Android---WMS核心分析

创始人

2025-05-31 20:46:58

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Activity 与 Window 相关概念

WindowManagerService

Activity 相关变量

WMS 启动流程分析

窗口类型

1. 应用窗口

2. 子窗口

3. 系统窗口

从 Activity 启动角度看 WMS

窗口的显示次序

Activity 启动窗口

WindowManagerService(WMS) 管理窗口的创建、更新和删除和显示顺序等，是 WindowManager这个管理接口的真正实现类。它运行在 System_Server 进程，作为服务端，客户端(应用程序)通过IPC 调用和它进行交互。

WindowManager 用来在应用与 window 之间的管理接口，管理窗口顺序、消息等。

WMS 是在 SystemServer进程里的 startOtherService() 函数里启动。

Activity 与 Window 相关概念

$\bullet$ Activity 只负责生命周期和事件处理

$\bullet$ Window 只控制视图(view)

$\bullet$ 一个 Activity 包括一个 Window，如果 Activity 没有 Window，那就相当于 Service

$\bullet$ AMS 统一调度应用程序的所有 Activity

$\bullet$ WMS 控制所有 Window 的显示与隐藏以及要显示的位置

Window

"Window" 表明它是和窗口相关的，“窗口”是一个抽象的概念，从用户的角度来讲，它是一个“界面”，从 SurfaceFlinger 的角度来看，它是一个 Layer，承载着和界面有关的数据和属性，从 WMS角度来看，它是一个 WindowState，用于管理和界面有关的状态。

$\bullet$ 表示一个窗口的概念，是所有 View 的直接管理者，任何视图都通过 Window 呈现（点击事件--> DecorView --> View; Activity 的 setContentView 底层通过 Window 完成）

$\bullet$ Window 是一个抽象类，具体实现是 PhoneWindow

$\bullet$ 创建 Window 需要通过 WindowManager 创建

$\bullet$ WindowManager 是外界访问 Window 的入口

$\bullet$ Window 具体实现位于 WindowManagerService 中

$\bullet$ WindowManager 和 WindowManagerService 的交互是通过 IPC 完成的

$\bullet$ 定义窗口样式和行为的抽象基类，用于作为顶层的 view 加到 WindowManager 中，其实现类是 PhoneWindow。

$\bullet$ 每个 Window 都需要指定一个 Type(应用窗口、子窗口、系统窗口)。Activity 对应的窗口是应用窗口；PopupWindow、ContextMenu、OptionMenu 是常用的子窗口； Toast 和系统警告提示框（如 ANR）就是系统窗口，还有很多应用的悬浮框也属于系统出窗口类型。

Token

这里提到的 Token 主要是指窗口令牌（Window Token），是一种特殊的 Binder 令牌，WMS 用它唯一标识系统中的一个窗口。

WindowManagerService

PhoneWindowManager

实现了窗口的各种策略，定义了窗口相关策略。比如：告诉 WMS 某一个类型 Window 的 Z-Order的值是多少，帮助 WMS 矫正不合理的窗口属性，为 WMS 监听屏幕旋转的状态，预处理一些系统按键事件（例如HOMW、BACK 键等的默认行为就是在这里实现的）等。

Choreographer

用于控制窗口动画、屏幕旋转等操作，它拥有从显示子系统获取 VSYNC 同步事件的能力，从而可以在合适的事件通知渲染动作，避免在渲染的过程中因为发生屏幕重绘而导致的画面撕裂。WMS 使用 Choreographer 负责驱动所有的窗口动画、屏幕旋转动画、墙纸动画的渲染。

DisplayContent

用于描述多屏幕输出相关信息。根据窗口的显示位置将其分组。隶属于同一个 DisplayContent 的窗口将会被显示在同一个屏幕中。每一个 DisplayContent 都对应一个唯一的ID，在添加窗口时可以通过指定这个 ID 决定其将被显示在那个屏幕中。DisplayContent 是一个非常具有隔离性的一个概念。处于不同 DisplayContent 的两个窗口在布局、显示顺序以及动画处理上不会产生任何耦合。

WindowState

描述窗口的状态信息以及和 WindowManagerService 进行通信，一般一个窗口对应一个 WindowState。它用来表示一个窗口的所有属性。

WindowToken

在进行窗口 Z-Order 排序时，属于同一个 WindowToken 的窗口会被安排在一起，而且在其中定义的一些属性将会影响所有属于此 WindowToken 的窗口，这些都表明属于同一个 WindowToken 的窗口之间的紧密联系。

