Android 理解Window和WindowManager
Window表示的是一个窗口的概念,它是一个抽象类,具体实现是PhoneWindow。
创建一个Window只需要通过WindowManager即可完成,WindowManager是外界访问Window的入口。Window的具体实现是在WindowManagerService中,WindowManager与WindowManagerService的交互是一个IPC的过程。
Android中的所有视图都是通过Window来实现的,不管是Activity,Dialog还是Toast,它们的视图都是附加在Window上的,因此Window是View的直接管理者,在事件分发中提到过,View的事件是通过Window传递给DecorView,然后DecorView传递给我们的View,就连Activity的setContentView在底层也是通过Window完成的。
Window和WindowManager
为了分析Window的工作机制,需要先了解如果使用WindowManager来添加一个Window:
mFloatButton = new Button(this);
mFloatButton.setText("button");
mLayoutParams = new WindowManager.LayoutParams(
LayoutParams.WRAP_CONTENT, LayoutParams.WRAP_CONTENT, 0, 0, PixelFormat.TRANSLUCENT);
mLayoutParams.flags = LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL
| LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE
| LayoutParams.FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED;
mLayoutParams.gravity = Gravity.LEFT | Gravity.TOP;
mLayoutParams.x = 100;
mLayoutParams.y = 300;
mWindowManager.addView(mFloatButton, mLayoutParams);
上述代码可以将一个Button添加到屏幕坐标为(100,300)的位置上。
WindowManager.LayoutParams中的type和flags参数比较重要,下面对其说明。
Flag:
Flag参数表示window的属性用于控制Window的显示特性,这里介绍比较常用的:
-
FLAG_NOT_FOCUSABLE
表示窗口不需要获取焦点,也不需要接收各种输入事件,此标记会同时启用FLAG_NOT_TOUCH_MODAL,最终事件会传递给下层的具有焦点的window -
FLAG_NOT_TOUCH_MODAL
在此模式下,系统会将当前window区域以外的单击事件传递给底层的Window,当前Window区域以内的单击事件则自己处理。这个标记很重要,一般来说都需要开启,否则其他window将无法获取单击事件 -
FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED
开启此模式可以让window显示在锁屏上
type:
Type参数表示window的类型,window有三种类型,分别是应用Window,子Window,系统Window。应用类window对应一个Activity,子Window不能单独存在,需要依附在一个父Window中,比如常见的Dialog就是子Window,系统Window需要声明权限,比如Toast和系统状态栏都是系统Window。
Window是分层的,每个Window对应着z-ordered,层级大的会覆盖在层级小的Window上面,这和HTML中的z-index的概念是一致的。在三类Window中,应用是层级范围是1-99,子window的层级是1000-1999,系统的层级是2000-2999。这些范围对应着WindowManager.LayoutParams的type参数,如果想要window位于最顶层,那么采用较大层级即可,很显然系统层级是最大的,并且系统层级的有很多值,一般可以选择TYPE_SYSTEM_OVERLAY或TYPE_SYSTEM_ERROR。
如果采用TYPE_SYSTEM_ERROR,则为type参数指定层级:layout.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_PHONE;
,同时声明权限:<uses-permission android:name="android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW"/>
。
WindowManager功能
WindowManager所提供的功能很简单,常用的只有三个方法,即添加View、更新View和删除View,这三个方法定义在ViewManager中,而WindowManager继承于ViewManager:
public interface ViewManager {
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
public void removeView(View view);
}
对开发者来说,WindowManager常用的这三个功能已经足够使用了,比如要实现可以拖动的Window效果只需要根据手指位置来设定LayoutParams的x和y的值即可改变Window的位置:
mFloatingButton.setOnTouchListener(new View.OnTouchListener() {
@Override
public boolean onTouch(View v, MotionEvent event) {
int rawX = (int) event.getRawX();
int rawY = (int) event.getRawY();
switch (event.getAction()) {
case MotionEvent.ACTION_MOVE:
mLayoutParams.x = rawX;
mLayoutParams.y = rawY;
mWindowManager.updateViewLayout(mFloatingButton,mLayoutParams);
break;
}
return false;
}
});
Window的内部机制
Window是一个抽象的概念,每一个Window都对应着一个View和一个ViewRootImpl,Window和View通过ViewRootImpl建立联系。
在实际使用中无法直接访问Window,必须通过WindowManager定义的相关接口才能将操作传递给View。
为了分析Window的内部机制,这里从Window的添加、删除以及更新说起。
Window的添加过程
Window的添加是通过WindowManager的addView来实现的,WindowManager是一个接口,真正实现是WindowManagerImpl类。在WindowManagerImpl中Window的三大操作如下:
@Override
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
mGlobal.addView(view, params, mDisplay, mParentWindow);
}
@Override
public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
mGlobal.updateViewLayout(view, params);
}
@Override
public void removeView(View view) {
mGlobal.removeView(view, false);
}
可以发现,WindowManagerImpl将操作交给了WindowManagerGlobal来处理,在WindowManagerGlobal中有一段如下的代码:
private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
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去实现,WindowManagerGlobal的addView方法主要分如下几步:
1. 检查参数是否合法,如果是子Window还需要调整一下参数
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);
}
2. 创建ViewRootImpl并将View添加到列表中
在WindowManagerGlobal内部有如下几个列表比较重要:
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>();
在上面的声明中,mViews存储每个window所对应的View,mRoots存储每个window所对应的ViewRootImpl,mParams存储每个window所对应的布局参数,而mDyingViews存储的是正在被删除的View。
在addView中通过如下方式将Window的一系列对象添加到列表中:
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view);
mRoots.add(root);
mParams.add(wparams);
3. 通过ViewRootImpl来更新界面并完成Window的添加
这个步骤由ViewRootImpl的setView完成。
// do this last because it fires off messages to start doing things
try {
root.setView(view, wparams, panelParentView);
} catch (RuntimeException e) {
// BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
if (index >= 0) {
removeViewLocked(index, true);
}
throw e;
}
在setView内部会调用requstLayout,在requstLayout中,scheduleTraversals实际就是View绘制的入口,发送异步刷新请求:
// Schedule the first layout -before- adding to the window
// manager, to make sure we do the relayout before receiving
// any other events from the system.
