類
mNextView是本次Toast載入的View
service.enqueueToast()將Toast加入訊息佇列

Toast最終回撥TN中的show方法，show（）中傳送Message到Handle，然後呼叫handleShow（）

public void handleShow(IBinder windowToken) {
handleHide();
mParams.x = mX;
mParams.y = mY;
mParams.verticalMargin = mVerticalMargin;
mParams.horizontalMargin = mHorizontalMargin;
mParams.packageName = packageName;
mParams.hideTimeoutMilliseconds = mDuration ==
    Toast.LENGTH_LONG ? LONG_DURATION_TIMEOUT : SHORT_DURATION_TIMEOUT;
mParams.token = windowToken;

mWM = (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
mWM.addView(mView, mParams);
}
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handleShow（）中執行以下操作：

呼叫handleHide()隱藏前一個Toast
設定Toast的mParams引數，如：座標、mDuration
呼叫WindowManager的addView（）新增View

WindowManagerService是如何執行Window的新增和操作的？

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