应用组件在需要新的窗口时，必须提高 WindowToken 以表明自己的身份，并且窗口的类型必须与持有的 WindowToken 的类型一致。

在创建系统类型的窗口时不需要提高一个有效的 Token，WMS 会隐式的为其声明一个 WindowToken，看起来谁都可以添加系统级的窗口。难道 Android 为了内部方便而置安全于不顾了吗？非也，addWindow() 函数一开始的 mPolicy.checkAddPermission() 的目的就是如此。它要求客户必须拥有 SYSTE_ALERT_WINDOW 或 INTERNAL_SYSTEM_WINDOW 权限才能创建系统类型的窗口。

Session

App 进程通过建立 Session 代理对象和 Session 对象通信，进而和 WMS 建立连接。

SurfaceFlinger

SurfaceFlinger 负责管理 Android 系统的帧缓冲区（Frame Buffer），Android 设备的显示屏被抽象为一个帧缓冲区，而 Android 系统中的 SurfaceFlinger 服务就是通过向这个帧缓冲区写入内容来绘制应用程序的用户界面。

InputManager

IMS 实例。管理每个窗口的输入事件通道以及向通道上派发事件

Animator

所有窗口动画的总管（WindowStateAnimator 对象）。在 Choreographer 的驱动下，逐个渲染所有的动画。

Activity 相关变量

$\bullet$ mWindow: PhoneWindow 对象，继承于 Window，是窗口对象

$\bullet$ mWindowManager: WindowManagerImpl 对象，实现 WindowManager 接口

$\bullet$ mMainThread: Activity 对象，并非真正的线程，是运行在主线程里的对象

$\bullet$ mUIThread: Thread 对象，主线程

$\bullet$ mHandler: Handler 对象，主线程 Handler

$\bullet$ mDecor: View 对象，用来显示 Activity 里的视图

WMS 启动流程分析

1. startOtherService 完成初始化

2. WMS 中3个重要的成员变量：mTokenMap、mWindowMap、mSessions

总结：

WMS 的启动主要涉及3个线程：system_server、android.display(displayThread，WMS 的初始化也是在这个线程中完成)、ui线程。其中 WMS.H.handleMessage 运行在 android.display 线程中。WMS 中3个关键步骤：创建 WMS 对象，初始化显示信息，处理 systemready 通知。

窗口类型

1. 应用窗口

应用窗口（Application Window): 包括所有应用程序自己创建的窗口，以及应用起来之前系统负责显示的窗口，层级范围是1~99。

2. 子窗口

子窗口(Sub Window): 应用自定义的对话框或者输入法窗口。子窗口必须依附于某个应用窗口（设置相同的 token)，层级范围是 1000~1999。

3. 系统窗口

系统窗口(System Window): 系统设计，不依附于任何应用窗口，比如：状态栏(StateBar)、导航栏(NavigationBar)、壁纸(WallPaper)、来电显示窗口(Phone)、锁屏窗口(KeyGuard)、来信提示窗口(Toast)、音量调整窗口、鼠标光标等待，层级范围是 2000~2999。

从 Activity 启动角度看 WMS

1. Activity.attach

创建的 WindowManager 对象是保存在 mWindowManager 对象中的。通过 getWindowManager()方法获取到 WindowManager 对象。

WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance() 实际上 WindowManagerImpl 类中的各种方法最后都是转调 WindowManagerGlobal 来实现的，由此可见，一个应用中所有的 Activity 都是通过这个进程内唯一的 WindowManagerGlobal 对象和 WMS 之间进行通信，WindowManagerGlobal 中有3各重要的成员变量。

$\bullet$ 保存所有顶层 View 的对象(DecorView)；

Private final ArrayList mViews = new ArrayList();

$\bullet$ 保存与顶层 view 相关联的 ViewRootImpl 对象；

private final ArrayList mRoots = new ArrayList();

$\bullet$ 保存创建顶层 View 的 layout 参数；

private final ArrayList mParams = new ArrayList();

2. ActivityThread.handleResumeActivity

ViewRootImple 是 view 联系 WMS 之间的一个桥梁。

WindowContainer/WindowContainterController 管理我们的窗口：显示的次序、窗口的尺寸

在 WMS 中，WindowState 对象代表一个窗口。

3. DecorView

在 PhoneWindow 类中，mDecor 的类型是 DecorView，当调用 setContentView 时，如果 mDecor 还没有创建，则会调用 installDecor 方法来创建 Activity 中的 DecorView 和其他框架的 View。

窗口的显示次序

手机屏幕是以左上角为原点，向右为 X 轴方向，向下为 Y 轴方向的二维空间。为了方便管理窗口显示次序，手机屏幕被扩展为一个三维空间，多定义了一个 Z 轴，方向为垂直于屏幕表面指向屏幕外。多个窗口依照其前后顺序排布在这个虚拟的 Z 轴上，因此，窗口的显示次序右被称为 Z 序（Z-Order)

WMS.addWindow: 当 app 添加一个 View 的时候最终会调用到这里。