requestLayout();
@Override
public void requestLayout() {
if (!mHandlingLayoutInLayoutRequest) {
checkThread();
mLayoutRequested = true;
scheduleTraversals();
}
}
然后会通过mWindowSession.addToDisplay
最终来完成Window的添加过程,mWindowSession是一个Binder对象,在addToDiaplay内部通过IPC调用WindowManagerService的addWindow接口,将Window的添加请求交给WindowManagerService处理。
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);
Window的添加过程流程图
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将操作交给WindowManagerGlobal来实现的。
在windowManager中提供了两种接口removeView和removeViewImmediate,分别表示异步删除和同步删除,其中同步删除使用起来要格外注意,一般来说不需要使用此方法来删除Window以免发生意外的错误。这里主要说明异步删除,下面是WindowManagerGlobal的removeView实现:
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);
View curView = mRoots.get(index).getView();
removeViewLocked(index, immediate);
if (curView == view) {
return;
}
throw new IllegalStateException("Calling with view " + view
+ " but the ViewAncestor is attached to " + curView);
}
}
removeView的代码很清晰,首先通过findViewLocked来查找待删除View的索引,查找过程就是遍历view数组,然后调用removeViewLocked进行删除:
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);
}
}
}
removeViewLocked通过ViewRootImpl的die方法来完成删除操作。在同步情况下直接调用doDie方法,在异步删除情况下,die方法内通过mHandler发送一个MSG_DIE的消息:
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(TAG, "Attempting to destroy the window while drawing!\n" +
" window=" + this + ", title=" + mWindowAttributes.getTitle());
}
mHandler.sendEmptyMessage(MSG_DIE);
return true;
}
然后在ViewRootImpl的handler内的handleMessage中处理此消息并调用doDie方法,看一下doDie实现:
void doDie() {
...
synchronized (this) {
if (mRemoved) {
return;
}
mRemoved = true;
if (mAdded) {
dispatchDetachedFromWindow();
}
...
mAdded = false;
}
WindowManagerGlobal.getInstance().doRemoveView(this);
}
上面是doDie中的主要代码,首先调用dispatchDetachedFromWindow来从Window中删除View,最后调用doRemoveView来清理mRoots、mParams、mViews以及mDyingViews中的数据,看一下dispatchDetachedFromWindow的主要代码:
void dispatchDetachedFromWindow() {
...
if (mView != null && mView.mAttachInfo != null) {
mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnWindowAttachedChange(false);
mView.dispatchDetachedFromWindow();
}
...
mView.assignParent(null);
mView = null;
mAttachInfo.mRootView = null;
...
try {
mWindowSession.remove(mWindow);
} catch (RemoteException e) {
}
...
mDisplayManager.unregisterDisplayListener(mDisplayListener);
unscheduleTraversals();
}
dispatchDetachedFromWindow主要做了下面几件事:
- 调用view的dispatchDetachedFromWindow方法,内部会调用onDetachedFromWindow,在应用层可以做一些资源回收工作比如停止动画、终止线程等操作
- 通过mWindowSession的remove方法来删除window,同样是一个IPC的过程,最终会调用WindowManagerService的removeWindow方法
- 垃圾回收相关的工作,比如清除数据和消息,移除回调等
- 调用unscheduleTraversals,在刷新布局方面与scheduleTraversals一样,最后都会执行mTraversalRunnable,从而实现View布局刷新
Window的删除过程流程图
Window的更新过程
Window的更新过程要看WindowManagerGlobal的updateViewLayout方法,它做的事情比较简单,首先更新View的LayoutParams并替换老的LayoutParams,接着再通过ViewRootImpl的setLayoutParams方法更新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);
}
}
在ViewRootImpl中会通过scheduleTraversals方法来对View刷新布局,实现重新测量,布局,重绘三个过程。
Window的更新过程流程图
关于scheduleTraversals最后补充一下,它的执行流程是:scheduleTraversals() -> 调用 mTraversalRunnable -> doTraversal() -> performTraversals()
,最后会执行到performTraversals
,performTraversals在View 工作原理基础中有提到过会依次完成测量,布局,重绘三个过程,但是在这三个过程之前会先通过mWindowSession.relayout
来刷新Window的布局,这个过程最终由WindowManagerService的relayoutWindow来实现的,同样是一个IPC的过程。